CORROSÃO DA ARMADURA INDUZIDA POR CARBONATAÇÃO EM CONCRETOS COM CINZA VOLANTE

CORROSÃO DA ARMADURA INDUZIDA POR CARBONATAÇÃO EM CONCRETOS COM CINZA VOLANTE

AGUIDA GOMES DE ABREU; JOSEANNE MARIA ROSAROLA DOTTO

RESUMO

A utilização de cinza volante incorporada ao concreto não é recente. Porém, com a escassez de recursos naturais e a necessidade de se dar um destino aos resíduos industriais e o ganho ambiental e econômico decorrente de sua utilização tem motivado seu contínuo emprego em cimentos. No Brasil, as cinzas volantes são incorporadas ao cimento ainda no processo de fabricação, em teores de até 50%. Como conseqüência, os concretos feitos com estes cimentos têm suas propriedades, tanto no estado fresco como endurecido significativamente modificadas. Este trabalho apresenta resultados de um estudo de corrosão da armadura induzida por carbonatação em concretos com quatro teores de substituição de cimento (clínquer + gesso) por cinza volante (0, 15, 30 e 45 %) e quatro relações água/aglomerante (0,44, 0,48, 0,55 e 0,65). Os resultados de densidade de corrente de corrosão e de potencial de corrosão evidenciam o significativo efeito da incorporação da cinza volante nos concretos confeccionados com este material.

Palavras Chave: carbonatação, cinza volante, corrosão da armadura, ensaios eletroquímicos

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INTRODUÇÃO

A utilização da cinza volante na obtenção cimento é especialmente interessante, já que a produção deste tem significativo impacto ambiental, seja devido ao elevado volume de matérias primas e energia necessários para sua obtenção ou pela poluição atmosférica que provoca. Desta forma, o emprego de cinza volante na fabricação de cimentos ou na produção do concreto implica em vantagens, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico.

A incorporação de cinza volante ao cimento não é recente e ocorre em muitos países. Muitos códigos e normas têm limitado o teor de cinza volante no cimento em 10 a 25%, quando para emprego em concreto estrutural, e volumes relativamente maiores seriam utilizados apenas em concreto massa (JIANG et al., 2000). Concretos estruturais com teores mais elevados de cinza foram propostos pelo CANMET (Canadá Centre for Mineral and Energy Technology), em 1985, e investigações posteriores evidenciaram que estes concretos possuíam propriedades excelentes. Nestes concretos foram empregados teores entre 50-60% de cinza volante, tendo sido obtido concretos de 50 MPa aos 120 dias (POON et al, 2000). No Brasil, os cimentos pozolânicos podem conter até 50% de cinza volante (NBR 5736, 1991). Na Região Sul do País, este é o principal cimento comercializado.

O uso da cinza volante no cimento depende de suas características químicas e mineralógicas. Variáveis no processo de queima do carvão acarretam diferenças significativas em cinzas volantes de mesma procedência. Mehta (1989) atribui à falta de qualidade e homogeneidade a baixa utilização da cinza volante como pozolana. A variabilidade é característica dos subprodutos, sejam eles industriais ou agrícolas (Swamy, 1993). Em vista disso, o autor argumenta que esse fato não deve ser visto como desvantagem e inibir o engenheiro no uso desses materiais em construções de concreto. Swamy (1990) afirma que muitos dos resultados contraditórios e das limitações reportadas sobre influências da cinza volante, são devido à variabilidade e grande possibilidade de composições na qual o material é obtido, bem como à forma na qual a cinza volante é incorporada ao concreto, se substituindo o cimento, agregado miúdo ou graúdo, ou como constituinte adicional à quantidade inicial de cimento.

Entre os problemas de durabilidade da estrutura de concreto, os relacionados à corrosão das armaduras são mais preocupantes, uma vez que os recursos necessários para sua solução são relevantes, além dos problemas sociais envolvidos. Em ambientes urbanos, a carbonatação do concreto é o principal mecanismo que leva à despassivação das armaduras inseridas no concreto (PAPADAKIS, 1999). Nos concretos de  baixa qualidade, em estruturas muito antigas ou onde a espessura de cobrimento é insuficiente, a frente de carbonatação pode penetrar  no concreto e chegar até a armadura. Quando isto ocorre, o pH da solução dos poros do concreto, que geralmente é superior a 12, cai a valores inferiores a 9,5, suficiente para destruir o filme passivo. Se houver no local umidade e oxigênio suficientes, a corrosão da armadura pode iniciar (PARROT, 1994). Nos concretos com cinza volante substituindo parte do cimento, pode ocorrer uma redução do período de iniciação por carbonatação, incrementando o risco de corrosão (PAPADAKIS, 2000).

Segundo Swamy (1990), a carbonatação e os danos induzidos pela carbonatação são primeiro uma função da relação água/cimento, sendo o controle dessa relação a forma mais simples e efetiva de prevenir a carbonatação. De acordo com o referido autor, concretos com cinza volante com relação água/cimento entre 0,3 a 0,45 e cura adequada não apresentariam espessura de carbonatação grande o suficiente para alcançar a armadura.

Neste trabalho são apresentados resultados de resistência à compressão axial, potencial de corrosão e densidade de corrente de corrosão em concretos com cinza volante carbonatados.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais

O clínquer foi obtido já moído e misturado com gesso que, segundo o fabricante, normalmente é adicionado em teor de 5%. A cinza utilizada no trabalho foi obtida junto à uma indústria que fabrica celulose e papel e utiliza carvão para geração de energia. Análises por difração de raios-X possibilitaram detectar na cinza volante a presença de quartzo (SiO2), calcita (CaCO3) e mulita (Al6Si2O13). A Tabela 1 apresenta as características físico-químicas do clínquer.

Tabela 1.  Características físico-químicas do clínquer, cimento CPIV 32 e cinza volante

Óxido	Clínquer1	Cinza volante2
SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO CaO MgO SO3 K2O Na2O TiO P2O5 F- CO2 Perda ao fogo CaO livre Resíduo insolúvel Equivalente alcalino	19,66 4,15 2,93 - 62,60 2,08 3,14 0,80 0,08 - - - 2,16 4,28 2,44 0,30 0,606	58,2 27,57 2,89 0,043 4,97 0,5 - 1,28 0,27 1,34 0,115 - 2,8 - - - -
Massa específica (g/cm3) Diâmetro médio (mm)	3,04 10,35	2,28 10,71

 Análise realizada pela Associação Brasileira de Cimento Portland, conforme  normas da ABNT.

2Análise realizada pela técnica de espectrometria de Fluorescência de raios–X.

Conforme a análise feita em granulômetro laser, o clínquer apresentou diâmetro médio igual 10,35 µm. A cinza volante, após moagem em moinho de bolas, apresentou redução no seu diâmetro médio de 21,04 para 10,71 µm. Para moagem utilizou-se um jarro com capacidade de 7,5 litros e um gira moinho trabalhando a 30 rpm.