avaliação dos aditivos incorporadores de ar em argamassas para revestimento vertical quanto ao

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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE ARGAMASSAS
COM ADIÇÕES DE CINZA DE CASCA DE ARROZ
AMORFA E CRISTALINA EM RELAÇÃO À CORROSÃO
DE ARMADURAS EM AMBIENTE CONTAMINADO
COM ÍONS CLORETO

TILSON BALTAZAR DA COSTA FILHO

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM ESTRUTURAS E
CONSTRUÇÃO CIVIL
FACULDADE DE TECNOLOGIA

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE ARGAMASSAS COM
ADIÇÕES DE CINZA DE CASCA DE ARROZ AMORFA E
CRISTALINA EM RELAÇÃO À CORROSÃO DE
ARMADURAS EM AMBIENTE CONTAMINADO COM
ÍONS CLORETO

TILSON BALTAZAR DA COSTA FILHO

ORIENTADOR: ANTÔNIO ALBERTO NEPOMUCENO

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM ESTRUTURAS E
CONSTRUÇÃO CIVIL

PUBLICAÇÃO: E.DM – 003A/05

BRASÍLIA/DF: MARÇO DE 2005
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE ARGAMASSAS COM
ADIÇÕES DE CINZA DE CASCA DE ARROZ AMORFA E
CRISTALINA EM RELAÇÃO À CORROSÃO DE ARMADURAS EM
AMBIENTE CONTAMINADO COM ÍONS CLORETO

ENGº TILSON BALTAZAR DA COSTA FILHO

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA
FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE
BRASÍLIA, COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA
A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM ESTRUTURAS E
CONSTRUÇÃO CIVIL.

APROVADA POR:

Prof. Antonio Alberto Nepomuceno, Dr. Ing. (ENC–UnB)
(Orientador )

Prof. Elton Bauer, Dr. (ENC–UnB)
(Examinador Interno)

Profª Janaíde Cavalcante Rocha, Dr. Ing. (UFSC)
(Examinador Externo)

DATA: Brasília, 11 de março de 2005
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FICHA CATALOGRÁFICA

COSTA FILHO, TILSON BALTAZAR DA

Avaliação do desempenho de argamassas com adições de cinza de casca de arroz amorfa e
cristalina em relação à corrosão de armaduras em ambiente contaminado com íons cloreto
[Distrito Federal] 2005.

xxiv, 201p., 210 mm x 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Estruturas e Construção Civil,
2005). Dissertação de Mestrado - Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia.
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.

1.- Corrosão 2 – Cimento
3.- Cloretos 4 – Cinza de casca de arroz
5.- Argamassa 6 – Resistência de Polarização
I. ENC/FT/UnB II - Título (Série)

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

COSTA FILHO, T.B. (2005). Avaliação do desempenho de argamassas com adições de
cinza de casca de arroz amorfa e cristalina em relação à corrosão de armaduras em
ambiente contaminado com íons cloreto. Dissertação de Mestrado em Estruturas e
Construção Civil, Publicação E.DM – 003A/05, Departamento de Engenharia Civil e
Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 201 p.

CESSÃO DE DIREITOS

NOME DO AUTOR: Tilson Baltazar da Costa Filho

TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO: Avaliação do desempenho de
argamassas com adições de cinza de casca de arroz amorfa e cristalina em relação à
corrosão de armaduras em ambiente contaminado com íons cloreto.

GRAU/ANO: Mestre/2005

É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação
de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação
pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.

Tilson Baltazar da Costa Filho
Rua Professor Adolfo Ramires, n 2049
Conjunto dos Professores – Capim Macio
CEP: 59078-460 Natal/RN – Brasil
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DEDICATÓRIA

Ao meu Pai e minha Mãe com muito amor,
a minha eterna gratidão.

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AGRADECIMENTOS

À Deus, que sem a sua ajuda nada poderia ser feito.

Ao Professor Antônio Alberto Nepomuceno, meu orientador, meus sinceros
agradecimentos por sua dedicação inestimável e por ter sempre tempo disponível para
orientação o que foi fundamental neste período de dissertação.

Ao Laboratório de Ensaios de Materiais pelo importante apoio na etapa de procedimento
experimental e aos técnicos do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (UnB), em
especial a Severino e Xavier pelo grande auxílio prestado durante os ensaios.

Aos Professores do Mestrado em Estruturas e Construção Civil da UnB, pelo ensino e
amizade dados nesses dois anos de convivência.

Aos meus colegas do mestrado, pela amizade e ajuda nos momentos difíceis; em especial
aos meus amigos Ítalo, Otavio, André, Li Chong e Claudio.

À CAPES, pelo suporte financeiro.

Às empresas Cimento CIPLAN e FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A., pelo apoio no
desenvolvimento deste trabalho.

Aos colegas Aldomar, Camilo e Luciano, pela receptividade com que nos receberam em
Brasília.

Aos colegas do Ministério do Meio Ambiente pela compreensão e apoio nos momentos de
ausência e de intranqüilidade.

Aos amigos da minha terra natal, pela confiança e alegria; em especial aos meus amigos
Adriano, Bruno, Felipe, Gregório, Jonas, Rafaela, Rayanne, Sócrates e Sueldo.

v
E, finalmente a minha família, meus pais Tilson e Célia pelo esforço na minha educação,
ao meu irmão que é um grande amigo e a toda a minha família pelo carinho, incentivo e
companheirismo, os quais foram fundamentais para a realização deste trabalho.
vi
RESUMO

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE ARGAMASSAS COM ADIÇÕES DE CINZA
DE CASCA DE ARROZ EM RELAÇÃO À CORROSÃO DE ARMADURAS EM
AMBIENTE CONTAMINADO COM ÍONS CLORETO

Autor: Tilson Baltazar da Costa Filho
Orientador: Profº. Dr. Antônio Alberto Nepomuceno
Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil
Brasília, março de 2005

As estruturas de concreto armado quando sujeitas a corrosão das armaduras, diminuem a sua
vida útil, por ser este um mecanismo de deterioração que afeta significativamente a
durabilidade, prejudicando a estabilidade, funcionalidade e estética das estruturas.

As adições minerais, de maneira geral, têm sido adicionadas aos cimentos, concretos e
argamassas com o objetivo de resolver problemas ambientais, econômicos e tecnológicos.
Entre os problemas tecnológicos a serem resolvidos destaca-se a durabilidade das estruturas de
concreto armado, especialmente a proteção contra a corrosão de armaduras.

Entre essas adições minerais encontra-se a cinza de casca de arroz (CCA), que é um resíduo
industrial disponível em grande quantidade e sem finalidade definida, que pode substituir parte
do cimento, proporcionando a melhoria das características dos concretos fabricados com tais
resíduos. No entanto, na maioria da bibliografia analisada, especialmente a internacional, a
melhoria das características do concreto é alcançada quando a cinza de casca de arroz apresenta
a estrutura amorfa, que é obtida quando a queima da casca de arroz é feita em temperatura e
duração controladas. Contudo, como grande parte das cinzas, tanto no Brasil como em outras
partes do mundo são obtidas sem essas condições de controle a estrutura resultante é
predominantemente cristalina. Este material, no entanto, tem proporcionado bons resultados em
relação às resistências mecânicas quando finamente moído, conforme comprovam várias
pesquisas no Brasil, o que estimula a investigação de seu desempenho quanto à durabilidade,
especialmente em relação à proteção contra à corrosão.

Assim, a presente pesquisa propôs-se a investigar as alterações nos mecanismos de
despassivação e corrosão das armaduras decorrentes do uso das CCA’s amorfa (com controle
de temperatura) e cristalina (sem controle de temperatura) como adição mineral ao cimento, na
confecção de argamassas para diferentes relações a/agl e teores de substituição. A metodologia
utilizada, na qual se empregou a técnica eletroquímica de resistência de polarização (Rp) para
avaliar a corrosão das armaduras, permitiu avaliar comparativamente a capacidade de proteção
dos dois tipos de CCA’s estudadas contra a penetração de agentes agressivos às armaduras.

Com os resultados obtidos pode-se afirmar que a utilização de cimentos com substituição de
CCA cristalina, principalmente em teores normais de substituição (5 e 10%) na confecção de
concreto armado é viável, tendo em vista que todas as características e ensaios pesquisados das
argamassas (porosimetria, absorção capilar, absorção por imersão, intensidade de corrosão e
resistência à compressão) apresentaram resultados satisfatórios, quando comparadas às
argamassas de referência e com substituição de CCA amorfa. Os resultados também mostraram
que o seu desempenho é equivalente à utilização de cimentos com substituição de CCA amorfa
e superior às argamassas confeccionadas sem adição, apesar do aumento da absorção das
argamassas com adição de CCA’s.
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ABSTRACT

ANALYSIS OF THE PERFORMANCE OF CEMENT MORTARS WITH RICE
HUSK ASH ADMIXTURES IN RELATION TO THE CORROSION OF
REINFORCEMENT IN CHLORIDE ENVIROMENT

Author: Tilson Baltazar da Costa Filho
Supervisor: Antônio Alberto Nepomuceno
Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil
Brasília, march of 2005

When subjected to corrosion, the durability of the steel in reinforced concrete structures is
greatly reduced. For this reason, the deterioration significantly affects the durability of the
concrete, damaging the stability, functionality and the structures esthetics.

The mineral additions, in general, can be added to the cements, concretes and mortars with
the purpose of solving environment, economics and technology problems. The durability of
reinforced concrete, especially the prevention against corrosion of the steel reinforcement, is
one of the technological problems that must be solved.

Among these minerals additions, rice husk ash can be found. This is an industrial residue
that is already available in large quantities and has no definite use, that can be proportionally
added to cement to improve the quality of concrete produced with these results. However, in
the majority of bibliographies that have been analyzed, the best results in making concrete
are achieved when rice husk ash shows amorphous structures, which are obtained when the
rice husk is burned in controlled conditions. A large part of the ash, in Brazil or even in
other parts of the world, are obtained without these controls, resulting structure
predominantly crystalline. This material, however, has shown good results in for the
mechanicals resistances when finally crushed, according to several tests in Brazil, what
encouraged the study of its development apposed to it durability, especially in relation to its
protection against corrosion.

So, the current research proposes investigate the alterations in the mechanisnis of corrosion
of the steel reinforcement proportionate by the use of amorphous (temperature controlled)
and crystalline (without temperature control) RHA as minerals additions to the cement in the
making of the mortar for different relations w/c and contents. The polarized resistance
method was used for evaluation the corrosion of the steel reinforcement, comparing the
capacity of protection of the two types of RHA studied, against the penetration of aggressive
agents in the mortar.

With these results, was confirmed the possibility to use cement with a RHA crystalline
substitute, mainly in normal contents (5 % and 10%) for making reinforced concrete. All
characteristics and researchs realized in the mortars (porosimerity, absortion, corrosion
intensity and compression resistance) shows satisfactory results when cornpared to the
reference mortars and with an amorphous RHA substitute. The results also show the
equivalent development of the cements with an amorphous and crystalline RHA substitute,
and the better quality mortar produced with crystalline RHA cements comparing with the
reference (without addition), even with the increase in the absortion of the mortar with RHA
addition.
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