Prévia do material em texto
AVALIAÇÃO DO EFEITO DA ADIÇÃO DE METACAULIM NA resistência a compressão axial E NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DO CONCRETO EM SOLUÇÃO DE SODA CÁUSTICA Curso: Engenharia Civil Orientadora: Dra. Janaina Kizzi de Moraes Silva Autores: Breno Freitas de Souza Gomes Bruno Leite de Paula Campos Luís Fernando Chaves Colares Luiz Felipe Barbosa Carvalho Rodrigo Lucas Assunção INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS INTRODUÇÃO Luís Fernando - 02/32 Concreto é um material de alta resistência a compressão O conhecimento da durabilidade e dos métodos de previsão da vida útil das estruturas de concreto são fundamentais para: Auxiliar na previsão do comportamento do concreto em longo prazo e prevenção de manifestações patológicas Contribuir para a economia, sustentabilidade e durabilidade das estruturas. Substituição de parte do cimento por metacaulim. INTRODUÇÃO OBJETIVO GERAL Avaliar o efeito da adição de metacaulim na resistência das propriedades mecânicas e à corrosão do concreto sem armadura, em solução de soda cáustica 20% p/V. JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luís Fernando - 03/32 INTRODUÇÃO OBJETIVOS ESPECÍFICOS Caracterizar os corpos de prova com 3 teores distintos de concreto avaliando a resistência à compressão axial antes e após o ataque químico; Avaliar a resistência à corrosão dos corpos de prova de concreto; Avaliar a variação de massa dos corpos de prova após ataque químico; Avaliar a influência da adição de metacaulim em corpos de prova de concreto na resistência ao ataque químico da soda cáustica. Viabilidade e teor de metaulim. JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luís Fernando - 04/32 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 05/32 Perdas econômicas Substituição de peças ou equipamentos corroídos; Perda de eficiência; Perda de produtos. Problemas ambientais Vazamentos de combustíveis (risco de incêndio); Contaminação de poços subterrâneos de água. (GENTIL, 2011) Riscos de segurança Corrosão de partes críticas de automóveis, aviões, trens; Corrosão de tanques de combustíveis e gás (risco de explosão) INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA Estudos mostram que a adição de metacaulim ao concreto otimiza suas propriedades mecânicas e a resistência à corrosão. (MEDINA, 2011) JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção– 06/32 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CONCRETO As principais matérias primas utilizadas na fabricação do cimento são: Calcário Sílica Alumina Óxido de ferro Quando aquecidas, formam os principais componentes do cimento: Silicato tricálcico Silicato dicálcico Aluminato tricálcico Ferroaluminato tetracálcico (GENTIL, 2011) JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 07/32 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CORROSÃO DO CONCRETO Fatores que envolvem a corrosão em concreto: MECÂNICOS: vibrações e erosão; FÍSICOS: variações de temperatura; BIOLÓGICOS: bactérias; QUÍMICOS: produtos químicos. (GENTIL, 2011) JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 08/32 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CORROSÃO DO CONCRETO Soluções concentradas de bases fortes (acima de 20%) podem solubilizar silicatos e aluminatos. (GENTIL, 2011) JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 09/32 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CORROSÃO DO CONCRETO O aluminato tricálcico existente na pasta de cimento pode reagir com a soda cáustica. 3CaO.Al2O3 + 6NaOH + 6H2O 2Na3Al(OH)6 + 3Ca(OH)2 JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 10/32 (GENTIL, 2011) (aluminato de sódio) INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CORROSÃO DO CONCRETO Silicatos e agregados que contêm sílica também podem ser atacados por soda cáustica. SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 11/32 (silicato de sódio) (GENTIL, 2011) INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METACAULIM A resistência à compressão do concreto com adição de 15% de metacaulim (em relação à massa de cimento) é 26% maior que a resistência do concreto sem a adição de metacaulim (MEDINA, 2011); A adição de 15% de metacaulim ao concreto aumenta a sua resistência à corrosão com a redução da penetração de íons cloretos (DUARTE, LIMA, et al. 2017). JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Rodrigo Assunção – 12/32 INTRODUÇÃO METODOLOGIA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Breno Freitas – 13/32 Fluxograma dos ensaios realizados nos CP que não passaram pelo ensaio de corrosão INTRODUÇÃO METODOLOGIA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Breno Freitas – 13/32 Fluxograma dos ensaios realizados nos CP que passaram pelo ensaio de corrosão INTRODUÇÃO METODOLOGIA CORPOS DE PROVA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Breno Freitas – 13/32 210 moldes de PVC; diâmetro de 5 cm por 10 cm de altura; vedação dos moldes. Foto: Moldes dos corpos de prova. Fonte: Os autores Foto: Corte dos tubos de PVC. Fonte: Os autores INTRODUÇÃO METODOLOGIA TRAÇO DO CONCRETO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Breno Freitas – 14/32 Traço referência 1 : 3 : 2,75 : a/c= 0,48; Foram executados 3 traços para comparação do efeito corrosivo; Traço 1: 15% substituição de cimento por metacaulim; Traço 2: 7,5% substituição de cimento por metacaulim; Traço 3: 0% substituição de cimento por metacaulim; Foto: Execução do traço. Fonte: Os autores 16 INTRODUÇÃO METODOLOGIA ENSAIO DE ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE/ MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Breno Freitas – 15/32 NBR 67:1998, Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone; Imediatamente após o amassamento e com maior rapidez; Quatro camadas e recebe 30 golpes uniformes; Moldagem de 240 corpos de prova, cada traço com 80 CPs; Foto: Slump Test Fonte: Os autores INTRODUÇÃO METODOLOGIA CURA DOS CORPOS DE PROVA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Breno Freitas – 16/32 Retirados das formas, identificados, pesados e medidos (diâmetros e alturas); Imersos no tanque de água não corrente saturado com cal por 28 dias; Foto: Cura dos corpos de prova Fonte: Os autores INTRODUÇÃO METODOLOGIA ENSAIO DE CORROSÃO - PREPARO DA SOLUÇÃO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luiz Felipe – 17/32 A solução foi preparada em balão volumétrico de 2000ml; Concentração 20% em volume; Após preencher os 2000ml de solução, o balão é fechado para a homogeneização Foto: Hidróxido de sódio Fonte: Os autores Foto: Homogeneização Fonte: Os autores INTRODUÇÃO METODOLOGIA ENSAIO DA CORROSÃO - PREPARO DA SOLUÇÃO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luiz Felipe – 18/32 A solução foi resfriada com o auxilio de gelo; Uma vez homogênea, a solução foi despejada em vasilhas plásticas, já que o NaOH (Hidróxidode sódio) ataca o vidro. Foto: Preparo da solução Fonte: Os autores Foto: Recipientes com solução Fonte: Os autores INTRODUÇÃO METODOLOGIA IMERSÃO DOS CORPOS DE PROVA NA SOLUÇÃO CORROSIVA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luiz Felipe– 19/32 Foram separadas 3 datas para o tempo de ataque químico: 7, 14 e 28 dias. Foram separados 10 CPs para cada tempo de ataque químico, adotando uma proporção de 0,217. Foto: Corpos de prova imersos em solução corrosiva. Fonte: Os autores. INTRODUÇÃO METODOLOGIA CAPEAMENTO DOS CORPOS DE PROVA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luiz Felipe – 20/32 Os corpos de prova foram capeados com mistura de enxofre a quente, satisfazendo às condições geométricas de cada extremidade, com espessura máxima de 2mm. Foto: Capeamento dos corpos de prova Fonte: Os autores INTRODUÇÃO METODOLOGIA ENSAIO MECÂNICO - RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Luiz Felipe – 21/32 Prensa Patitest Global UMC 30t; NBR 5739:2007 Incremento de carga de 80kgf/s. Foto: Máquina UMC Fonte: Os autores INTRODUÇÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS ENSAIO DE CORROSÃO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESUTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Bruno Leite – 22/32 Foto: Corpo de prova após 7 dias de ataque químico Fonte: Os autores Foto: Corpo de prova após 14 dias de ataque químico Fonte: Os autores INTRODUÇÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS VARIAÇÃO DA MASSA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESUTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Bruno Leite – 23/32 Quadro: Variação de massa Fonte: Os autores Tempo de ataque químico (dias) Variação de massa (g/dia) Traço 1 Traço 2 Traço 3 7 0,09 -0,03 0,02 14 0,03 0,01 0,01 28 0,03 0,02 0,02 INTRODUÇÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS VARIAÇÃO DA MASSA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESUTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Bruno Leite – 24/32 Análise estatistica através do Teste-T; 95% de confiabilidade de que não ouve alteração de massa significativa; Foi analisado o valor de P bi-caudal. Foto: Análise Teste T (7 dias) Fonte: Os autores INTRODUÇÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS VARIAÇÃO DA MASSA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESUTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Bruno Leite – 25/32 Nível de significância 5%; P bi-caudal > 0,05 para ser aceito. Quadro: Análise estatística Fonte: Os autores Traço Tempo de ataque químico (dias) P bi-caudal Traço 1 7 0,87809295 14 0,92978495 28 0,86573135 Traço 2 7 0,95436079 14 0,94345672 28 0,86661483 Traço 3 7 0,97832367 14 0,97731930 28 0,94356779 INTRODUÇÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESUTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Bruno Leite– 26/32 Quadro: Análise das resistências a compressão Fonte: Os autores Sem ataque químico Com ataque químico Traço Tempo de ataque químico (dias) Média σruptura (Mpa) Média σruptura (Mpa) Traço 1 7 32,0 24,3 14 34,7 24,7 28 36,3 25,2 Traço 2 7 38,0 30,1 14 41,5 31,3 28 44,2 33,1 Traço 3 7 36,9 26,6 14 37,4 20,0 28 38,1 18,7 24% 25% 21% 25% 28% 47% 31% 29% 51% INTRODUÇÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESUTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Bruno Leite – 27/32 Foto: Evolução da resistência mecânica em relação ao tempo Fonte: Os autores Compressão axial - Traço 1, 2 e 3 Sem ataque químico (T3) 0 28 28 28 28 28 28 35 35 35 35 35 35 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 0 32 32.651835451129351 27.06870541501495 30 32.20 3411258420829 31.890747368840966 35.3 45227191021209 38.299999999999997 37.9 37.104592725382254 38.847580344836395 34.011333296660858 34.959668435204385 34.509177181612571 38.9 40 39.200000000000003 37.1 38 38.299999999999997 37.4 37.799999999999997 37.4 39.700000000000003 Com ataque químico (T3) 0 28 28 28 28 28 28 35 35 35 35 35 35 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 0 32 32.651835451129351 27.06870541501495 30 32.203411258420829 31.890747368840966 26.307710082813347 24.521921487941484 29.598491378605846 26.652062683024013 26.103902280146524 26.289353801228451 23.647149362762136 19.0441580172789 17.836952833454205 27.124795317236437 15.75495877132674 16.621721189568831 16.256406653810952 19.013224581121317 23.299310322916391 18.904295702681534 13.426014772743876 21.389271980765002 Sem ataque químico (T2) 0 28 28 28 28 28 28 35 35 35 35 35 35 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 0 28.8 26.1 21.402231594508017 25.6 29.469236318065324 26.343010777493575 34. 175473913408432 38.499194318009316 40.069011004586642 39.677024624483764 41.733944978310085 33.70811140967357 41.738465343677774 38.434404823925036 47.324247268305342 44.559410197597281 35.107227524261731 41.67456964759873 45.522434878499027 44.099918467290458 46.32630969840293 45.893950037459668 39.219733443282102 43.929246920796487 Com ataque químico (T2) 0 28 28 28 28 28 28 35 35 35 35 35 35 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 0 28.8 26.1 21.402231594508017 25.6 29.469236318065324 26.343010777493575 29.891864307240773 29.302056827697655 30.460446189285381 28.045332667747264 30.942460761561737 31.67374536068244 6 32.914710002874386 32.33927419205898 29.712134094274376 30.16671752651267 32.359552816589051 30.072042454289864 34.5 35.201185382203811 29.915968838602268 33 35.799999999999997 30.449238308298327 Sem ataque químico (T1) 0 28 28 28 28 28 28 35 35 35 35 35 35 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 0 19.549993909197305 20.752254423903182 23.541413533431736 25.5 27.9 25.8 32.033037352636804 31.939804874501895 33.564647601105918 30.649975215064355 33.108125167080701 30.491971008911836 34.232631733549503 32.827197440446504 35.405282504184648 33.685988470602936 34.8 52138764690118 37.061851131181676 36.300426661748311 37.134050986206653 35.763655021409221 37.768890751629613 34.621003620570434 36.404129228700349 Com ataque químico (T1) 0 28 28 28 28 28 28 35 35 35 35 35 35 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 0 19.549993909197305 20.752254423903182 23.541413533431736 25.5 27.9 25.8 24.667760971435968 23.758394949865064 19.435142507079252 28.151484356693217 25.585343375285234 24.3 23.6 23.5 23.9 23.1 27.5 26.5 24.475903923981811 24.837911988140654 26.492668448460179 27.388972727369698 25.067295112560281 22.963306561062765 Idade (dias) Tensão (MPa) INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS VARIAÇÃO DE MASSA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Arthur Janini – 28/32 O traço 1 possui a maior quantidade de metacaulim assim como a maior taxa de variação de massa, seguido do traço 2 que possui a menor adição de metacaulim e a taxa de variação intermediaria; O traço 3 não possui adição de metacaulim, sendo assim, obteve a menor taxa de variação de massa. INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS O traço 2 obteve o melhor resultado, em média 30,7 MPa, em comparação aos 3 traços; O traço 1 obteve um resultado melhor do que o traço padrão, alcançando 26,2 MPa de resistência a compressão axial. Já o traço 3, que não possuía adição de metacaulim, apresentou uma resistência mecânica média de 23,3 MPa. Arthur Janini – 29/32 INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Já os CPs que não sofreram ataque químico apresentaram um comportamento diferente: o traço 1 apresentou 33,4 Mpa, traço 2, 39,8 Mpa e o traço 3 (padrão) obteve 37,2 Mpa; O uso excessivo de metacaulim pode piorar as propriedades mecânicas do concreto assim como a resistênciaao ataque de hidróxido de sódio, porém quando usado de acordo com o recomendado apresenta ótimos resultados. Arthur Janini – 30/32 INTRODUÇÃO Referências JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA METODOLOGIA BIBLIOGRAFIA ANÁLISE DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS Arthur Janini – 31/32 CARMO, J. B.M. ; PORTELLA, K. F. Estudo comparativo do desempenho mecânico da sílica ativa e do metacaulim como adições químicas minerais em estruturas de concreto. Artigo apresentado à UFPR, 2008. COUTO, CAMINATTI, et al. O concreto como material de construção. Artigo apresentado à Universidade de Tiradentes, Sergipe, 2013. DUARTE, LIMA, et al. Adição da sílica ativa e do metacaulim no concreto para avaliação da corrosão por íons cloreto. Artigo apresentado à Universidade de Pernambuco, 2017. GENTIL, V. Corrosão. 6ª edição. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2011. LACERDA, C. ; HELENE, P. A durabilidade de concretos de alto desempenho com metacaulim frente à penetração de íons cloreto. Artigo apresentado à Universidade de São Paulo. MEDINA, E. Pozolanicidade do metacaulim em sistemas binários com cimento portland e hidróxido de cálcio. Dissertação de mestrado apresentada à Universidade de São Paulo, 2011. MEHTA, P. K. ; MONTERIO, P. J. M. Concreto – Estrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: Pini, 1994. NASCIMENTO. Estudo da aditivação do metacaulim de alta reatividade, produzido por meio do método de calcinação flash em cimento portland. Dissertação de mestrado apresentada à Universidade Federal do Paraná, 2009. Obrigado!!!!!!!