Autocicatrização de materiais cimentícios com escória de alto-forno e ativador alcalino

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dc.contributor.advisorToralles, Berenice Martins
dc.contributor.authorGonçalves Junior, Adilson Aparecido
dc.contributor.bancaUrbano, Alexandre
dc.contributor.bancaMartins, Carlos Humberto
dc.contributor.bancaCastro, Alessandra Lorenzetti de
dc.contributor.bancaSantos, Karyne Ferreira dos
dc.contributor.coadvisorVanderlei, Romel Dias
dc.coverage.extent224 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-04T14:14:59Z
dc.date.available2024-10-04T14:14:59Z
dc.date.issued2022-06-01
dc.description.abstractO concreto é o material da construção civil mais utilizado pelo homem. Diante de desafios referentes à durabilidade, relacionados principalmente à formação de fissuras, há um crescente número de estudos investigando a autocicatrização (fechamento de fissuras), sendo este fenômeno ainda não tão bem compreendido. Assim, o presente trabalho teve por objetivo investigar o potencial de contribuição de uma escória de alto-forno (BFS) ativada com Ca(OH)2 no processo de autocicatrização autógena. A pesquisa foi dividida em duas fases ([I] e [II]). A Fase [I] é dedicada ao estudo do fechamento de poros, e serviu de subsídio para tomada de decisão na Fase [II], em que se estudou a autocicatrização. Na Fase [I] foram empregadas 4 misturas: Ref (cimento Portland e areia), S5, S7 e S9, com 50, 75 e 90% de cimento substituído por BFS. Na Fase [II] manteve-se Ref e S9 (selecionada na Fase [I]), e introduziu-se S9_5 e S9_10, com 5 e 10% de Ca(OH)2. As condições de cura foram intermitente (seco/molhado) e submersa (Fase [II]). Na Fase [I] realizaram-se análises da porosidade (absorção de água; porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM); microtomografia (µCT); e técnica de excitação por impulso), de resistência à compressão, de difração de Raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura com microanálise por energia dispersiva (MEV/EDS). Na Fase [II] empregaram-se as técnicas de µCT, microscopia digital, excitação por impulso, DRX, MEV/EDS e resistência à compressão. As idades de referências foram 28, 112 e 196 dias. Na Fase [I] constatou-se que com o acréscimo de BFS ocorreu o aumento da porosidade total e a redução da dimensão (diâmetro) dos poros. As taxas de redução da porosidade total da matriz cimentícia no tempo aumentaram com o aumento da quantidade de BFS, em decorrência da maior precipitação de CaCO3, constatadas por DRX, e por reações tardias. A resistência mecânica reduziu com o acréscimo de BFS, e houve redução da quantidade de Ca(OH)2. Na Fase [II] constatou-se que as misturas demonstraram maior potencial de autocicatrização para a condição submersa. Pela microscopia digital, S9 e Ref apresentaram o maior potencial aparente de autocicatrização na superfície, fechando fissuras de até 0,144 e 0,134 mm, respectivamente. A MEV mostrou que Ref teve um fechamento mais efetivo da fissura, com contribuições principalmente do CaCO3, enquanto as misturas com BFS, mesmo S9 na condição submersa, apresentaram planos sobrepostos (em diferentes profundidades) de silicatos, aluminatos e CaCO3. Para a condição submersa, dos 112 aos 196 dias, as misturas com BFS demonstraram maior capacidade de redução do volume da fissura e, em particular S9_10, que se destacou das demais, efeito motivado pela hidratação tardia da BFS ativada pelo Ca(OH)2. Embora a BFS tenha contribuído para perdas de resistência, em termos de estrutura porosa é viável o uso de 90% de BFS. A introdução de Ca(OH)2 contribuiu para o aumento de resistência e redução da porosidade, de modo que S9_10 é um material cimentício que merece atenção quanto ao seu potencial autocicatrizante em condições submersas
dc.description.abstractother1Concrete is the civil construction material most used by humankind. In face of challenges as durability, these mainly related to the formation of cracks, there has been an increasing number of studies investigating self-healing (closing of cracks), that phenomenon not being yet completely understood. Thus, the present work had as objective the investigation of the potential contribution of a blast furnace slag (BFS) activated by Ca(OH)2 in a process of autogenous self-healing. This research was separated in two phases ([I] and [II]). Phase [I] focused on the study of closing pores and used as basis for decision making in Phase [II], which studied the self-healing phenomenon. In Phase [I] 4 mixtures were applied: Ref (Portland cement and sand), S5, S7 and S9, with 50, 75 and 90% of cement replacement by BFS. In Phase [II] were maintained Ref and S9 (selected in Phase [I]) and were incorporated S9_5 and S9_10, with 5 and 10% of Ca(OH)2. The curing conditions were intermittent (dry/wet) and submersed (Phase [II]). In Phase [I] were performed analysis of porosity (water absorption, mercury intrusion porosimetry (MIP); microtomography (µCT); and impulse excitation technique), resistance to compression, X-rays diffraction (XRD) and scanning electron microscopy with energy dispersive microanalysis (SEM/EDS). In Phase [II] were applied the techniques of µCT, digital microscopy, impulse excitation, XRD, SEM/EDS and resistance to compression. The ages of reference were 28, 112 and 196 days. In Phase [I] was observed that the BFS added caused an increase on the total porosity and decrease on the pores dimension (diameter). The rates of decrease on the total porosity of the cementitious matrix in time increased along with the increase of the BFS amount, in detriment of the higher precipitation of CaCO3, observed by XRD and late reactions. The mechanical resistance decreased along the addition of BFS, and there was a decrease on the quantity of Ca(OH)2. In Phase [II] was observed that the mixtures demonstrated a higher potential of self-healing for the submersed condition. By digital microscopy, S9 and Ref presented the highest apparent potential of self-healing on the surface, closing cracks of even 0.144 and 0.134 mm, respectively. The SEM demonstrated that Ref had a more effective closing of cracks, with contributions mainly of CaCO3, while the mixtures with BFS, even S9 in the submersed condition, presented overlapped layers (at different depths) of silicates, aluminates and CaCO3. Considering the submersed conditions at 112 to 196 days, the mixtures with BFS demonstrated higher capacity of decrease on the cracks volume and, particularly S9_10, which detached itself from the others, effect caused by the late hydration of the BFS activated by the Ca(OH)2. Although the BFS contributed to the loss of resistance, considering the porous structure the use of 90% BFS is viable. The insertion of Ca(OH)2 contributed for the increase of resistance and decrease of porosity, in a manner that S9_10 is a cementitious material that deserves attention regarding its self-healing potential in submersed conditions
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17900
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectMateriais cimentícios
dc.subjectEscória de alto-forno
dc.subjectPorosimetria
dc.subjectRefinamento de poros
dc.subjectAtivador alcalino
dc.subjectAutocicatrização
dc.subjectConcreto
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsCementitious material
dc.subject.keywordsBlast furnace slag
dc.subject.keywordsPorosimetry
dc.subject.keywordsRefinement of pores
dc.subject.keywordsAlkaline activator
dc.subject.keywordsSelf-healing
dc.subject.keywordsConcrete
dc.titleAutocicatrização de materiais cimentícios com escória de alto-forno e ativador alcalino
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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