Resistência à penetração de cloretos em concretos produzidos com agregado miúdo reciclado e sílica ativa

Henriques, Renata Leal; Athayde, Priscylla Botelho; Magalhães, Aldo Giuntini de; Magalhães, Thiago Abdala; Andrade, Fabrício Vieira de

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 17 (2) • 2024 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952024000200007 copiar

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Resistência à penetração de cloretos em concretos produzidos com agregado miúdo reciclado e sílica ativa

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

A utilização de subprodutos e materiais recicláveis na produção de concreto tornou-se uma alternativa interessante para mitigar os impactos ambientais, principalmente os gerados pela construção civil, desde que suas propriedades mecânicas e de durabilidade não comprometam precocemente a vida útil das estruturas. A resistência do concreto à penetração de agentes nocivos, tais como íons cloreto, é uma propriedade importante, pois se correlaciona diretamente com o desempenho, integridade e durabilidade das estruturas de concreto armado. Este estudo avaliou o desempenho de quatro misturas de concreto moldadas para classe de agressividade III da NBR 6118 [¹1 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimentos, ABNT NBR 6118, 2014.] produzidas com 8% de substituição parcial de cimento Portland por sílica ativa, resíduo de produção metalúrgica, e com 30% de substituição parcial de agregados miúdos naturais por agregado miúdo reciclado de resíduo de concreto fresco, obtido do processo de produção de concreto em caminhões betoneira. Aos 28 dias de idade, as amostras foram submetidas aos testes capilaridade, resistência mecânica e de migração de cloretos, este, conforme preconiza a norma NT BUILD 492 [²2 Nordtest, Concrete, Mortar and Cement-Based Repair Materials: Chloride Migration Coefficient from Non-Steady-State Migration Experiments, NT BUILD 492, 1999.]. De maneira geral, os resultados indicaram que as substituições propostas melhoraram as propriedades mecânicas e a resistência à penetração do íon cloreto, principalmente quando se utilizou a incorporação de sílica ativa.

Palavras-chave:
concreto; penetração de íons cloreto; resíduo de concreto fresco por lavagem; agregado miúdo reciclado; sílica ativa

Property analyzed	Test method		Results	NBR 16697 limits [⁴⁵45 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Requisitos, ABNT NBR 16697, 2018.]
Physical characterization
Fineness – Blaine Method (cm²/g)	NBR 16372 [⁴⁶46 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland e Outros Materiais em Pó – Determinação da Finura pelo Método de Permeabilidade ao Ar (Método de Blaine), ABNT NBR 16372, 2015.]		4597	≥ 3000
Setting time	NBR NM 65 [⁴⁷47 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Determinação do Tempo de Pega, ABNT NBR 65, 2002.]		131	≥ 60
Compressive strength (MPa)	1 day	NBR 7215 [⁴⁸48 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Determinação da Resistência à Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos, ABNT NBR 7215, 2019.]	27	≥ 14
	3 days		41.4	≥ 24
	7 days		46.2	≥ 34
	28 days		51.4	-
Chemical characterization
MP 1000º C	NBR NM 18 [⁴⁹49 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Análise Química – Determinação de Perda ao Fogo, ABNT NBR 18, 2012.]		5.63	≤ 6.5
SiO₂	NBR 14656 [⁵⁰50 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Potland e Matérias-Primas – Análise Química por Espectrometria de Raios X – Método de Ensaio, ABNT NBR 14656, 2001.]		18.14	-
Insoluble residue	NBR NM 15 [⁵¹51 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Análise Química – Determinação de Resíduo Insolúvel, ABNT NBR 15, 2012.]		0.95	≤ 3.5
Al₂O₃	NBR 14656 [⁵⁰50 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Potland e Matérias-Primas – Análise Química por Espectrometria de Raios X – Método de Ensaio, ABNT NBR 14656, 2001.]		4.90	-
Fe₂O₃			2.99	-
CaO			64.58	-
MgO			0.73	-
SO₃			2.53	≤ 4.5
K₂O			0.78	-
CO₂	NBR NM 20 [⁵²52 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland e suas Matérias-Primas – Análise Química – Determinação do Dióxido de Carbono, ABNT NBR 20, 2012.]		4.87	≤ 5.5
28 days C₃A (theoretical)	Bogue equation		7.57	-

Definition	Unit	Limit	Analysis
Chemical characterization
SiO₂	%	min. 85.0	96.30
Moisture	%	max. 3.0	0.19
Loss on ignition	%	max. 6.0	1.96
Na₂O alkali equivalent	%	max. 1.5	0.55
Physical characterization
45 µm sieve residue	%	max. 10.0	˂ 10
Apparent density	kg/m³	min. 350	478
Solid content – aqueous dispersion	kg/m³	min. 350	478
Pozzolanic activity index	%	min. 105	> 105
Specific mass	g/cm³	-	2.18
Specific area (Blaine)	m²/g	-	19380

Property analyzed	Test method	Results
Specific mass (g/cm³)	NBR NM 52 [⁵⁴54 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregado Miúdo – Determinação de Massa Específica e Massa Específica Aparente, ABNT NBR 52, 2009.]	2.62
Loose unit mass (g/cm³)	NBR NM 45 [⁵⁵55 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Massa Unitária e do Volume de Vazios, ABNT NBR 45, 2006.]	1.43
Compacted unit mass (g/cm³)		1.68
Powdery material content (%)	NBR NM 31 [⁵⁶56 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação do Teor de Partículas Leves, ABNT NM 31, 1994.]	1.61

Property analyzed	Test method	Result
Specific mass (g/cm³)	NBR NM 52 [⁵⁴54 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregado Miúdo – Determinação de Massa Específica e Massa Específica Aparente, ABNT NBR 52, 2009.]	2.25
Loose unit mass (g/cm³)	NBR NM 45 [⁵⁵55 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Massa Unitária e do Volume de Vazios, ABNT NBR 45, 2006.]	1.08
Compacted unit mass (g/cm³)		1.15
Powdery material content (%)	NBR NM 31 [⁵⁶56 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação do Teor de Partículas Leves, ABNT NM 31, 1994.]	26.45

Properties	Test method	Results
Specific mass (g/cm³) – specific mass of the dry aggregate (g/cm³)	NBR NM 53 [⁵⁷57 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregado Graúdo – Determinação de Massa Específica, Massa Específica Aparente e Absorão de Água, ABNT NBR 53, 2009.]	2.67
Specific mass of the saturated aggregate in dry surface (g/cm³)		2.64
Apparent specific mass (g/cm³)		2.64
Water absorption (%)	NBR NM 45 [⁵⁵55 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Massa Unitária e do Volume de Vazios, ABNT NBR 45, 2006.]	0.45
Compacted unit mass (g/cm³)		1.45
Loose unit mass (%)		1.32

Concrete mixture	W/C	Cement (kg/m³)	Silica fume (kg/m³)	Fine aggregate (kg/m³)	Recycled fine aggregate (kg/m³)	Coarse aggregate (kg/m³)	% Superplasticizer addition in cement mass	Water (liters)
RC	0.55	340	0	834	0	935	0.09	187
SFC	0.55	312.8	27.2	834	0	935	0.44	187
RAC	0.55	340	0	583.8	250.2	935	0.42	187
SRAC	0.55	312.8	27.2	583.8	250.2	935	0.82	187

Chloride ion migration coefficient at 28 days (D₂₈ x 10^-12m²/s)	Chloride penetration resistance
D ≥ 15	Low
10 < D < 15	Moderate
5 ≤ D ≤ 10	High
2.5 < D ≤ 5	Very high
D < 2.5	Extremely high

Chemical species	Content
% Loss to fire – MP 950 ºC	6.24
% Silicon dioxide – SiO₂	61.70
% Aluminum oxide – Al₂O₃	13.14
% Iron oxide – Fe₂O₃	2.47
% Calcium oxide – CaO	9.49
% Magnesium oxide – MgO	0.96
% Sulfuric anhydride – SiO₂	0.38
% Sodium oxide – Na₂O	3.65
% Potassium oxide – K₂O	2.03

Concrete	Cone trunk abatement (cm)	Elasticity modulus (GPa)	Axial compressive strength (MPa)
Concrete	Cone trunk abatement (cm)	28 days	28 days	63 days	91 days
RC	11	29 ± 1	37.4 ± 0.3	38.54 ± 0.6	39.64 ± 0.6
SFC	11.5	27.60 ± 1	43.9 ± 1	48.43 ± 1	50.73 ± 0.7
RAC	12	29.8 ± 1	44.56 ± 1.71	46.20 ± 1.06	48.47 ± 0.6
SRAC	13	26.80 ± 1	45.43 ± 0.8	47.27 ± 1.1	50.20 ± 0.5

Variable	Degrees of freedom	Sum of squares	Sum of mean squares	F-value	p-value
Mixture	3	606.6	202.21	43.66	< 0.001
Age (days)	2	53.6	26.79	5.78	0.008
Mixture/Age (days) interaction	6	178.4	29.73	6.41	< 0.001
Residues	24	111.1	4.63	-	-

Concrete mixture	Capillary absorption (g/cm²)
Concrete mixture	After 3 hours	After 6 hours	After 24 hours	After 48 hours	After 72 hours
RC	0.16 ± 0.06	0.22 ± 0.17	0.45 ± 0.17	0.65 ± 0.22	0.80 ± 0.26
SFC	0.11 ± 0.17	0.16 ± 0.07	0.31 ± 0.10	0.41 ± 0.12	0.48 ± 0.12
RAC	0.20 ± 0.05	0.27 ± 0.06	0.55 ± 0.12	0.76 ± 0.15	0.91 ± 0.17
SRAC	0.15 ± 0.02	0.21 ± 0.04	0.43 ± 0.05	0.58 ± 0.04	0.68 ± 0.04

Variable	Degrees of freedom	Sum of squares	Sum of mean squares	F-value	p-value
Mixture	3	0.89	0.29	13.20	<0.001
Time (hours)	4	5.53	1.38	61.48	<0.001
Residues	112	2.52	0.02	-	-

Concrete mixture	Average penetration depth at 28 days	Migration coefficient at 28 days	Average penetration depth at 63 days	Migration coefficient at 63 days	Average penetration depth at 91 days	Migration coefficient at 91 days
Concrete mixture	(mm)	D₆₃(x 10^-12/s)	(mm)	D₆₃(x 10^-12/s)	(mm)	D₉₁(x 10^-12/s)
RC	30 ± 1	22 ± 1	34 ± 1	19.5 ± 0.6	32 ± 1	18.5 ± 0.7
SFC	12.7 ± 0.8	4.3 ± 0.2	16.4 ± 0.7	4.6 ± 0.6	13.9 ± 0.8	3.8 ± 0.5
RAC	30 ± 2	16.9 ± 0.9	26 ± 1	14.9 ± 0.3	26.1 ± 1.1	15.1 ± 0.7
SRAC	15.6 ± 0.5	5.5 ± 0.2	13.8 ± 0.6	4.7 ± 0.7	13.1 ± 0.7	4.5 ± 0.6

Variable	Degress of freedom	Sum of squares	Sum of mean squares	F-value	p-value
Mixture	3	3317	1105.7	1674.68	<0.001
Age (days)	2	36	17.8	27.01	<0.001
Mixture/Age (days) interaction	6	20	3.4	5.16	<0.001
Residues	60	40	0.7	-	-

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[1] Corresponding author: Aldo Giuntini de Magalhães. E-mail: aldogiuntini@gmail.com