Avaliação do potencial mitigador da sílica ativa e do metacaulim frente à formação de etringita tardia – DEF em concretos

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dc.contributor.advisor-co1Hasparyk, Nicole Pagan
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4932240949129648pt_BR
dc.contributor.advisor1Oliveira, Andrielli Morais de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9590390602101344pt_BR
dc.contributor.referee1Oliveira, Andrielli Morais de
dc.contributor.referee2Kuperman, Selmo Chapira
dc.contributor.referee3Bonsembiante, Francieli Tiecher
dc.contributor.referee4Hasparyk, Nicole Pagan
dc.contributor.referee5Matos, Oswaldo Cascudo
dc.creatorOliveira, Solanda de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5835814382298251pt_BR
dc.date.accessioned2023-07-14T10:43:47Z
dc.date.available2023-07-14T10:43:47Z
dc.date.issued2022-11-25
dc.description.abstractDelayed ettringite formation, or DEF, is an internal expansive reaction of hardened concrete that occurs due to the chemical reactions of sulfate ions from Portland cement under high temperatures. The phenomenon begins when, at the first hours of hydration, the temperature enhances levels above 60-65ºC due to the heat of hydration of Portland cement in massive structures with high binder content or in cases of concrete submitted to heat-curing process, being one of the causes of concrete expansion and cracking. Thus, DEF can damage concrete structures over time, impairing its durability and safety. This research presents the use of mineral admixtures, specifically silica fume (SF) and metakaolin (MTC), in different rates as partial replacement of Portland cement (Brazilian Type CP V – high early strength), to mitigate the expansion and damage caused by DEF. The behavior of these pozzolans was evaluated throughout mortars and concrete with and without mineral admixtures. Besides, the DEF occurrence in lab was stepped up by a controlled heat curing process. So, the mechanical and microstructural properties could be assessed to qualify damages in concrete. An overview of degradation caused by DEF, assessed both by the test results and the damage rating index (DRI), could be provided. As a result, the reference mortar (without any mineral admixture) presented, by far, the highest expansions, up to 0.90% at 450 days. In the other hand, the mortars with mineral admixtures presented expansion values less than 0.04% at 450 days. Regarding the expansion of concrete, the reference one (REF) presented expansion of 1% at the age of 365 days. The SA8 concrete (with 8% of silica fume) had expansion around 0.30% and the others - SA12, MCT12 and MTC14 concrete - presented expansion values less than 0.04% at the age of 350 days. The type and content of mineral admixtures led to a great difference in the mixture behavior, with the performance improved by using high contents of metakaolin and silica fume. Nonetheless, it is important to note that the modulus of elasticity decreased about 15% in MTC12 concrete versus 70% of REF concrete. In the case of compressive strength, DEF promoted reductions about 10% for MTC concrete and about 44% for REF concrete. The tensile strength reduced up to 40% for REF and SA8 concrete, while the MTC concrete reached levels far below than that. The deterioration indexes varied from 300 to 700 for the studied concrete of this research, standing greater for REF concrete and for SA8 one. As conclusion, it could be seen that, even though silica fume and metakaolin reduced the damages, they were not able to mitigate entirely DEF, what indicates that they were not enough to contain its occurrence and development over time.eng
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dc.description.resumoA formação de etringita tardia - DEF (Delayed Ettringite Formation) ocorre ao longo do tempo no concreto endurecido, a partir de reações químicas que envolvem os íons sulfato (provenientes do cimento Portland), devido à exposição à elevadas temperaturas (acima de 60º-65ºC) durante as primeiras horas de hidratação da matriz cimentícia, seja pelo calor de hidratação especialmente em estruturas massivas, e em geral com elevados consumos de cimento, ou devido à curas térmicas. A DEF pode promover danos às estruturas ao longo do tempo e comprometer a segurança e a durabilidade das construções e estruturas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso de adições minerais pozolânicas, quais sejam sílica ativa (SA) e metacaulim (MTC), em vários teores e, em substituição parcial ao cimento de alta resistência inicial, tipo CP V-ARI (misturas binárias) em argamassas e concretos para mitigar expansões e danos devidos à DEF. A DEF foi induzida em laboratório e as propriedades físicas, mecânicas, e microestruturais foram avaliadas no tempo. Uma análise global de todos os parâmetros investigados e a quantificação dos danos da DEF, por meio do índice de deterioração, foram efetuadas. Como resultados, a argamassa de referência (REF) atingiu expansões bastante elevadas da ordem de 0,90% aos 450 dias e as argamassas com adições, expansões inferiores a 0,04% aos 450 dias. No que tange a expansão dos concretos, o de referência apresentou expansão de 1% na idade de 365 dias, o concreto SA8 (com 8% de sílica ativa) de 0,30% e os demais concretos SA12 (com 12% de sílica ativa), MCT12 (com 12% de metacaulim) e MTC14 (com 14% de metacaulim) apresentaram expansões abaixo de 0,05% na idade de 350 dias. Houve diferenças significativas no tipo e no teor das adições, com melhor desempenho para as adições com os maiores teores de metacaulim e sílica ativa. O módulo de elasticidade apresentou reduções de cerca de 15% (MTC12) até 70% (REF), a resistência à compressão reduções de 10% (MTC) a 44% (REF) e a resistência à tração reduções de até 40% (REF e SA8), sendo o MTC quem sofreu menos. Os índices de deterioração variaram cerca de 300 e 700 para os concretos estudados, sendo maiores para aos concretos REF e SA8. Por fim, conclui-se que as adições minerais testadas, nos teores avaliados, não se mostraram plenamente capazes de mitigar a DEF, não sendo, portanto, suficientes para conter a sua ocorrência e o seu desenvolvimento no tempo.pt_BR
dc.identifier.citationOLIVEIRA, S. Avaliação do potencial mitigador da sílica ativa e do metacaulim frente à formação de etringita tardia (DEF) em concretos. 2022. 239 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12946
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil e Ambiental - EECA (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectDEFpor
dc.subjectSulfatospor
dc.subjectSílica ativapor
dc.subjectMetacaulimpor
dc.subjectTemperaturapor
dc.subjectConcretopor
dc.subjectSulphateseng
dc.subjectSilica fumeeng
dc.subjectMetakaolineng
dc.subjectTemperatureeng
dc.subjectConcreteeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::PROCESSOS CONSTRUTIVOSpt_BR
dc.titleAvaliação do potencial mitigador da sílica ativa e do metacaulim frente à formação de etringita tardia – DEF em concretospt_BR
dc.title.alternativeEvaluation of the mitigating potential of silica fume and metakaolin against the Delayed Etringite Formation - DEF in concreteseng
dc.typeDissertaçãopt_BR

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