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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Aplicação dos ensaios de migração e de difusão natural para cálculo do coeficiente de difusão de íons sulfatos no estado estacionário e não estacionário no concreto
metadata.dc.creator: Brekailo, Fernanda
metadata.dc.contributor.advisor1: Pereira, Eduardo
metadata.dc.contributor.referee1: Pianaro, Sidnei Antonio
metadata.dc.contributor.referee2: Cavalaro, Sergio Henrique Pialarissi
metadata.dc.description.resumo: O concreto pode estar sujeito a diversos processos que causam sua degradação, que podem ter origem em fenômenos físicos, químicos e mecânicos. Entre os processos de deterioração com origem em fenômenos químicos encontra-se o ataque por sulfatos de origem externa. Neste ataque, íons sulfato reagem com os componentes da hidratação do cimento e formam compostos com volume maior que os iniciais, podendo gerar expansão e ruptura do concreto, além de perda de massa e diminuição progressiva da resistência. A fim de compreender-se melhor o processo de transporte destes íons, que envolve o transporte de sulfatos, reações químicas entre o fluido e o sólido e degradação da matriz cimentícia, foram realizados ensaios de difusão e migração de íons sulfato em concreto, estudo esse que atualmente restringem-se em grande parte aos íons cloretos. Os ensaios de migração e difusão de íons sulfatos foram realizados em concreto no estado estacionário e não estacionário para soluções com 5 e 10% de SO42- tanto para sulfato de sódio (Na2SO4) como de magnésio (MgSO4). Com os dados obtidos, foi calculado o coeficiente de difusão de concreto para todas situações analisadas. Foi analisado também a microestrutura dos concretos após a difusão/ migração de íons sulfatos por meio das técnicas de porosimetria por intrusão de mercúrio, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura, além de análise da variação de resistência à compressão. O ensaio de migração mostrou-se eficaz em fornecer dados acelerados para sulfatos, apresentando um tempo máximo de 14 dias de duração. Para solução de sulfato de magnésio com 5% de SO42- foi possível determinar o coeficiente de difusão estacionário com menor variação, porém com uma diferença de uma ordem de grandeza em relação à difusão natural. Com a solução de sulfato de sódio com 10% de SO42- foi possível determinar o coeficiente de difusão não estacionário com menor variação e mesma ordem de grandeza da difusão natural. As amostras do ensaio de migração apresentaram redução na resistência à compressão, na difusão não estacionária houve um aumento de resistência e no ensaio de difusão estacionária praticamente não houve variações. Identificou-se a mesma característica em todas amostras nas imagens de microestrutura e compostos identificados, com exceção da brucita, não identificada no ensaio de difusão estacionária. Não houve padrão no comportamento da porosidade das amostras para uma mesma solução nos diferentes ensaios, nem para o mesmo cátion ou concentração dentro de cada ensaio, evidenciando que o tamanho da amostra e presença ou não de tensão elétrica afetam a cinética do ataque externo por sulfatos.
Abstract: Concrete may be subject to several processes that cause its degradation, which may originate in physical, chemical and mechanical phenomena. Among the processes of deterioration with origin in chemical phenomena is the sulfates attack of external origin. In this attack, sulfate ions react with the hydration components of the cement and form compounds with a volume greater than the initial ones, being able to generate expansion and rupture of the concrete, besides loss of mass and progressive decrease of the resistance. In order to better understand the transport of these ions, which involves the transport of sulfates, chemical reactions between fluid and solid and the degradation of the cement matrix, tests of diffusion and migration of sulfate ions in concrete were performed, which are currently largely restricted to chloride ions. The sulfate ion migration and diffusion tests were performed in concrete at steady and non-steady-state for solutions with 5 and 10% of SO42- for both sodium sulfate (Na2SO4) and magnesium (MgSO4). With the obtained data, the diffusion coefficient of concrete was calculated for all analyzed situations. The microstructure of the concretes after diffusion/migration of sulfate ions was also analyzed by mercury intrusion porosimetry, X-ray diffraction (XDR) and scanning electron microscopy, besides of the variation of compressive strength. The migration test was effective in providing accelerated sulfate results, with a maximum test time of 14 days. For a magnesium sulfate solution with 5% SO42- it was possible to determine the stationary diffusion coefficient with the smallest variation, but with an order of magnitude difference from the natural diffusion. With the sodium sulfate solution with 10% SO42- it was possible to determine the non-stationary diffusion coefficient with the smallest variation and the same order of magnitude of natural diffusion. The migration tests samples showed a reduction in compressive strength, in non-stationary diffusion there was an increase in resistance and in the stationary diffusion test there were practically no variations. The same characteristic was identified in all samples in the microstructure images and identified compounds, except for brucite, not identified in the stationary diffusion test. There was no pattern in the porosity behavior of the samples for the same solution in the different tests, nor for the same cation or concentration within each test, evidencing that the sample size and presence or absence of electrical voltage affect the kinetics of external sulfate attack.
Keywords: Ataque externo por sulfatos
Coeficiente de difusão
Migração de sulfatos
External sulfate attack
Diffusion Coefficient
Migration of sulfates
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Engenharia de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
Citation: BREKAILO, Fernanda. Aplicação dos ensaios de migração e de difusão natural para cálculo do coeficiente de difusão de íons sulfatos no estado estacionário e não estacionário no concreto. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2020.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3017
Issue Date: 3-Feb-2020
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