DESEMPENHO DE CONCRETOS DE ESCÓRIA DE ACIARIA FRENTE A ATAQUE DE CLORETOS

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Publicada em 25/02/2019

Discente: Laís Cristina Barbosa Costa

Resumo:

Em 2017, o Brasil fabricou 34,4 milhões de toneladas de aço, sendo a nona maior produção mundial. Essa atividade gera diversos resíduos e coprodutos, destacando-se a escória de aciaria, que em sua maioria tem destinos pouco nobres, como aterros, depósitos e revestimento para vias secundárias. Estudos recentes comprovaram que concretos com escória de aciaria tem desempenho mecânico equivalente ou superior aos convencionais. Porém, existem poucas pesquisas avaliando a durabilidade dos mesmos. Os ambientes sujeitos ao efeito das marés são os mais perigosos para estrutura de concreto armado devido presença de cloretos que levam a diminuição da seção das armaduras e subsequente fissuração do concreto. Assim, esse trabalho avaliou a durabilidade frente a ataque de cloretos de concretos fabricados utilizando de escória de aciaria como agregado e adição mineral. Nessa pesquisa foram produzidos concretos com dois consumos de cimento (310 kg/m³ e 450 kg/m³). Com finalidade de comparação, foram fabricadas matrizes de referência utilizando agregados convencionais e adições minerais comerciais, como sílica ativa e metacaulim. Inicialmente todas as matrizes foram caracterizadas quanto as suas características físicas e mecânicas, tais como índice de vazios, massa específica, resistência à compressão e resistência à compressão por tração diametral. Subsequente, foi analisado a resistência a penetração de cloretos, através da exposição de corpos de prova a soluções agressivas de NaCl por períodos de 35 e 55 dias. Após esse período foi avaliado as profundidades penetradas por cloretos e a capacidade de formar sal de Friedel das três adições minerais utilizadas. De forma geral, os concretos com agregado convencional apresentaram menor índice de vazios e menor massa específica, os diferentes consumos de cimento não afetaram significativamente essas características. No entanto, apesar dos maiores índices de vazios, as matrizes fabricadas com agregado de escória de aciaria possuem resistência à compressão e à tração superiores aos convencionais. O aumento do consumo de cimento proporcionou uma melhora no desempenho mecânico dos concretos produzidos com ambos os agregados. A adição mineral de escória de aciaria apresentou comportamento semelhante à das adições comerciais quando combinada aos dois tipos de agregado e nos dois consumos de cimentos. Suas características físicas e mecânicas foram principalmente similares as matrizes produzidas com incorporação de metacaulim. Com relação a durabilidade, os concretos produzidos com agregado de escória de aciaria tiveram menores profundidades de penetração de íons cloretos quando comparado aos convencionais. O aumento do consumo de cimento implicou na produção de concretos mais duráveis, com menores profundidades atacadas. Avaliando a capacidade de formar cloretos combinados (Sal de Friedel) a adição mineral de escória de aciaria apresentou comportamento similar a sílica ativa. O maior teor de cloreto combinado foi notado no concreto com metacaulim. De modo geral, nessa pesquisa observou-se que agregados e adições minerais produzidas com escória de aciaria são opções tecnicamente viáveis para fabricação de concretos.

Abstract:

In 2017, Brazil manufactured 34.4 million tons of steel. The country has the ninth largest production in the world. This industry generates several residues and coproducts, highlighting the steel slag, which has not noble destinations, such as landfills, deposits and surfacing secondary roads. Recent studies have shown that concretes with steel slag have mechanical performance equivalent or higher than the conventional ones. However, there are few studies evaluating their durability. The tidal zones in marine environemt are the most dangerous for the structure of reinforced concrete due to the presence of chlorides that lead to the reduction of the section of the reinforcement bar and leads subsequent to concrete cracking. Thus, this work evaluated the durability against chloride attack of concrete produced using steel slag as aggregate and mineral admixture. In this research were fabricated concretes with two cement contents (310 kg / m³ and 450 kg / m³). For comparison purposes, reference concretes using conventional aggregates and commercial mineral admixtures such as silica fume and metakaolin were produced. Initially all composites were characterized as their physical and mechanical characteristics, such as voids index, specific mass, compressive strength and tension strength by diametrical compression. Subsequently, the penetration resistance of chlorides was analyzed by exposing test specimens to aggressive solutions of NaCl for periods of 35 and 55 days. After this period, the penetration depths and the ability to form Friedel salts for the three mineral admixtures used were evaluated. In general, the concretes with conventional aggregates presented lower voids index and lower specific mass, the cement content did not affect these characteristics significantly. However, despite the higher void indices, the composites made with steel slag aggregate presented higher compressive and tensile strength than conventional ones. The increase of the cement content provided an improvement in the mechanical performance of the concretes for the both aggregates. The mineral admixture made with steel slag had a similar perfomance compared to the the commercial ones when combined with the two types of aggregates and in the two cement content. The physical and mechanical characteristics of concretes fabricated with steel slag mineral admixture were mainly similar to the matrices produced with the incorporation of metakaolin. Regarding the durability, the concretes produced with steel slag aggregates had lower chloride penetration depths when compared to conventional ones. The increase in cement content impacted directly in the production of more durable concretes, with lower attacked depths. Evaluating the ability to form combined chlorides (Friedel's salts) the steel slag mineral admixture present similar behavior to silica fume. The highest combined chloride content was observed in the concrete made with metakaolin. In general, this research observed that aggregates and mineral admixtures produced with steel slag are technically feasible options for concrete manufacturing. Key-words: Steel slag, Chloride penetration; Durability; Recicled Concretes; Friedel salts.

Palavras-chave:

Escória de Aciaira; Penetração de Cloretos; Durabilidade; Concretos Reciclados; Sal de Friedel

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Ricardo André Fiorotti Peixoto

Banca Examinadora:

Prof. Ricardo André Fiorotti Peixoto (UFOP, Presidente)
Prof. Flávio Teixeira de Souza (IFMG)
Prof. Guilherme Jorge Brigolini Silva (UFOP)

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