Este trabalho teve como objetivo geral investigar o comportamento do concreto com substituição parcial do cimento Portland por CLETA, isoladamente e também combinada com fíler calcário, após exposição a elevadas temperaturas. Foram avaliados os impactos em relação à resistência a compressão axial e ao módulo de elasticidade dinâmico a VPU para diferentes teores de substituição.
A mistura com substituição de 15% de CLETA atingiu valores menores que o esperado quando comparado com os resultados obtidos por Hagemann (2018) (63,38 MPa com relação a/agl 0,35, e 39,73 MPa com relação a/agl 0,50 aos 140 dias neste trabalho, enquanto a pesquisadora obteve um resultado de 100,08 MPa com relação a/agl 0,35 e 63,05 MPa para uma relação a/agl 0,50, aos 91 dias). Entretanto, ao compararmos o fator de incremento de resistência entre as misturas citadas, observamos que a relação entre a resistência com menor relação a/agl com a com maior relação, obtemos um coeficiente de ganho de resistência de 1,595, muito próxima da verificada na pesquisa de referência, de 1,587.
Desta forma, apesar de os valores não estarem em um mesmo patamar de resistência, existe uma relação entre as amostras de ambas as pesquisas e os resultados obtidos neste trabalho podem ser analisados, desde que efetuada a devida ressalva.
A referida mistura obteve um leve ganho de resistência aos 200 °C com a relação a/agl 0,35, enquanto para a relação a/agl 0,5 a resistência somente decaiu com o incremento da temperatura. Esta mistura não sofreu spalling generalizado, como ocorrido com os demais teores de substituição com baixa relação a/agl, porém, como citado que os resultados da resistência inicial ficaram abaixo do esperado, é possível que com resistências maiores ocorra o mesmo fenômeno.
Em relação ao ensaio de VPU, o traço analisado obteve valores respectivos de cerca de 12% e 15% para as relações a/agl de 0,35 e 0,5, ao se comparar com as demais misturas contendo calcário. Isso indica uma estrutura mais refinada, e
acredita-se que, como não ocorreu o ganho de resistência esperado, parte do aglomerante não hidratado agiu como um fíler melhorando essa característica.
Da mesma forma, como o módulo dinâmico é um cálculo indireto, o valor elevado da VPU interferiu neste resultado e independente da relação a/agl, o módulo de elasticidade dinâmico dos concretos somente com CLETA foram, aproximadamente 15000 MPa maiores que os concretos contendo também calcário.
Já as demais misturas contendo além da CLETA o calcário tiveram um comportamento muito similar entre si. Independente da relação a/agl a mistura contendo um teor de 15% CLETA e 7,5% calcário teve uma queda de resistência brusca e acentuada a 200 °C. Ambas misturas ficaram em um patamar similar de resistência aos 400º C, e não resistiram ao calor acima de 600 °C, sofrendo severos danos pelo spalling, quando com relação a/agl 0,35. Já com relação a/agl 0,5, aos 400° C as amostras com substituições apresentaram um comportamento com desempenho levemente abaixo do concreto de resistência. Em 600°C a mistura contendo o maior teor de substituição (24% CLETA + 12% calcário) acabou tendo o pior desempenho, com uma acentuada perda de resistência a 600°C, inclusive sendo a única mistura a sofrer spalling com a relação a/agl mais alta. A Mistura com 15% CLETA e 7,5% calcário foi a que manteve a maior resistência residual a 900 °C, apesar de ter a maior queda inicial de resistência.
Os resultados de VPU para as misturas contendo calcário se mantiveram muito próximos durante todas as medições, com o maior ponto de discrepância para a relação a/agl de 0,50, após os 600 °C, acompanhando a queda da resistência à compressão ocorrida nesse mesmo ponto.
O módulo dinâmico residual, tanto da mistura com 15% CLETA, quanto da mistura com 15% CLETA e 7,5% calcário foi menor que o módulo da referência, sendo que o melhor desempenho neste caso foi o da mistura contendo calcário.
A partir das considerações efetuadas, conclui-se que a substituição do cimento pela CLETA e calcário é vantajosa sob o aspecto ambiental, e para relações água/aglomerante de 0,50 utilizadas para concretos usuais, é viável para teores de substituição de 15% de CLETA e 7,5% de calcário. Hagemannn et al. (2019) observaram que, para uma taxa intermediária de relação a/agl, os valores ótimos de
resistência à compressão se deram com a substituição do cimento por teores de 15% de CLETA. Para um intervalo de resistência, aos 28 dias, considerando os concretos de classe 45, 50, 55 e 60 MPa, essa substituição implica em uma redução no consumo de cimento respectivamente de 30,47%, 28,78%, 27,21% e 25,75%. Considerando ainda o acréscimo de 7,5% de calcário em conjunto com a CLETA em substituição, a redução do consumo de cimento é ainda mais acentuada, chegando respectivamente a diferenças de 38,39%, 37,07%, 35,85% e 34,72%, respectivamente. As informações sobre a redução no custo a cada m³ produzido de concreto com a substituição acaba ficando comprometida, devido à dificuldade de se mensurar o quanto se gasta efetivamente para o beneficiamento da CLETA, pois isso depende muito de distâncias e meios de transporte, tempo de calcinação, potência dos equipamentos, etc.
Para relações a/agl mais baixas, ou para o aumento do teor de substituição, deve-se efetuar um estudo mais detalhado pois o risco da ocorrência de spalling é muito grande. Da mesma forma, a utilização do ensaio de VPU para aferição das condições de integridade do material se mostra válida e viável e não foi conclusiva a viabilidade do uso do módulo de elasticidade dinâmico nesta situação.
Como sugestão para futuros trabalhos, sugere-se efetuar estudos com diferentes tipos de agregado, principalmente o graúdo, devido a sua relevância nos processos de transmissão de calor, efetuar ensaios de difração de raio-x para avaliar quais são os compostos resultantes da exposição do material aos diversos níveis de calor, estudos de colorimétrica do concreto com CLETA após a exposição ao calor, efetuar análises mais detalhadas, principalmente no intervalo de variação de temperatura entre 400°C e 600°C, que é onde ocorre a principal perda das características mecânicas do concreto, e também investigar a influência do processo de resfriamento (lento ou rápido) do concreto após a exposição ao calor interfere na resistência residual, bem como os mecanismos de reidratação e ganho de resistência.
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APÊNDICE A – Resultados experimentais de resistência a compressão, do ensaio de VPU e do módulo de elasticidade dinâmico
T Fc experim. Fc médio Fc tratado fc médio Tratado
(°c) (MPa) (MPa) (MPa)
1 A 200 32,66 35,66 32,66 1 B 200 32,10 35,66 32,1 32,38 1 C 200 42,22* 35,66 32,38 1 D 400 34,15 32,88 34,15 1 E 400 33,41 32,88 33,41 32,88 1 F 400 31,09 32,88 31,09 1 G 600 22,03* 29,61 28,6 1 H 600 38,2* 29,61 28,6 28,60 1 I 600 28,60 29,61 28,6 1 J 900 8,40 8,457 8,4 1 K 900 8,41 8,457 8,41 8,46 1 L 900 8,56 8,457 8,56 1 M 23 33,39 33,39 33,39 1 N 23 33,41 33,39 33,41 33,39 1 O 23 33,36 33,39 33,36 * = espúrio
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
TRAÇO T fc experim. fc med. fc tratado fc med.