Avaliação da autocicatrização de fissuras em concretos com diferentes cimentos

Abstract

O aparecimento de fissuras em estruturas à base de materiais cimentícios é muitas vezes inevitável apesar de serem tomadas as precauções necessárias para evitar o aparecimento dessas manifestações. As matrizes cimentícias possuem baixa capacidade de suporte para resistirem a esforços de tração, solicitações essas originadas pela maioria das causas de fissurações nesses materiais. Assim, tornar a matriz cimentícia capaz de se autocicatrizar quando sujeita a essas anomalias representa economia com manutenções, além de contribuir com o aumento da vida útil das estruturas. Devido ao reparo em áreas com incidência de agentes agressivos, contribui-se também com a sustentabilidade dos recursos destinados a indústria da construção civil. A compreensão do funcionamento do fenômeno de autocicatrização de fissuras, denominado como self-healing, ressalta a importância deste estudo a fim de garantir o entendimento do funcionamento com materiais comuns empregados em matrizes cimentícias, sem o emprego de adições ou produtos destinados a este fim. O fenômeno pode ser classificado em: cicatrização autógena ou autônoma, com capacidade intrínseca de autocicatrizar fissuras e com a adição externa de algum mecanismo de intensificação, respectivamente. Este trabalho engloba o mecanismo de cicatrização autógena, com verificação dessa propriedade relacionada aos diferentes tipos de cimentos empregados, no qual foram utilizados três tipos de cimento para o desenvolvimento dos concretos estudados: cimento Portland composto com fíler (CPII-F), cimento Portland composto com material pozolânico (CPIV) e cimento Portland de alta resistência inicial (CPV). Foram utilizadas três relações água/cimento: 0,30; 0,40 e 0,50, e as fissuras foram abertas em duas idades: aos 3 e aos 28 dias. A capacidade de autocicatrização se dá devido à contínua hidratação de minerais do clínquer como uma hidratação continuada ou devido à carbonatação de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), sendo limitada a pequenas fissuras e eficaz somente na presença de água. Para verificar ambos processos esperados como potenciais para ocorrência do fenômeno e a fim de acelerar essa ocorrência optou-se por destinar os corpos de prova, após a abertura de fissuras, a ciclos de molhagem e secagem. Quanto às análises, avaliou-se a potencialidade de autorrecuperação das propriedades mecânicas em prismas de concreto diante do ensaio de resistência à tração na flexão em quatro pontos. E para avaliação da autocicatrização por acompanhamento ao longo do tempo, foram utilizados dois ensaios não-destrutivos: o ensaio de velocidade propagação de onda ultrassônica e análise por microscopia ótica. O ensaio para verificação da recuperação das propriedades mecânicas não se mostrou satisfatório para nenhuma combinação analisada. Para os demais ensaios, os resultados apresentam melhor potencial de autocicatrização para o cimento CPIV no ensaio de velocidade de propagação de onda ultrassônica, pois analisa o fechamento pela densificação interna da matriz, possivelmente por produtos resultantes da reação pozolânica, como o C-S-H. Já o CPV apresentou maior quantidade de produtos lixiviados com deposição superficial, demonstrando-se melhor nas análises de imagens. Assim, não foi possível afirmar qual cimento se mostrou mais eficiente.

The crack occurrence in structures built with cement-based materials is often inevitable despite all the precautions taken to avoid the appearance of these pathological manifestations. Cementitious matrix has a low capacity to support tensile stresses, which is the main cause of cracks in these materials. Make a cementitious matrix able of self-heal when these anomalies occur, represent economy to maintenance and contribute to increase the service life of structures. Due to the cement-based material ability to repair itself in areas with incidence of aggressive agents there are also a contribution to the sustainability of resources destined to the construction industry. The understanding of the self-healing phenomenon points out the importance of this study to assure the understanding its mechanism with regular materials used in cementitious matrix without any admixtures or other products intended to this purpose. This phenomenon can be classified as autogenous healing, with intrinsic capacity to selfheal or autonomous healing, which heals through an external admixture to improve it. This study presents the autogenous healing mechanism by verifying its properties in different types of cements, three different types of cement were used in the concrete mixes studied: Portland cement with filler (CPII-F), Portland cement with pozzolanic material (CPIV) and high early strength Portland cement (CPV). For a better understanding, three water / cement ratios were used: 0.30; 0.40 and 0.50, and the cracks were opened at two different ages: 3 and 28 days. The self-healing phenomenon occurs due to the continuous hydration of the clinker minerals as a continuous hydration or due to the carbonation of calcium hydroxide (Ca(OH)2), limited to small cracks and effective only in the presence of water. In order to verify both expected processes as potential for occurrence of this phenomenon and in order to accelerate this occurrence, the test specimens, after cracking, where submitted to dry / wet cycles. The potential of mechanical self-recovery of the concrete properties, was evaluated using beam specimens submitted to the tensile strength test with a four-point bending. In order to evaluate the self-healing phenomenon over time, two non-destructive tests were used: the ultrasonic pulse velocity test and optical microscopy analysis. The test used to verify the recovery of the mechanical properties was considered not satisfactory by any analysis made. The other tests results show a better self-healing potential for the CPIV cement when analyzed by the ultrasonic pulse test, the method analyzes the internal densification of the matrix, possibly by products resulting from the pozzolanic reaction, such as the C-S-H. On the other hand, CPV cement presented a higher amount of leachate products with superficial deposition, demonstrating better in the images analysis. Thus, it was not possible to say which cement proved to be more efficient.