The role of metakaolin in the protection of concrete against the deleterious action of chlorides (original) (raw)
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The objective of this study is to evaluate the protective capacity of concretes produced with metakaolin in relation to the transportation and penetration of chlorides. Thus, from a commercial concrete of fck equal to 30 MPa, more two other concretes were produced by replacing 10% of cement by metakaolin, by weight. In one of them, it was kept the same water/binder of the initial reference mix design (w/b = 0.60), and in the other concrete the compressive strength remained fixed. In all three mixes, the same range of concrete consistency was maintained, with a slump equal to (100 + 10) mm. The front of chlorides in the cement matrix was evaluated by spraying a solution of silver nitrate, after an attack of 8 weekly cycles of wetting and drying using a solution containing chlorides. To obtain an indicative of the internal structure of the concretes, it was carried out the test of water absorption by immersion, which permitted an evaluation of the concrete open porosity, as well as it was performed the analysis of concrete samples by means of XRD and SEM. These studies aimed to verify the potential of metakaolin in fixing chlorides in the form of Friedel's salt, besides providing microstructural analysis of the concretes. It was concluded with this work that the incorporation of metakaolin decreases the diffusivity of chlorides to the extent that this mineral addition produces refinement of the concrete pore structure and also because it induces the formation of Friedel's salt, which becomes it an effective agent in preventing the corrosion of reinforcement in chloride-rich environments.
Uso de metacaulim em concreto seco: uma abordagem por superfície de resposta, 2012
Resumo preocupação com o meio ambiente vem motivando diversas pesquisas sobre o uso de materiais pozolânicos em substituição parcial ao cimento em concretos e argamassas, entretanto poucos são os dados sobre tal uso em concretos destinados à produção de elementos pré-moldados, concreto este que geralmente é denominado concreto seco ou sem abatimento, devido à baixa umidade requerida no processo de moldagem e prensagem. Este trabalho consistiu em um estudo preliminar sobre o uso de metacaulim em concreto seco, sendo analisados cinco traços de concreto com cinco teores de substituição em cinco tempos de cura, objetivando determinar quais os percentuais de substituição mais adequados, ou seja, aqueles que promovessem aumento na resistência à compressão simples e redução na absorção de água por imersão. Devido ao grande número de variáveis envolvidas, foi utilizado o planejamento experimental estatístico Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), sendo os resultados analisados pela Metodologia de Superfície de Resposta (MSR). A análise da superfície de resposta mostrou que, para todos os traços, os melhores resultados dentro dos parâmetros estabelecidos poderão ser encontrados com o uso de metacaulim em percentuais de 10% a 20% de substituição da massa do cimento aos 49 dias de cura. Palavras-chave: Pozolana. Concreto. Concreto pré-moldado. Abstract The concern about the environment has motivated several studies on the use of pozzolanic materials as a partial replacement for cement in concrete and mortar. However, there are few data about such a use in concrete designed for the production of precast elements, which is usually called dry or no-slump concrete, due to the low humidity required in the process of molding and pressing. This paper reports a preliminary study on the use of metakaolin in no-slump concrete, analyzing five concrete mixtures with five levels of substitution, in five curing times, aiming to determine the most appropriate percentages of replacement, i.e., those that promote increase in compressive strength and reduction in water absorption by immersion. Due to the large number of variables involved, the statistical experimental design named Central Composite Rotational Design (CCRD) was used, and the results were analyzed using the Response Surface Methodology (RSM). The response surface analysis showed that for all concrete mixtures, the best results within the parameters established can be found with the use of metakaolin in percentages of 10% at 20% of replacement in the cement mass at 49 days of curing.
O papel do metacaulim na proteção dos concretos contra a ação deletéria de cloretos
Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, 2014
O objetivo deste trabalho é avaliar a capacidade de proteção de concretos produzidos com metacaulim em relação ao transporte e penetração de cloretos. Para tanto, a partir de um concreto comercial de fck igual a 30 MPa, foram produzidos mais dois concretos substituindo-se 10% da massa de cimento por metacaulim, a saber: em um dos concretos manteve-se a mesma relação água/aglomerante do traço inicial de referência (a/ag = 0,60) e no outro manteve-se fixa a resistência à compressão. Em todas as três dosagens foi mantida a mesma faixa de consistência do concreto, com abatimento igual a (100 + 10) mm. A frente de cloretos na matriz cimentícia foi avaliada por meio da aspersão de solução de nitrato de prata, após ataque de 8 ciclos semanais de molhagem e secagem em solução contendo cloretos. Foram, então, realizadas avaliações da porosidade aberta, a partir do ensaio de absorção de água por imersão, para se ter um indicativo da estrutura interna dos concretos, assim como se procederam an...
O papel do metacaulino na proteção do betão contra a ação dos cloretos
Universidade de Aveiro, 2011
agradecimentos A todos os que diretamente ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho que se distribuiu por dois países onde sempre me fizeram sentir bem. À Professora Ana Luísa Velosa, por toda a motivação, orientação, ajuda e disponibilidade ao longo de todo o trabalho. Ao Professor Paulo Cachim pela coorientação, por toda a disponibilidade prestada, motivação e sentido crítico. Na minha aventura pelo Brasil. À Universidade Federal de Goiás por me ter acolhido no programa de intercâmbio e ter permitido a realização deste trabalho. Ao Professor Oswaldo Cascudo e Helena Carasek da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás por me terem acolhido, orientado e por me terem feito sentir em casa. Ao Fernando Bueno Santos um grande obrigado e um abraço do tamanho da distância que nos separa, sem a sua ajuda, apoio e colaboração, este trabalho não seria possível. À empresa CONCRECON de Goiânia, na pessoa do Eng. Marcelo Cândido de Paula pela disponibilidade dos materiais, do espaço e da colaboração, além da simpatia e dedicação de todos para a realização das misturas. Ao laboratório Carlos Campos de Goiânia pelas granulometrias dos materiais. No regresso a Portugal. À Eng.ª Marisa Costa por toda a imprescindível ajuda e apoio, por toda a disponibilidade, por me ter mostrado caminhos e por me ter posto as questões certas nos momentos certos. À Eng.ª Maria Carlos Figueiredo do laboratório do Departamento de Engenharia Civil pela sempre disponibilidade e ajuda. No Departamento de Geociências, à Denise Terroso e Cristiana Costa pela ajuda nos ensaios DRX. No Departamento de Engenharia Cerâmica e do Vidro, à Eng.ª Marta Ferro pelos ensaios MEV, à Eng.ª Maria João Bastos pelos ensaios DRX e à Eng.ª Ana Ribeiro por toda a ajuda prestada. Aos meus pais e irmã pelo incentivo incondicional, pelo apoio e pela paciência, por nunca terem deixado de acreditar, pelo espirito de sacrifício que me ensinaram e por serem um dos pilares da minha vida. A ti, que sempre estás quando eu preciso, que me questionas, que me fazes pensar, que me estimulas o espírito crítico e que me incitas a ser melhor. A ti que me mostras as coisas duma perspetiva sempre diferente, que sempre acreditaste em mim, que me compreendes em todos os momentos e me aconchegas o coração quando mais necessito.
This paper presents an experimental study about the Self-Compacting Concrete (SCC), in order to check its feasibility based on the use of Pozzolanic Portland Cement and aggregates available in Mato Grosso, in the use of Metakaolin addition and of superplasticizer additives coming from Brazil's southeast. In the step of dosing, Marsh Cone tests, to the paste stage, Kantro test, to the mortar stage, were carried out, as well as tests on the concrete stage, such as Slump Flow, V-Funnel, J-Ring, L-Box, U-Shaped Pipe, and the test of compressive strength in the three phases to obtain the mechanical parameters. Concretes with water/cement ratio equal to 0.45 have been prepared using two superplasticizers which resulted in a concrete with compressive strengths exceeding 40 MPa. The analysis of the results showed that the dosage process of the SCC was effective, through a rigorous technological control. It was verified the possibility of its application in structures that require a conc...
Proteção catódica de estruturas de concreto
Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, 2013
A adoção de técnicas de proteção às estruturas do concreto é recomendada quando há preocupação com a corrosão das armaduras de aço-carbono. Dentre as principais técnicas, destaque-se a proteção catódica que pode tanto evitar a corrosão prematura como diminuir um processo corrosivo em curso. No exterior, a técnica de proteção catódica tem sido aplicada em vários tipos de estruturas de concreto, especialmente nas sujeitas à corrosão pelo ataque de íons cloreto. No Brasil, essa técnica é pouco usada em estruturas de concreto, o que decorre, em parte, do desconhecimento sobre o seu princípio de funcionamento e da ausência de sistemas disponíveis para aplicação ao concreto (armado ou protendido). O objetivo deste trabalho é apresentar o princípio da proteção catódica para estruturas com armaduras de aço-carbono novas ou já em processo de corrosão. Os métodos de proteção catódica por corrente impressa e por anodo de sacrifício são discutidos. Um caso prático com uso de proteção catódica p...
Cathodic protection for concrete structures Proteção catódica de estruturas de concreto
2013
© 2013 IBRACON Protection techniques against corrosion for concrete structures are required when there is concern about the possibility of corrosion of steel reinforcement. Among the techniques available as corrosion protection techniques, cathodic protection is outstanding for both preventing premature corrosion as well as reducing an ongoing corrosion process. Abroad, the cathodic protection technique has been applied to several types of concrete structures, especially those subject to corrosion attack by chloride ions. In Brazil, this technique is hardly used regarding concrete structures which is partially due to the lack of knowledge of cathodic protection techniques and the lack of commercially available systems for application for concrete structures (reinforced or prestressed). The objective of this paper is to present the principle of cathodic protection both for new concrete structures as well as for those in the process of steel reinforcement corrosion. Cathodic protectio...
Ambiente Construído, 2008
The corrosion of reinforcement due the action of chloride ions (Cl-) is one of the most common damages in reinforced concrete structures, decreasing the durability of those structures. The durability may be numerically expressed by the service life and the solutions from the second Fick`s Law are normally used to obtain service life values. This paper presents the results of a study on the applicability of the error function solution using two cement types: CP B and CP IV. Concretes were produced with three w/c ratios (0,4; 0,5; 0,6), and submitted to compressive strength and the chloride ingress tests over a period of 6 months. The results showed that the compressive strength and the diffusion coefficient (D) were higher for CP B than for CP IV. The value of D decreased along the test period for both types of cement, resulting in an increase of the estimated concrete service life. As the error function solution does not consider the variation of the parameter D, it does not adequat...
O metacaulim é uma adição mineral de alta reatividade que tem sido bastante estudada e tem apresentado bons resultados. Assim, um programa experimental foi realizado a fim de avaliar o comportamento de concretos com a incorporação de três diferentes tipos de metacaulim (teor de 10%, substituindo o cimento em massa) além de um concreto de referência. Os concretos foram dosados em duas relações a/ag (0,40 e 0,60). Foi realizada uma ampla caracterização física, química e mineralógica dos metacaulins estudados. As principais diferenças observadas entre eles foram a finura (BET), que variou de cerca de 8 m²/g a 31 m²/g, a composição química (FRX) e o teor de amorfos (DRX). Os concretos foram avaliados por meio de resistência à compressão, módulo de elasticidade, absorção de água por imersão, absorção de água por capilaridade e raio médio do poro capilar, calculado com base nas equações de Jurin e Poiseuille. Os resultados foram tratados por ANOVA e comparação múltipla de médias. Em todas as propriedades analisadas a variável "relação a/ag" apresentou significância estatística. A variável "tipo de adição mineral" mostrou-se estatisticamente significativa para explicar alterações na resistência à compressão, no módulo de elasticidade, absorção de água por capilaridade e no raio médio do capilar. No entanto, para a absorção de água por imersão, o tipo de adição mineral não se mostrou significativo. Foi evidenciado que os metacaulins promoveram um significativo aumento na resistência à compressão, e principalmente verificou-se que houve um refinamento de poros nos concretos. Por isso, em geral, os concretos com metacaulim apresentaram um desempenho superior aos concretos de referência nas propriedades avaliadas. Palavra-Chave: metacaulim de alta reatividade, resistência à compressão, absorção de água Abstract Metakaolin is a highly reactive mineral admixture that has been extensively studied and has shown good results. Thus an experimental program was conducted to assess the actual behavior with the incorporation of three different types of metakaolin (replacement level of 10% of the mass of cement) and a plain concrete. The concrete was mixed in two w/b ratio (0.40 and 0.60). An extensive physical, chemical and mineralogical characterization of the three metakaolins was performed. The main differences observed between them were: fineness (BET), ranging from about 8 m²/g to about 31 m²/g, chemical composition (XRF) and the noncrystalline phases ratio (XRD). Concrete was evaluated by compressive strength, elasticity modulus, water absorption, capillary water absorption tests and average radius of the capillary pore, calculated based on Jurin's and Poiseuille's equations. The results have been treated by ANOVA and multiple comparison of means. In all properties examined the variable "w/b ratio" showed statistically significance. The variable "type of mineral addition" was statistically significant in explaining changes in compressive strength, elasticity modulus, capillary water absorption and the average radius of the capillary pore. However, for water absorption, the type of mineral addition was not significant. It was shown that metacaulins promoted an increase in compressive strength, and it was found that in these concrete there was a refinement of pores sizes. Therefore, in general, metakaolin concrete performed better than plain concrete, in the properties that were evaluated in this study.