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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25612| Título: | Melhoramento da resistência à carbonatação do cimento álcali ativado por meio de adições minerais sob condições naturais e aceleradas de ensaio |
| Título(s) alternativo(s): | Improvement of alkali activated cement resistance to carbonation by use of admixtures under natural and accelerated test conditions |
| Autor(es): | Perardt, Mariana |
| Orientador(es): | Luz, Caroline Angulski da |
| Palavras-chave: | Cimento Agregados (Materiais de construção) Alcalis Resistência dos materiais Cement Aggregates (Building materials) Alkalies Strength of materials |
| Data do documento: | 23-Fev-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | PERARDT, Mariana. Melhoramento da resistência à carbonatação do cimento álcali ativado por meio de adições minerais sob condições naturais e aceleradas de ensaio. 2021. Dissertação (Mestrado em Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021. |
| Resumo: | O cimento álcali ativado (CAT) é constituído de um mineral aluminos silicato e uma solução de ativador alcalino, que eleva o pH permitindo a dissolução e hidratação do mineral. Para que o CAT seja empregado amplamente, permanecem questões relacionadas à sua durabilidade como a carbonatação, reação que acontece pela penetração do dióxido de carbono (CO2) na estrutura. O CO2, em contato com a água, forma o ácido carbônico, que ataca os produtos da hidratação e reduz o pHd o meio, provocando o risco de despassivação do aço em concretos armados. Há consenso na literatura de que os CAT’s apresentam menor desempenho que o cimento Portland quando sujeitos à carbonatação, devido entre outros fatores, à não formação de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) no seu processo de hidratação, o que favorece a carbonatação por descalcificação do C-S-H e consequente desintegração da matriz.No entanto, poucos estudos focam em medidas para melhorar a resistência desses materiais a essa reação. Assim, o presente trabalho tem como objetivo melhorar a resistência do CAT à carbonatação por meio da adição dos minerais hidróxido de cálcio (CAT-C), sulfato de cálcio (CAT-F) e óxido de magnésio (CAT-M), avaliando o seu efeito tanto em teste natural quanto acelerado de carbonatação. Amostras depasta e concreto não carbonatadas foram caracterizadas para verificar influências das adições na liberação de calor de hidratação, resistência à compressão, índice de vazios e microestrutura do CAT. Foram expostas à carbonatação natural por 4, 12, 24e 48 semanas e à carbonatação acelerada por 4, 8, 12 e 16 semanas. Ensaios deprofundidade de carbonatação, resistência à compressão e análise de microestruturap or difração de raios X (DRX) foram realizadas no decorrer da exposição à carbonatação.O melhor desempenho, de modo geral, foi obtido com o óxido de magnésio, que sob carbonatação natural proporcionou menor profundidade carbonatada e menor perda de resistência à compressão. Na carbonatação acelerada, apesar de todas as misturasterem sofrido carbonatação total, o CAT-M manteve resistência à compressão bastante superior a todos os demais traços. Na microestrutura o consumo desse óxido foi observado, podendo ter reagido com o CO2e assim mitigado a descalcificação doC-S-H. As adições de hidróxido de cálcio e sulfato de cálcio, no entanto, mostraram resultados menos satisfatórios que os esperados. Assim, adições minerais são uma alternativa adequada para aumentar a resistência do CAT à carbonatação embora sua eficiência para esse fim seja extremamente dependente de suas características físicas e químicas e da composição do CAT em questão. |
| Abstract: | Alkali activated cement (AAC) is composed by an aluminosilicate mineral and an alkalineactivator solution which raises the pH allowing the minerals to dissolve and hydrate. ForAAC to be widely used, issues related to its durability remain. Carbonation reaction thatoccurs due to the penetration of carbon dioxide (CO2) into the structure is one of them.CO2in contact with water forms carbonic acid, attacks hydration products and reducesthe pH of the medium, causing the risk of depassivation of steel in reinforced concrete. Itis consensus in literature that AAC’s perform less than Portland cement when subjectedto carbonation. Among other factors, that is due to the absence of calcium hydroxide(Ca(OH)2) in their hydration process, which favors the decalcification of C-S-H andconsequent disintegration of the matrix. However, few studies focused on measures toimprove the resistance of these materials to this reaction. Therefore, the present studyaims to improve the resistance of AAC to carbonation by using mineral admixtures likecalcium hydroxide (AAC-C), calcium sulfate (AAC-F) and magnesium oxide (AAC-M).The evaluation was performed in both natural and accelerated tests. The influence of theadmixtures on non-carbonated AAC pastes and concretes were investigated as regardsto hydration heat, compressive strength, voids index and microstructure. Sampleswere exposed to natural carbonation for 4, 12, 24 and 48 weeks and accelerated carbonation for 4, 8, 12 and 16 weeks. Carbonation depth, compressive strength andmicrostructure analysis by X-ray diffraction (XRD) were performed over time of exposure.Best performance was obtained with magnesium oxide which provided less carbonationdepth and strength loss under natural test. As regards with accelerated carbonationAAC-M kept higher compressive stregth than all others despite of total carbonationof all samples. It was observed in microstructure that magnesium oxide was beingconsumed. This might indicate its reaction with CO2and consequent mitigation ofC-S-H decalcification. Calcium hydroxide and calcium sulfate admixtures showed lesssatisfactory results. Therefore, mineral admixtures are a suitable alternative to increasecarbonation resistance of AAC although their efficiency is highly dependent on theirphysical and chemical features and AAC composition. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25612 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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