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Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Maristela Gomes da Silva Universidade Federal do Espírito Santo Cimento Portland com adições minerais Capítulo 23 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia FabricaFabricaçção do cimentoão do cimento adições adições Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Microscopia do clínquer (Mehta; Monteiro, 1994) CC33 SS CC22 SS CC33 AA CC44 AFAF Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Mecanismos • Dissolução • Precipitação • Difusão Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Hidratação dos silicatos C3 S + 6H C3 S2 H3 + 3CH C2 S + 4H C3 S2 H3 + CH Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Hidratação dos aluminatos C3 A + 3CSH2 +26H C3 A(CS)3 H32 C3 A + C3 A(CS)3 H32 + 4H C3 A(CS)H12 2C3 A + 21H C2 AH8 + C4 AH13 C2 AH8 + C4 AH13 2C3 AH6 + 9H AFt AFm Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Hidratação do C3 S e C2 S Ca(OH)2 portlandita (CH) C-S-H Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Hidratação da fase ferrita (C4 AF) AFt AFm reação mais lenta e com menor liberação de calor de hidratação Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Hidratação do C3 A e C4 AF C3 A(CS)3 H32 C3 A(CS)H12 Etringita (Aft) Monossulfolaluminato (Afm) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Esquema da microestrutura da pasta (Mehta; Monteiro, 1994) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Microestrutura: C-S-H e CH (Mehta; Monteiro, 1994) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Estágios de hidratação Dissolução; formação de etringita Formação rápida de CH e C-S-H Início de pega Fim de pega Formação de monossulfoaluminato Reações por difusão; formação de C-S-H Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Temperatura: cinética e termodinâmica das reações 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 tempo (h) v e l o c i d a d e d e l i b e r a ç ã o d e c a l o r ( k J / k g . h ) 20 por. Méd. Móv. (T=25oC) 2 por. Méd. Móv. (T=60oC) (Silva, 1998) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Cimento • clínquer (finura e composição química) • adições minerais • gipsita (retardador de pega) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Adições minerais • Materiais cimentícios, como as escórias de alto-forno; • Materiais pozolânicos, como as cinzas volantes e sílica ativa, e • Materiais não reativos, como o fíler calcário. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Esquema da microestrura da pasta (Mehta; Monteiro, 1994) cimento Portland comum A = C-S-H H = CH, Afm C = poros capilarescimento pozolânico e com escória Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Adições minerais x cimento • Composição Si, Ca e Al; • Teor de vidro; • Área específica > 300m2/kg, e • Alcalinidade do meio aquoso. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia (Skalny; Mindess, 1991)agregado aglomerante Adições minerais do cimento: escória de alto-forno escória + CH + H C-S-H Mundo > 150 milhões t/ano Brazil > 6 milhões t/ano Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia (Dron, 1984) Representação da estrutura vítrea da escória de alto-forno Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Características da escória de alto-forno • Composição química, • Reatividade; • Finura e características físicas; • Hidraulicidade e ativação. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Composição química da escória de alto- forno Composto (%) Escória básica (BATTAGIN, ESPER, 1988) Escória ácida (adaptado de SOARES, 1982) CaO 40 – 45 24 - 39 SiO2 30 – 35 38 - 55 Al2 O3 11 -18 8 - 19 MgO 2,5 – 9 1,5 - 9 Fe2 O3 0 – 2 0,4 – 2,5 FeO 0 – 2 0,2 – 1,5 S 0,5 – 1,5 0,03 – 0,2 C/S média 1,31 0,68 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reatividade da escória de alto-forno • Solubilidade em meio alcalino; • Capacidade de precipitação de compostos hidratados insolúveis; • Fase vítrea tem influência direta Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reatividade da escória de alto-forno: granulação e moagem Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reatividade da escória de alto-forno: fase vítrea 0 50 100 150 200 250 10 20 30 40 50 60 70 80 Ângulo (2θ) I n t e n s i d a d e ( c o u n t s / s ) 3,34 3,02 2,78 Difratograma de raios-X da escória granulada de alto-forno (SILVA, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reatividade da escória de alto-forno Correlação entre o índice de refração e a resistência à compressão, aos 7 dias e 90 dias, de cimentos com escória (60% de escória e 40% de cimento Portland) (John et al. (2003), a partir de dados de Battagin (1986)) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reatividade da escória de alto-forno Correlação entre a relação CaO/SiO2 e a resistência à compressão de cimentos contendo 60% de escória e clínquer (John et al. (2003) a partir de dados de Battagin; Esper (1988). CaO/SiO2 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reatividade da escória de alto-forno (a) Aspecto geral da escória de alto-forno observada ao MEV: a análise elementar qualitativa indica predominância de Ca e Si; (b) Detalhe do cristal observado na micrografia a: a análise elementar qualitativa indica predominância de Ca e Si (SILVA, 2006b). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Grau de vitrificação (microscopia de luz transmitida) 96% Índice de refração (microscopia de luz transmitida) 1,65 Natureza básica Superfície específica Blaine 4100 cm2/g Massa específica (NBR NM 76/1991) 2906 kg/m3 EscEscóória granulada de altoria granulada de alto--forno moforno moíídada (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Finura da escória de alto-forno • 10µm < Ø das partículas de escória < 45 µm; • Superíficie específica Blaine: 400 e 500m2/kg; Diâmetro correspondente a 63% de partículas passantes (µm) 12,38 Dimensão média (µm) 9,2 Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das partículas (µm) 1,22 Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das partículas (µm) 26,47 Curva granulométrica de escória granulada de alto-forno moída usada como adição ao cimento (granulometria a laser) (SILVA, 2006b). 0 20 40 60 80 100 0,01 0,1 1 10 100 1000 Diâmetro da Partículas (μm) P o r c e n t a g e m P a s s a n t e Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia ativadores mais comuns clínquer Ca(OH)2 KOH NaOH silicatos (Na e K) Escória de alto forno: ativação alcalina ativador mais efetivo silicato de sódio (Na2 O: 3,5 a 5,5%) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Escória de alto forno: hidratação Ca, Mg solução Si, Al gel pouco permeável na sup. da escória ativadores alcalinos aceleram a dissolução dos íons Si e Al termodinâmica e cinética das reaçõestemperaturaescória Ca-O Mg-O Si-O Al-O Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CP III, a/c=0,35 CP III, a/c=0,70 Escória anidra C-S-H Estrutura tipo Honeycomb (Silva et al. , 1999) Cimento com escória AFm Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CP III, a/c=0,35 CP III, a/c=0,70 (Silva et al. , 1999) Cimento com escória EscEscóória anidraria anidra CC--SS--HH etringitaetringita AFmAFm Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Cimento com escória CP II E, a/c=0,70 (SILVA et al. , 1999) Compostos hidratados CH CH CH etringita C-S-H CH CH Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Influência da relação água/cimento na microestrutura CP III, a/c=0,35 CP III, a/c=0,70 (SILVA et al. , 1999) CC--SS--HH Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Adições dos cimentos: Pozolanas Pozolanas + CH + H C-S-H Cinza volante Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Reações pozolânicas Efeito da adição de cinza volante no teor de CH livre para as relações água/aglomerante iguais a 0,5 e 0,3 e idades de 28 e 91 dias (JOHN et al. (2003), a partir de dados de ISAIA (1995)). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Características das pozolanas • Composição química, • Teor de vidro; • Finura; Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Composição química das pozolanas • Óxido de silício, de alumínio, de ferro e de cálcio, e anidrido sulfúrico (≤5%); • Teor de carbono ≤ 5%; • MgO < 4%; • Na2 O < 1,5%; • [SiO2 + Fe2 O3 + Al2 O3 ] ≥ 70%; • Rc 7 e 28 dias (argamassa com 20% de pozolana em substituição ao cimento) ≥ 0,75 Rc referência. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Composição química das cinzas volantes nacionais (ISAIA, 1995; MARCIANO, KIHARA, 1997) Constituintes Teor (%) SiO2 55,62 – 60,85 Al2 O3 28,85 – 29,25 Fe2 O3 7,15 – 3,15 CaO 1,36 – 2,32 MgO 0,94 – 0,48 SO3 0,35 – 0,20 Na2 O 0,23 – 0,36 K2 O 2,32 – 1,28 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Teor de vidro das pozolanas • Pode variar de 50 a 90% nas pozolanas naturais; • Sílica ativa e cinza de casca de arroz: até 98%, • Cinza volante: 70 a 85%; Difração de raios X de cinza volante do Pólo Petroquímico de Triunfo (RS), mostrando o halo vítreo com picos sobrepostos (ISAIA, 1995). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Finura das pozolanas • Ø das partículas de pozolanas < 35 µm (recomendável); • Blaine das pozolnas > 300 m2/kg (recomendável); • 1µm < Ø das partículas de cinza volante < 100 µm (mais de 50% Ø < 20 µm) ; • Superfície específica Blaine da cinza volante: 300 e 700m2/kg; Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Cimento pozolânico CP IV, a/c=0,35 CP IV, a/c=0,70 (SILVA et al. , 1999) CC--SS--HH pozolanapozolana CC--SS--HH CHCH CHCH Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Adições minerais no cimento: Materiais não reativos (filer calcário) • Teores < 15% em relação à massa de cimento; • Ação física (geralmente inertes, mas podem ter alguma ação química); • Melhora a trabalhabilidade, massa específica, permeabilidade, exsudação e tendência à fissuração. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Reologia • Aumenta a coesão e a viscosidade do concreto; • Pode haver redução do consumo de água para o caso das cinzas volantes (forma esférica); • A escória de alto-forno não contribui para a redução do consumo de água (partículas angulares); • Sílica ativa e cinza de casca de arroz aumentam o consumo de água (elevada superfície específica); • Redução de exsudação e segregação. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Calor de hidratação • Redução do calor de hidratação/unidade de tempo; • Concreto massa (escória de alto-forno e cinza volante). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Retração por secagem • Redução de exsudação: aumenta risco de fissuração por retração (sobretudo em teores muito elevados); • Importância da cura. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia RetraRetraçção por secagem ão por secagem (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) NBR 8490/1984Método 28/32/35/42/56/140/252/365 diasI. ensaio Após moldagem, curados por 23 horas em câmara úmida e após desforma submersos por ¼ de hora (1ª med.). Depois de 24 horas, curados em água saturada de cal até 14 dias (2ª e 3ª med. 7/14d), depois armazenagem em c. seca até a idade do ensaio Condições de cura Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia RetraRetraçção por secagemão por secagem (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,04 ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,04 ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 C20C20 C40C40 C35C35 C30C30 Aumenta com a classe de resistência e com a idade`.Aumenta com a classe de resistência e com a idade`. Tendência de aumentar com o teor de escTendência de aumentar com o teor de escóória nas maiores classes ria nas maiores classes (C30, C35 e C40).(C30, C35 e C40). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,04 ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 RetraRetraçção por secagem ão por secagem (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,04 ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 C20C20 C40C40 C35C35 C30C30 Maior retraMaior retraçção em menores relaão em menores relaçções ões áágua/gua/matmat. . cimcim. . RelaRelaçções ões áágua/material cimentgua/material cimentíício: cio: < 0,50, maior retra< 0,50, maior retraçção para maiores teores de escão para maiores teores de escóóriaria > 0,50, retra> 0,50, retraçção similarão similar Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,04 ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 RetraRetraçção por secagem ão por secagem (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,04 ,020,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Idade (dias) 4003002001000 R e t r a ç ã o ( % ) ,02 0,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 C20C20 C40C40 C35C35 C30C30 Maior teor de escMaior teor de escóória, maior retraria, maior retraçção nas idades maiores do que 6 ão nas idades maiores do que 6 meses (maior efeito 35 meses (maior efeito 35 MPaMPa e 40 e 40 MPaMPa).). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Resistência à compressão • Sílica ativa, metacaulim e a cinza de casca de arroz aumentam significativamente a resistência em todas as idades; Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Resistência à compressão Influência do teor de cinza volante em concretos com relações água/aglomerante iguais a 0,5 e 0,3, nas idades de 3, 7, 28 e 182 dias (John et al. (2003), a partir de Isaia (1995)). a/agl.=0,50 a/agl.=0,30 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Resistência à compressão Influência da adição de cinza de casca de arroz em concretos com relações água/aglomerantes iguais a 0,5 e 0,3, nas idades de 3, 7, 28 e 91 dias (John et al. (2003) a partir de dados de Isaia (2005)). a/agl=0,50 a/agl=0,30 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà compressão axial compressão axial NBR 5739/1994 (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà compressão axialcompressão axial (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Em todas as classes, a resistência Em todas as classes, a resistência àà compressão dos concretos compressão dos concretos foi crescente com a idade independente do teor do escfoi crescente com a idade independente do teor do escóória.ria. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà compressão axialcompressão axial (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 R e s i s t ê n c i a à c o m p r e s s ã o a x i a l a o s 2 8 d i a s 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II-E-32 Fixando a relaFixando a relaçção ão áágua/materiais gua/materiais cimentcimentíícioscios, a resistência , a resistência àà compressão compressão éé similar nos concretos com teores de 30% e 83% similar nos concretos com teores de 30% e 83% de escde escóória e maiores nos concretos com teor de 66% de ria e maiores nos concretos com teor de 66% de escescóória (influencia do cimento CPria (influencia do cimento CP IIIIII--3232--RS).RS). Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 R e s i s t ê n c i a à c o m p r e s s ã o a x i a l a o s 7 d i a s 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II-E-32 Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 R e s i s t ê n c i a à c o m p r e s s ã o a x i a l a o s 6 3 d i a s 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II-E-32 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Resistência à tração • As adições minerais tendem a aumentar a resistência à tração, sobretudo nas idades mais avançadas (consumo de CH, melhoria da zona de transição, diminuição da porosidade). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção por compressão ão por compressão diametraldiametral NBR 7222/1994 (Silva, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção p/compressão ão p/compressão diametraldiametral (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Aumenta com a classe de resistência dos concretos;Aumenta com a classe de resistência dos concretos; Na classe de resistência de 40 Na classe de resistência de 40 MPaMPa concretos com menor teor concretos com menor teor de escde escóória de altoria de alto--forno apresentam maior resistência forno apresentam maior resistência àà tratraçção.ão. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção p/compressão ão p/compressão diametraldiametral (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 T r a ç ã o p o r c o m p r e s s ã o d i a m e t r a l ( M P a ) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II-E-32 Nos concretos com maior Nos concretos com maior teor de escteor de escóória de altoria de alto--forno forno (83%) e com rela(83%) e com relaçções ões áágua/materiais cimentgua/materiais cimentíícios cios menores que 0,50, a menores que 0,50, a resistência resistência àà tratraçção ão éé menor.menor. Valores similares com o Valores similares com o aumento da relaaumento da relaçção ão áágua/material cimentgua/material cimentíício.cio. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção p/compressão ão p/compressão diametraldiametral (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 T r a ç ã o p o r c o m p r e s s ã o d i a m e t r a l ( M P a ) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II-E-32 Resultados similares (20 Resultados similares (20 MPaMPa, 30 , 30 MPaMPa e 35 e 35 MPaMPa) independente do ) independente do teor de escteor de escóória.ria. Menores valores com o aumento do teor de escMenores valores com o aumento do teor de escóória (C40).ria (C40). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção na flexão ão na flexão MB 3483/1991 (Silva, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção na flexãoão na flexão (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C20 C30 C35 C40 Classe R e s i s t . à t r a ç ã o n a f l e x ã o ( M P a ) CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória Valores crescentes com o aumento da classe de resistência e Valores crescentes com o aumento da classe de resistência e do teor de escdo teor de escóória de altoria de alto--forno. forno. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Resistência Resistência àà tratraçção na flexãoão na flexão (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 T r a ç ã o n a f l e x ã o ( M P a ) 9 8 7 6 5 4 3 Material cimentício CP III-32-RS + e CP III-32-RS CP II E-32 Tende a ser similares nos concretos com teor 66% e 83% de Tende a ser similares nos concretos com teor 66% e 83% de escescóória em menores relaria em menores relaçções ões áágua/materiais gua/materiais cimentcimentíícioscios.. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Módulode deformação • O aumento no teor de pasta resulta em redução no módulo de deformação na mesma proporção do teor de adição mineral que substitui o cimento. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia MMóódulo de deformadulo de deformaççãoão NBR 8522/1984 (Silva, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia MMóódulo de deformadulo de deformaççãoão (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 C20 C30 C35 C40 Classe M ó d u l o d e d e f o r m a ç ã o ( G P a ) CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória Aumenta com a classe de resistência.Aumenta com a classe de resistência. Concretos com 66% de escConcretos com 66% de escóória (20 ria (20 MPaMPa e 30 e 30 MPaMPa) apresentam ) apresentam menores valores.menores valores. O teor de escO teor de escóória de altoria de alto--forno forno éé de pouca influência no mde pouca influência no móódulo dulo (35 (35 MPaMPa e 40 e 40 MPaMPa).). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia MMóódulo de deformadulo de deformaççãoão (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 M ó d u l o d e D e f o r m a ç ã o a o s 2 8 d i a s ( G P a ) 34 33 32 31 30 29 28 27 26 Material cimentício CP III-32-RS + e CP III-32-RS CP II E-32 Tendência de resultados Tendência de resultados similares, independente do similares, independente do teor de escteor de escóória (a/ria (a/matmat..cimcim maiores que 0,50).maiores que 0,50). Maior mMaior móódulo de dulo de deformadeformaçção.ão. áágua/gua/matmat. . cimcim. menor que 0,50 e . menor que 0,50 e teor de 66% de escteor de 66% de escóória.ria. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Porosidade capilar • As adições minerais reativas reduzem a permeabilidade e a absorção (aumento no volume de poros de gel e diminuição do volume de poros capilares). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Massa especMassa especíífica fica NBR 9778/1987 (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) A massa especA massa especíífica altera muito pouco em funfica altera muito pouco em funçção do teor de ão do teor de escescóória, da classe de resistência e da relaria, da classe de resistência e da relaçção ão áágua/material gua/material cimentcimentííciocio.. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 C20 C30 C35 C40 Classe de resistência M a s s a E s p e c í f i c a ( K g / d m 3 ) CPII E-32 CPIII-32-RS CPIII-32-RS+E Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 M a s s a e s p e c í f i c a - 2 8 d i a s ( k g / d m 3 ) 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 Material cimentício CP III-32-RS + e CP III-32-RS CP II E-32 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia AbsorAbsorçção e ão e ííndice de vazios ndice de vazios (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 C20 C30 C35 C40 Classe de resistência A b s o r ç ã o ( % ) CPII E-32 CPIII-32-RS CPIII-32-RS+E 0 2 4 6 8 10 12 14 16 C20 C30 C35 C40 Classe de resistência Í n d i c e d e V a z i o s ( % ) CPII E-32 CPIII-32-RS CPIII-32-RS+E A absorA absorçção e o ão e o ííndice de vazios diminuem com o aumento ndice de vazios diminuem com o aumento da classe de resistência e com o aumento do teor de (C20, da classe de resistência e com o aumento do teor de (C20, C30 e C35).C30 e C35). No C40, maior absorNo C40, maior absorçção (maior retraão (maior retraçção, maior consumo de ão, maior consumo de material cimentmaterial cimentíício) e maior cio) e maior ííndice de vazios (maior ndice de vazios (maior incorporaincorporaçção de ar).ão de ar). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia AbsorAbsorçção e ão e ííndice de vazios ndice de vazios (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 A b s o r ç ã o ( % ) 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 Material cimentício CP III-32-RS + e CP III-32-RS CP II E-32 Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 Í n d i c e d e v a z i o s ( % ) 15 14 13 12 11 10 9 8 Material cimentício CP III-32-RS + e CP III-32-RS CP II E-32 A absorA absorçção e o ão e o ííndice de vazios aumentam com a relandice de vazios aumentam com a relaçção ão áágua/ gua/ material material cimentcimentííciocio.. RelaRelaçção ão áágua/gua/matmat. . cimcim. (menores que 0,50), os valores tendem ser . (menores que 0,50), os valores tendem ser mais similares.mais similares. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia AbsorAbsorçção por capilaridadeão por capilaridade NBR 9779/1995 (Silva, 2006b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia AbsorAbsorçção por capilaridade (63 dias)ão por capilaridade (63 dias) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe 45403530252015 A b s o r ç ã o c a p i l a r ( g / c m 2 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 ,5 0,0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 45403530252015 A l t u r a a s c e n ç ã o c a p i l a r ( c m ) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Nas menores classes de resistência Nas menores classes de resistência éé maior a absormaior a absorçção capilar ão capilar dos concretos com teor de 83% de escdos concretos com teor de 83% de escóória de altoria de alto--forno.forno. Com o aumento da resistência diminui a absorCom o aumento da resistência diminui a absorçção de ão de áágua por gua por capilaridade dos concretos com teor de 83% de esccapilaridade dos concretos com teor de 83% de escóória de altoria de alto-- forno.forno. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia AbsorAbsorçção por capilaridade (63 dias) ão por capilaridade (63 dias) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água material cimentício ,8,7,6,5,4,3 A b s o r ç ã o c a p i l a r ( g / c m 2 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 ,5 0,0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Relação água material cimentício ,8,7,6,5,4,3 A l t u r a a s c e n ç ã o c a p i l a r ( c m ) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 A influência da relaA influência da relaçção ão áágua/materiais cimentgua/materiais cimentíícios na absorcios na absorçção ão por capilaridade por capilaridade éé um fator muitas vezes mais importante do um fator muitas vezes mais importante do que o efeito da prque o efeito da próópria adipria adiçção de escão de escóória.ria. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia AbsorAbsorçção por capilaridadeão por capilaridade (63 dias)(63 dias) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe 45403530252015 A b s o r ç ã o c a p i l a r ( g / c m 2 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 ,5 0,0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Relação água material cimentício ,8,7,6,5,4,3 A b s o r ç ã o c a p i l a r ( g / c m 2 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 ,5 0,0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 45403530252015 A l t u r a a s c e n ç ã o c a p i l a r ( c m ) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Relação água material cimentício ,8,7,6,5,4,3 A l t u r a a s c e n ç ã o c a p i l a r ( c m ) 1614 12 10 8 6 4 2 0 M. cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Com o aumento do teor de escCom o aumento do teor de escóória diminui a altura de ascensão ria diminui a altura de ascensão capilar a medida que aumenta a resistência. capilar a medida que aumenta a resistência. A influência da adiA influência da adiçção da escão da escóória de altoria de alto--forno e da relaforno e da relaçção ão áágua/material cimentgua/material cimentíício (+ notada com o aumento da idade e maiores cio (+ notada com o aumento da idade e maiores classes de resistência).classes de resistência). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Ataque de sulfatos • As adições minerais reativas aumentam a resistência ao ataque de sulfatos (redução da porosida e da difusão dos sulfatos, redução da relação C/S do C-S-H). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Ataque de sulfatos Ataque de sulfatos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) NBR 13583/1996Método 28/42/56 diasIdade ensaio Até a idade do ensaio (solução de cal e solução sulfatada)Cura úmida Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Ataque de SulfatosAtaque de Sulfatos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Menor expansão em concretos com teor de 83% Menor expansão em concretos com teor de 83% de escde escóória, que comprova a maior resistência ria, que comprova a maior resistência ao ataque ao ataque sulfsulfááticotico.. As misturas com mais de 66% de escAs misturas com mais de 66% de escóória de ria de altoalto--forno tambforno tambéém têm excelente resistência a m têm excelente resistência a sulfatos (menores perdas de resistência sulfatos (menores perdas de resistência apapóós ataque s ataque sulfsulfááticotico).). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Ataque de SulfatosAtaque de Sulfatos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Solução sulfatada (56 dias) Classe de resistência (MPa) 45403530252015 V a r i a ç ã o d i m e n s i o n a l ( % ) ,3 ,2 ,1 -,0 -,1 -,2 -,3 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Solução cal (56 dias) Classe de resistência (MPa) 45403530252015 V a r i a ç ã o d i m e n s i o n a l ( % ) ,08 ,06 ,04 ,02 ,00 -,02 -,04 -,06 -,08 -,10 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Todos os concretos são classificados como de alta resistência a Todos os concretos são classificados como de alta resistência a sulfatos apresentam expansão msulfatos apresentam expansão mááxima de 0,03% (ASTM 1012xima de 0,03% (ASTM 1012--95 95 expansão mexpansão mááxima = 0,05%).xima = 0,05%). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Corrosão das armaduras • Adições minerais: reduz a difusão de cloretos e da entrada de água e de oxigênio), mas aumenta a carbonatação. • Consumo de CH pouco afeta a alcalinidade da água de poro. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataçção naturalão natural (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) O efeito da escO efeito da escóória no concreto depende das ria no concreto depende das condicondiçções de exposiões de exposiçção:ão: CondiCondiçções ambientais controladas ões ambientais controladas proporcionam profundidades de carbonataproporcionam profundidades de carbonataçção ão similares em concretos com mesma classes de similares em concretos com mesma classes de resistência e maiores teores de escresistência e maiores teores de escóória (66% e ria (66% e 83%) e menores nas misturas com menor teor 83%) e menores nas misturas com menor teor de escde escóória (30%).ria (30%). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataççãoão NaturalNatural (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Aspersão de fenolftaleínaMétodo 365 dias63/77/91/365 diasI. ensaio 28 dias (2)*14 dias (1)*Cura úmida Em ambiente sem controle das condições ambientais até a idade do ensaio Em ambiente com condições ambientais controladas (umidade – 50%, Temp – 26ºC e % CO2 ambiental) até a idade do ensaio *Comparação entre diferentes condições ambientais Cura ao ar Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataçção natural ão natural (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe de resistência (MPa) 50403020 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o n a t u r a l - 3 6 5 d i a s ( m m ) 25 20 15 10 5 0 Material cimentício CP III-32-RS+e CP III-32-RS CP II E-32 Relação água/material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o n a t u r a l - 3 6 5 d i a s ( m m ) 25 20 15 10 5 0 Material cimentício CP III-32-RS+e CP III-32-RS CP II E-32 11 Classe 6050403020 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+e CP III-32-RS CP II E-32 água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Nos ambientes naturais, sem controle (temperatura e umidade) e Nos ambientes naturais, sem controle (temperatura e umidade) e com maior tempo de cura com maior tempo de cura úúmida (28 dias), as prof. de carbonatamida (28 dias), as prof. de carbonataçção ão crescem com o teor de esccrescem com o teor de escóória. ria. 22 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataççãoão acelerada acelerada (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Aspersão de fenolftaleínaMétodo 77/91 diasIdade ensaio 14 diasCura úmida Ambiente de câmara seca (umidade – 50%, temperatura – 26ºC e % CO2 ambiental) até 63 dias de idade e após, exposição por 4 semanas em câmara de carbonatação (umidade – 65%, Temperatura – 26ºC e 10% / (95+5)% de CO2 ) Cura ao ar Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataçção acelerada ão acelerada (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe de resistência (MPa) 454035302520 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o a c e l e r a d a a o s 9 1 d i a s ( m m ) 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe de resistência (MPa) 454035302520 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o a c e l e r a d a a o s 9 1 d i a s ( m m ) 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 A prof.A prof.carbcarb. acelerada (teor de 10% (95. acelerada (teor de 10% (95±±5)% de CO5)% de CO22 ). ). --classes > C35 são similares (30, 66 e 83%).classes > C35 são similares (30, 66 e 83%). --classes < C35 tendência similares (66 e 83%), menores com teor classes < C35 tendência similares (66 e 83%), menores com teor de 30% de escde 30% de escóória (10% e (95ria (10% e (95±±5)% de CO5)% de CO22 .. 10% CO10% CO22 (95 (95 ±± 5)5)% CO% CO22 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataçção aceleradaão acelerada (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe de resistência (MPa) 454035302520 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o a c e l e r a d a a o s 9 1 d i a s ( m m ) 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe de resistência (MPa) 454035302520 P r o f . ca r b o n a t a ç ã o a c e l e r a d a a o s 9 1 d i a s ( m m ) 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Maiores profundidades na carbonataMaiores profundidades na carbonataçção acelerada ão acelerada quanto maior o teor de COquanto maior o teor de CO2 2 ((95((95±±5)%).5)%). 10% CO10% CO22 (95(95±±5)5)% CO% CO22 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia CarbonataCarbonataçção aceleradaão acelerada (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o a c e l e r a d a - 9 1 d i a s ( m m ) 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Relação água/material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o a c e l e r a d a - 9 1 d i a s ( m m ) 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 O maior teor de escO maior teor de escóória (83%) proporciona maiores ria (83%) proporciona maiores profundidades de carbonataprofundidades de carbonataçção independente do teor ão independente do teor de COde CO22 .. 10% CO10% CO22 (95(95±±5)5)% CO% CO22 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Difusão de CloretosDifusão de Cloretos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) ASTM C 1202/1997Método 28/63 diasIdade ensaio Até a idade do ensaioCura úmida Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Difusão de Cloretos Difusão de Cloretos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) > classe de resistência > resistência ao ataque de > classe de resistência > resistência ao ataque de ííons cloretoons cloreto Os concretos com maior teor de escOs concretos com maior teor de escóória apresentam baixo ria apresentam baixo risco de penetrarisco de penetraçção de ão de ííons cloreto.ons cloreto. 63 dias63 dias28 dias28 dias Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Difusão de Cloretos Difusão de Cloretos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Na idade (63 dias de idade) todos os concretos apresentam Na idade (63 dias de idade) todos os concretos apresentam >resistência >resistência àà penetrapenetraçção de cloretos sendo classificados como ão de cloretos sendo classificados como de moderados a baixo risco de penetrade moderados a baixo risco de penetraçção de ão de ííons cloreto.ons cloreto. 63 dias63 dias28 dias28 dias Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armadurasCorrosão das armaduras (ataque conjunto de CO(ataque conjunto de CO22 e cloretos) e cloretos) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Fim do ciclo Início do ciclo Névoa salina 3 dias na câmara de névoa salina Secagem 3 dias na estufa (50ºC) Carbonatação 7 dias na câmara de carbonatação Medidas eletroquímicas Medidas da prof. carbonatação e de penetração de cloretos O objetivo desta O objetivo desta metodologia metodologia éé proporcionar proporcionar um ambiente similar ao um ambiente similar ao ambiente marinhoambiente marinho Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: CarbonataCorrosão das armaduras: Carbonataçção ão aceleradaacelerada (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) névoa salina t= 28 ºC (3 dias), secagem em estufa com t=50ºC( 3 dias)e carb. acelerada com Ur – 65%, t=26ºC e 10% de CO2 (7 dias) Envelhecimento acelerado Aspersão de fenolftaleínaMétodo Após cada ciclo da câmara de carbonataçãoData do ensaio 28 diasCura úmida sem controle das condições ambientais até 365 dias de idade até o início do envelhecimento acelerado Cura ao ar Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Corrosão das armaduras: CarbonataCarbonataççãoão (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . - c a r b o n a t a ç ã o - 5 º c i c l o ( m m ) 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 6050403020 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+e CP III-32-RS CP II E-32 água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 InIníício dos cicloscio dos ciclos ApApóós 5s 5ºº ciclociclo Prof. crescentes com o tempo de exposição em ambiente de envelhecimento acelerado. Tendências diferentes ao se comparar as prof. de carbonatação em função da classe de resistência e da relação água/ material cimentício (início dos ciclos). Classe 6050403020 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o - 5 º c i c l o ( m m ) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Mat.cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Corrosão das armaduras: carbonatacarbonataççãoão (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Relação água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . - c a r b o n a t a ç ã o - 5 º c i c l o ( m m ) 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 6050403020 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+e CP III-32-RS CP II E-32 água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 InIníício dos cicloscio dos ciclos Tendência no início dos ciclos de prof. similares (30% e 66% de escória) para igual resistência, porém, prof. menores (66% de escória) para a mesma rel.água/ mat. cim. Classe 6050403020 P r o f . c a r b o n a t a ç ã o - 5 º c i c l o ( m m ) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Mat.cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 ApApóós 5s 5ºº ciclociclo Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: CloretosCorrosão das armaduras: Cloretos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) névoa salina t= 28 ºC (3 dias), secagem em estufa com t=50ºC( 3 dias)e carb. acelerada com Ur – 65%, t=26ºC e 10% de CO2 (7 dias) Envelhecimento acelerado Aspersão de nitrato de prataMétodo Após cada ciclo da câmara de carbonataçãoData do ensaio 28 diasCura úmida Sem controle das condições ambientais até 365 dias de idade até o inicio do envelhecimento acelerado Cura ao ar Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Cloretos (Silva, Corrosão das armaduras: Cloretos (Silva, 2006b)2006b) água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 -2 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Tendência no início dos ciclos de prof. similares (30% e 66% de escória) para igual resistência, porém, prof. menores (66% de escória) para a mesma rel.água/ mat. Cimentício. Classe 6050403020 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 5 º c i c l o ( m m ) 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 5 º c i c l o ( m m ) 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 ApApóós 5s 5ºº ciclociclo Classe 6050403020 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 InIníício dos cicloscio dos ciclos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: CloretosCorrosão das armaduras: Cloretos (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 5 º c i c l o ( m m ) 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 água/ material cimentício ,8,7,6,5,4,3 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 -2 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Após o 5º ciclo, a profundidade de penetração de íons cloretos decresce nesta ordem: concretos com 30%, 83% e 66% de escória, independente da classe de resistência ou da relação água/material cimentício. Classe 6050403020 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 3 6 5 d i a s ( m m ) 12 10 8 6 4 2 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 6050403020 P r o f . p r e c i p i t a d o s b r a n c o s - 5 º c i c l o ( m m ) 40 30 20 10 0 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 InIníício dos cicloscio dos ciclos ApApóós 5s 5ºº ciclociclo Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Resistividade Corrosão das armaduras: Resistividade eleléétricatrica (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) névoa salina t= 28 ºC (3 dias), secagem em estufa com t=50ºC( 3 dias)e carb. acelerada com Ur – 65%, t=26ºC e 10% de CO2 (7 dias) Envelhecimento acelerado Equipamento RESIMétodo Após saída da câmara de névoa salinaData do ensaio 28 diasCura úmida Sem controle das condições ambientais até 365 dias de idade e após, ciclos de envelhecimento acelerado Cura ao ar Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Resistividade Corrosão das armaduras: Resistividade eleléétrica (antes dos ciclos)trica (antes dos ciclos) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Os concretos com maior teor de escória (83%) apresentam maior resistividade elétrica. C20C20 C30C30 C40C40 Idade (dias) 364 336 308 280 252 224 197 182 168 154 140 126 112 98 63 R e s i s t i v i d a d e e l é t r i c a ( k o h o m . c m ) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória baixa alta muito alta desprezível Idade (dias) 365 336 308 280 253 224 196 168 154 140 126 112 98 84 63 R e s i s t i v i d a d e e l é t r i c a ( k o h m . c m ) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória baixa alta muito alta desprezível Idade (dias) 366 343 315 287 260 231 203 175 161 147 133 119 105 91 63 R e s i s t i v i d a d e e l é t r i c a ( k o h m . c m ) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória baixa alta muito alta desprezível Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Resistividade Corrosão das armaduras: Resistividade eleléétrica (durante os ciclos)trica (durante os ciclos) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Os concretos com 30% de escória e com 66% de escória, igual probabilidade de corrosão. C20C20 C40C40 baixa alta muito alta desprezível baixa alta muito alta desprezíveldesprezível baixa muito alta C30C30 C20C20 alta alta C40C40 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Corrosão das armaduras: Resistividade elResistividade eléétricatrica (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) ApApóós 5s 5ºº ciclociclo Aumenta com a classe de resistência e com a diminuição da relação água/material cimentício. As misturas com maior teor de escória apresentam a menor resistividade elétrica após o 5º ciclo. baixa alta muito alta desprezível baixa alta muito alta desprezível Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Resistividade Corrosão das armaduras: Resistividade eleléétricatrica (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) ApApóós 5s 5ºº ciclociclo Concretos com 83% de escória apresentam maior queda na resistividade elétrica (ataque conjunto dos íons cloretos e do CO2 atmosférico). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Corrosão das armaduras: Potencial elPotencial eléétricotrico (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) névoa salina t= 28 ºC (3 dias), secagem em estufa com t=50ºC( 3 dias)e carb. acelerada com Ur – 65%, t=26ºC e 10% de CO2 (7 dias) Envelhecimento acelerado Multivoltímetro e eletrodo de calomelanoMétodo Após saída da câmara de névoa salinaData do ensaio 28 diasCura úmida sem controle das condições ambientais até 365 dias de idade e após submetidos a ciclos de envelhecimento acelerado Cura ao ar Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Potencial Corrosão das armaduras: Potencial eleléétrico (trico (antes dos ciclos),antes dos ciclos), C = 20 mm, C = 20 mm, (Silva, (Silva, 2006b)2006b) Os concretos, independente do teor de escória, encontram-se neste período, com a armadura com baixa probabilidade de corrosão. C20C20 Tempo (dias) 364 336 308 280 252 224 196 175 161 147 133 119 105 91 69 P o t e n c i a l e l é t r i c o ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória < 10% > 90% incerta Tempo (dias) 366 343 315 287 260 231 203 175 161 147 133 119 105 91 63 P o t e n c i a l e l é t r i c o ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória < 10% > 90% incerta Tempo (dias) 350 322 294 266 238 210 182 161 147 133 119 105 91 77 63 P o t e n c i a l e l é t r i c o ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória < 10% > 90% incerta C30C30 C40C40 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Potencial Corrosão das armaduras: Potencial eleléétrico (antes dos ciclos),trico (antes dos ciclos), C = 30 mm, C = 30 mm, (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) C20C20 C30C30 C40C40 De 63 aos 365 dias, baixa probabilidade de corrosão das armaduras (20/30 mm). Tempo (dias) 350 322 294 266 238 210 182 161 147 133 119 105 91 77 63 P o t e n c i a l e l é t r i c o ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória < 10% > 90% incerta Tempo (dias) 364 336 308 280 252 224 196 175 161 147 133 119 105 91 69 P o t e n c i a l e l é t r i c o ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 Material cimentícioCP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória < 10% > 90% incerta Tempo (dias) 366 343 315 287 260 231 203 175 161 147 133 119 105 91 63 P o t e n c i a l e l é t r i c o ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 Material cimentício CP II E-32 CP III-32-RS CP III-32-RS+escória < 10% > 90% incerta Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Tempo (dias) 6956291630 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Concreto C30CPIIE C30CPIII C3CPIII+escória Corrosão das armaduras: Potencial Corrosão das armaduras: Potencial eleléétrico trico -- ciclos de envelhecimentociclos de envelhecimento (Silva, (Silva, 2006b)2006b) Tempo (dias) 7562352490 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Concreto C20CPIIE C20CPIII C20CPIII+escória Tempo (dias) 7562352490 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Concreto C20CPIIE C20CPIII C20CPIII+escória Tempo (dias) 6956291630 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Concreto C30CPIIE C30CPIII C3CPIII+escória Tempo (dias) 6956291630 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Concreto C40CPIIE C40CPIII C40CPIII+escória Tempo (dias) 6956291630 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Concreto C40CPIIE C40CPIII C40CPIII+escória CobrimentoCobrimento––20 mm20 mm CobrimentoCobrimento––30 mm30 mm Após 5º ciclo, menor probabilidade de corrosão nos concretos com cobrimento = 30 mm. C20C20 C30C30 C40C40 C20C20 C30C30 C40C40 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Potencial Corrosão das armaduras: Potencial eleléétricotrico (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe 6050403020 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 6050403020 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 CobrimentoCobrimento –– 20 20 mmmm CobrimentoCobrimento –– 30 mm30 mm Após envelhecimento acelerado, os concretos com resistência na faixa de 20 MPa a 37 MPa (igual fck e mesma relação a/mat. cim. ) têm similares probabilidade de corrosão, independente do teor de escória (cobrimento=20 mm). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Potencial Corrosão das armaduras: Potencial eleléétricotrico (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe 6050403020 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 6050403020 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 CobrimentoCobrimento––20 mm20 mm CobrimentoCobrimento––30 mm30 mm Resistências maiores que 37 MPa: os concretos com menor teor de escória têm menor probabilidade de corrosão (cobrimento=20 mm). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Potencial Corrosão das armaduras: Potencial eleléétricotrico (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) Classe 6050403020 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 Classe 6050403020 P o t e n c i a l d e e l e t r o d o E C S ( m V ) 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 Material cimentício CP III-32-RS+escória CP III-32-RS CP II E-32 CobrimentoCobrimento –– 20 mm20 mm CobrimentoCobrimento –– 30 mm30 mm Cobrimento da armadura = 30 mm, em igualdade de fck, superiores a 30 MPa, proporcionam probabilidades mais similares de corrosão (<10%). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Perda de Corrosão das armaduras: Perda de massamassa (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) névoa salina t= 28 ºC (3 dias), secagem em estufa com t=50ºC( 3 dias)e carb. acelerada com Ur – 65%, t=26ºC e 10% de CO2 (7 dias) Envelheciment o acelerado Diferença de massa gravimétricaMétodo Pesagem inicial antes da moldagem e após os ciclos de envelhecimento acelerado Idade ensaio 28 diasCura úmida sem controle das condições ambientais até 365 dias de idade Cura ao ar Condições do ensaio Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Perda de Corrosão das armaduras: Perda de massamassa (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) CobrimentoCobrimento –– 20 mm20 mm CobrimentoCobrimento –– 30 mm30 mm Cobrimento = 20 mm: observam-se > perda de massa gravimétrica em menores classe do concreto e maiores relações água/ material cimentício. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Perda de Corrosão das armaduras: Perda de massamassa (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) CobrimentoCobrimento –– 20 mm20 mm CobrimentoCobrimento –– 30 mm30 mm Cobrimentos = 30 mm proporcionam menores perdas de massa gravimétricas, sem se observar uma tendência definida em função do teor de escória (valores muito pequenos). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Perda de Corrosão das armaduras: Perda de massa massa (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) CobrimentoCobrimento –– 20 mm20 mm CobrimentoCobrimento––30 mm30 mm Para igual relação água/material cimentício, concretos com 66% de escória têm menor perda de massa em relação aos concretos com teor de 30% de escória (CP II-E-32) e com teor de 83% de escória (CP III-32-RS+escória). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Corrosão das armaduras: Perda de Corrosão das armaduras: Perda de massamassa (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) CobrimentoCobrimento –– 20 mm20 mm CobrimentoCobrimento –– 30 mm 30 mm Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Adições minerais do concreto (Mehta; Monteiro, 1994) Sílica ativa CP V ARI Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Aglomerantes (propriedades fAglomerantes (propriedades fíísicosico-- mecânicas)mecânicas) (Silva, 2006b)(Silva, 2006b) 294129862989Massa específica (kg/m 2) Mistura 50% CPIII-32-RS + 50% escória CPIII-32-RSCPII-E-32 28 dias 7 dias 3 dias fim início 2h25min.2h50min.2h50min.Pega 4h25min.4h20min.4h20min. 001Expansibilidade a quente (mm) 14,1716,9220,06Resistência à compressão (MPa) 23,3431,7326,39 42,8249,5236,51 30 4140 149 0,2 0,4 83 4150 159 66Teor de escória (%) 4220Superfície específica Blaine(cm2/g) 152 Água p.consistência normal (g) 0,6Finura (%) 31,73 49,52 4220 16,92 0 4h20min. 2h50min. 152 2941 2h25min. 4h25min. 0 14,17 23,34 42,82 83 4150 159 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Cimentos comerciais CP IS até 5% de adições CPI __ __ __ CP II E6-34% 0-10% CP II F 6-10% CP II Z 6-14% 0-10% CPIII 35-70% 0-5% CP IV 15-50% 0-5% CP V 0-5% MRS ARS Cimento escória pozolanas fíller calcário Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Influência das adições minerais resistência inicial resistência final calor de hidratação porosidade final (φ) ataque de sulfatos ataques da água do mar carbonatação corrosão das armaduras ? retração e fluência Propriedades escória, pozolanas fíller calcário Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Pasta cimento anidro adições poros água aditivos compostos hidratados Concreto pasta agregados zona de transição Microestrutura Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Teste Estudo de caso: Pilar de ponte em Vitória (respingo + variação de maré), atmosfera marinha, T= 25ºC e UR= 95% na micro-região, cobrimento 35mm, presença de sulfatos e cloretos na água do mar, cimento CP III 40. Discuta a influência do clínquer (finura e composição química) e da escória de alto-forno nas propriedades: resistência mecânica, durabilidade (sulfatos, cloretos e corrosão), calor de hidratação e retração. Cimento Portland com adições minerais Slide Number 2 Microscopia do clínquer ���Mecanismos Hidratação dos silicatos Hidratação dos aluminatos Hidratação do C3S e C2S Hidratação da fase ferrita (C4AF) Hidratação do C3A e C4AF Esquema da microestrutura da pasta Microestrutura: C-S-H e CH Slide Number 12 Temperatura: cinética e termodinâmica das reações Cimento Adições minerais Esquema da microestrura da pasta Adições minerais x cimento Slide Number 18 Slide Number 19 Características da escória de alto-forno Composição química da escória de alto-forno Reatividade da escória de alto-forno Reatividade da escória de alto-forno: granulação e moagem Reatividade da escória de alto-forno: fase vítrea Reatividade da escória de alto-forno Reatividade da escória de alto-forno Reatividade da escória de alto-forno Slide Number 28 Finura da escória de alto-forno Slide Number 30 Slide Number 31 Cimento com escória Cimento com escória Cimento com escória� Influência da relação água/cimento na microestrutura Adições dos cimentos: Pozolanas Reações pozolânicas Características das pozolanas Composição química das pozolanas Composição química das cinzas volantes nacionais (ISAIA, 1995; MARCIANO, KIHARA, 1997) Teor de vidro das pozolanas Finura das pozolanas Cimento pozolânico Adições minerais no cimento: Materiais não reativos (filer calcário) Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 48 Slide Number 49 Slide Number 50 Slide Number 51 Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 55 Slide Number 56 Slide Number 57 Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 59 Slide Number 60 Slide Number 61 Slide Number 62 Slide Number 63 Slide Number 64 Slide Number 65 Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 67 Slide Number 68 Slide Number 69 Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 71 Slide Number 72 Slide Number 73 Slide Number 74 Slide Number 75 Slide Number 76 Slide Number 77 Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 79 Slide Number 80 Slide Number 81 Efeito das adições minerais nas propriedades dos concretos Slide Number 83 Slide Number 84 Slide Number 85 Slide Number 86 Slide Number 87 Slide Number 88 Slide Number 89 Slide Number 90 Slide Number 91 Slide Number 92 Slide Number 93 Slide Number 94 Slide Number 95 Slide Number 96 Slide Number 97 Slide Number 98 Slide Number 99 Slide Number 100 Slide Number 101 Slide Number 102 Slide Number 103 Slide Number 104 Slide Number 105 Slide Number 106 Slide Number 107 Slide Number 108 Slide Number 109 Slide Number 110 Slide Number 111 Slide Number 112 Slide Number 113 Slide Number 114 Slide Number 115 Slide Number 116 Adições minerais do concreto Cimentos comerciais Influência das adições minerais Microestrutura Teste
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