Search

This paper presents a survey of the sulfate attack prediction models available in the literature, with a temporal and spatial mapping of these publications and an analysis of the main characteristics of each model. It was found that research on this subject is growing, with a greater focus on numerical modeling of external sulfate attack applied to the concrete. A smaller number of studies analyze other types of cementitious matrices, internal attack, or empirical modeling. It was found that it is still necessary to analyze the application of the available models and the development of new models, which should consider different types of sulfates, contaminated aggregates, and mineral additions in the cementitious matrix. As most of the researches deal with numerical models of external attack, a discussion is presented on the main points addressed in these models. Furthermore, a suggestion for future modeling work is made based on the parameters that are already or not a consensus in the literature., Este trabalho apresenta um levantamento dos modelos de previsão do ataque por sulfatos disponíveis na literatura, com um mapeamento temporal e espacial dessas publicações e análise das principais características de cada modelo. Identificou-se que as pesquisas nesse tema se encontram em crescimento, com maior foco em modelagens numéricas de ataque externo por sulfatos aplicadas ao concreto. Um menor número de trabalhos analisa outras matrizes cimentícias, ataque interno ou modelagens empíricas. Verificou-se que ainda é necessário analisar a aplicação dos modelos disponíveis e desenvolver novos modelos considerando diferentes tipos de sulfato e agregados contaminados, além da presença de adições minerais na matriz cimentícia. Como a maior parte das pesquisas trata de modelos numéricos de ataque externo, uma discussão sobre os principais pontos abordados nesses modelos é apresentada, e uma sugestão para os trabalhos de modelagem futuros é feita, com base em parâmetros que são ou que ainda não são consenso na literatura.

Resumo Este trabalho apresenta um levantamento dos modelos de previsão do ataque por sulfatos disponíveis na literatura, com um mapeamento temporal e espacial dessas publicações e análise das principais características de cada modelo. Identificou-se que as pesquisas nesse tema se encontram em crescimento, com maior foco em modelagens numéricas de ataque externo por sulfatos aplicadas ao concreto. Um menor número de trabalhos analisa outras matrizes cimentícias, ataque interno ou modelagens empíricas. Verificou-se que ainda é necessário analisar a aplicação dos modelos disponíveis e desenvolver novos modelos considerando diferentes tipos de sulfato e agregados contaminados, além da presença de adições minerais na matriz cimentícia. Como a maior parte das pesquisas trata de modelos numéricos de ataque externo, uma discussão sobre os principais pontos abordados nesses modelos é apresentada, e uma sugestão para os trabalhos de modelagem futuros é feita, com base em parâmetros que são ou que ainda não são consenso na literatura. Abstract This paper presents a survey of the sulfate attack prediction models available in the literature, with a temporal and spatial mapping of these publications and an analysis of the main characteristics of each model. It was found that research on this subject is growing, with a greater focus on numerical modeling of external sulfate attack applied to the concrete. A smaller number of studies analyze other types of cementitious matrices, internal attack, or empirical modeling. It was found that it is still necessary to analyze the application of the available models and the development of new models, which should consider different types of sulfates, contaminated aggregates, and mineral additions in the cementitious matrix. As most of the researches deal with numerical models of external attack, a discussion is presented on the main points addressed in these models. Furthermore, a suggestion for future modeling work is made based on the parameters that are already or not a consensus in the literature.

The effect of recycled concrete aggregate (RCA) on concrete performance against external sulfate attack (ESA) is not yet fully known. In this paper, recycled aggregate concretes (RAC) with 0, 50, 75 and 100% of RCA contents were evaluated after 10 years of exposure immersed in 50g/l sodium sulfate solution. Sulfate ingress profiles were obtained by wet chemical analyses and FRX. Also, the mineralogy of the ingress profile was evaluated by thermogravimetric analyses. Finally, microcracking development in samples was evaluated by optical fluorescent microscopy image analysis. Although RAC showed a slight increase in sulfate ingress, due to its higher porosity (about 30% higher SO3 content near the surface for 50% or higher replacement ratio than control concrete), a dense new matrix still allows a good performance of RAC to external sulfate attack with even 100% RCA content., El efecto del árido reciclado de hormigón (AR) en el desempeño del hormigón frente al ataque externo por sulfatos (AES) no es aún del todo conocido. En este trabajo, se evaluaron hormigones con áridos reciclados (HAR) con 0, 50, 75 y 100% de AR, tras 10 años sumergidos en solución de sulfato de sodio 50g/l. Se obtuvieron perfiles de ingreso de sulfato mediante análisis químico vía húmeda y FRX. También se evaluó la mineralogía de los perfiles por termogravimetría y la microfisuración mediante microscopia óptica con fluorescencia. Aunque los HAR mostraron un leve incremento en el ingreso de sulfatos debido a su mayor porosidad (aproximadamente 30% más de SO3 en la superficie para reemplazos de 50% o mayores), una nueva matriz densa permite un aceptable desempeño del HAR frente al AES, aún con un 100% de AR.

Sulfate attack is a term used to describe a series of chemical reactions between sulfate ions and hydrated compounds of the hardened cement paste. Thus, the chemical composition of the binders used is important for the durability of the structure against this aggressive agent. The objective of the present research is to evaluate the influence of sodium and magnesium sulfates on physical properties (linear expansion, flexure tensile strength, and compressive strength) of mortars composed by SR cement (CP V - ARI RS), as commercially sold in Brazil. The results indicate that SR cement complies the requirements established by Brazilian standards, as to chemical composition and resistance to sodium sulfate. However, for magnesium sulfate, SR cement was harmful to mortars mainly in mechanical. Resumo O ataque por sulfatos é um termo usado para descrever uma série de reações químicas entre íons sulfato e compostos hidratados da pasta de cimento endurecida. Deste modo, a composição química dos aglomerantes utilizados é de suma importância para a durabilidade da estrutura frente a este agente agressivo. O presente trabalho objetiva a avaliação das propriedades físicas (expansão linear, resistência à tração na flexão e de resistência à compressão) de argamassas compostas por cimento do tipo RS (CP V - ARI RS), conforme comercialmente vendido no Brasil, frente ao ataque por sulfatos de sódio e de magnésio. Os resultados indicam que o cimento RS cumpre as exigências estabelecidas por norma, quanto à composição química e quanto à resistência ao sulfato de sódio. Porém, para o sulfato de magnésio, o cimento RS foi prejudicial às argamassas, pincipalmente nas avaliações de resistências mecânicas. Indicando que este cimento RS não é uma boa opção para exposição ao MgSO4.

This study investigates the magnesium sulphate resistance of chemically activated phosphorus slag-based composite cement (CAPSCC). Enough mortar specimens were prepared from phosphorus slag (80 wt.%), type II Portland cement (14 wt.%), and compound chemical activator (6 wt.%) and were exposed to 5% magnesium sulphate solution after being cured. Mortar specimens of both type II and V Portland cements (PC2 and PC5) were also prepared and used for comparison purpose. According to the test results, after 12 months of exposure, PC2, PC5 and CAPSCC exhibited 43.5, 35.2 and 25.2% reduction in compressive strength, 0.136, 0.110, and 0.026% expansion in length, and 0.91, 2.2, and 1.78% change in weight, respectively. Complementary studies by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy revealed that CAPSCC has a very low potential for the formation of sulphate attack products, especially ettringite. The results confirm a high magnesium sulphate resistance for CAPSCC compared to PC2 and PC5., Este trabajo aborda el estudio de la resistencia al sulfato de magnesio de un cemento compuesto con base de escoria de fósforo activada químicamente (CAPSCC). Se prepararon muestras de mortero a partir de escoria de fósforo (80% en peso), cemento Portland tipo II (14% en peso) y activador químico (6% en peso) y tras el curado, se expusieron a una solución de sulfato de magnesio al 5%. También se prepararon morteros de cementos Portland de tipo II y V (PC2 y PC5) que se usaron con fines comparativos. De acuerdo a los resultados obtenidos, después de 12 meses de exposición, PC2, PC5 y CAPSCC mostraron un 43.5, 35.2 y 25.2% de reducción en la resistencia a la compresión, 0.136, 0.110, y 0.026% de expansión en longitud, y 0.91, 2.2 y 1.78% de cambio en peso, respectivamente. Estudios complementarios por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido revelaron que los cementos CAPSCC tienen un potencial muy bajo para la formación de productos de ataque de sulfato, especialmente etringita. Los resultados confirman una alta resistencia al sulfato de magnesio para CAPSCC en comparación con PC2 y PC5

The durability of the alkali-resistant (AR) glass fiber reinforced concrete (GFRC) in three simulated aggresive environments, namely tropical climate, cyclic air and seawater and seawater immersion was investigated. Durability examinations include chloride diffusion, gas permeability, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy examination (SEM). The fiber content is in the range of 0.6 % to 2.4 %. Results reveal that the specimen containing highest AR glass fiber content suffered severe strength loss in seawater environment and relatively milder strength loss under cyclic conditions. The permeability property was found to be more inferior with the increase in the fiber content of the concrete. This suggests that the AR glass fiber is not suitable for use as the fiber reinforcement in concrete is exposed to seawater. However, in both the tropical climate and cyclic wetting and drying, the incorporation of AR glass fiber prevents a drastic increase in permeability., Este trabajo se centra en el estudio de la durabilidad de hormigón reforzado con fibra de vidrio resistente a álcalis (CRFVRA) en tres ambientes agresivos simulados como son, condiciones de clima tropical, ciclos de aire y agua de mar e inmersión marina. Los tests de durabilidad incluyeron la difusión de cloruros, permeabilidad de gas, difracción de rayos X (XRD) y evaluacion por microscopía electrónica de barrido (SEM). Los contenidos de fibra evaluados estuvieron en el rango desde 0.6% hasta 2.4%. Los resultados revelan que la muestra que contiene el mayor porcentaje de fibra sufre una severa pérdida de resistencia en condiciones de agua de mar, y una menor disminución de resistencia bajo condiciones cíclicas. Su permeabilidad disminuyó al incrementar el contenido de fibras en el hormigón. Lo anterior sugiere que el refuerzo con fibra resistente a alcalinos no es adecuado para su uso en hormigón en ambiente de agua de mar. Sin embargo, bajo condiciones de clima tropical, y en ciclos humedad/secado, la incorporación de dichas fibras previene un incremento drástico de la permeabilidad.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Durability is one of the characteristics to be considered in design and projects of concrete structures as it is related to the useful life of buildings. Among the aggressive agents most damaging to the concrete are sulfate ions, both internal and external, that when in contact with the cement hydration products, cause expansion and cracking of the cementitious matrix. The purpose of this work was to produce more durable cementitious materials against the sulfate attack, with the use of nanosilica, a mineral addition with a lower particle size than the silica fume, which reacts chemically and physically in the hydration reactions of the cement. For this purpose, 1: 3.20 (cement: sand) mortar specimens were tested, two water/binder ratios (0.40 and 0.50) and three colloidal nanosilica contents (1, 5 and 10%). In addition, its effect was evaluated in combination with the silica fume. The mortars mechanical and physical properties were evaluated by means of mechanical strength tests and water absorption by capillarity, and their durability against the sulfate attack by means of dimensional variation tests, chemical and microscopic analyzes. Sulfate attacks were carried out externally, by immersing the test specimens in sodium sulfate solution (10%), and internally by using a sulfate-containing mixing water (3%). In addition, some mortars were subjected to heat cure at 85ºC, in order to verify the occurrence of an internal sulfate attack, due to high temperatures. In general, the results indicated that the nanosilica contributed to the increase of the compressive strength and, mainly, to the reduction of the capillary absorption coefficients of the mortars, due to its filler and pozzolanic effects. Regarding the durability against sulfate attack, both external and internal, it was not possible to verify the positive effects of nanosilica on mortars subjected to wet curing, since during the 91 days of the experiment no evidence of expansion was observed. As for mortars subjected to heat curing, the 10% nanosilica addition was efficient in mitigating delayed ettringite formation (DEF), preventing expansion and cracking. Finally, it was concluded that the nanosilica addition results in positive effects on the cementitious matrix microstructure, reducing its permeability and, consequently, increasing its durability against aggressive agents. A durabilidade é uma das características a serem consideradas nas etapas de projeto e dimensionamento de estruturas de concreto, uma vez que está relacionada com a vida útil das obras. Entre os agentes agressivos mais prejudiciais ao concreto estão os íons sulfato, tanto de origem interna quanto externa, que quando em contato com os produtos de hidratação do cimento, provocam expansão e a fissuração da matriz cimentícia. Com isso, o presente trabalho teve o intuito de produzir materiais cimentícios mais duráveis frente ao ataque de sulfato, com o uso de nanosílica, uma adição mineral com granulometria inferior à sílica ativa, que reage química e fisicamente nas reações de hidratação do cimento. Para isso, foram moldados corpos de prova de argamassa de traço 1:3,20 (cimento:areia), duas relações água/aglomerante (0,40 e 0,50) e 3 teores de nanosílica coloidal (1, 5 e 10%). Além disso, avaliou-se seu efeito combinado com a sílica ativa. Avaliou-se as propriedades mecânicas e físicas das argamassas, por meio de ensaios de resistência mecânica e de absorção de água por capilaridade, e sua durabilidade frente ao ataque de sulfatos, por meio de ensaios de variação dimensional, análises químicas e microscópicas. Os ataques por sulfatos se deram externamente, por meio de imersão dos corpos de prova em solução de sulfato de sódio (10%), e internamente, por meio da utilização de uma água de amassamento contendo sulfatos (3%). Além disso, algumas argamassas foram submetidas à cura térmica a 85ºC, com a finalidade verificar a ocorrência de um ataque interno de sulfatos, decorrentes de altas temperaturas. De um modo geral, os resultados obtidos indicaram que a nanosílica contribuiu para o aumento da resistência à compressão e, principalmente, para a redução dos coeficientes de absorção capilar das argamassas, devido aos seus efeitos fíler e pozolânico. Quanto à durabilidade frente ao ataque de sulfatos, de origem externa e interna, não foi possível verificar os efeitos positivos da nanosílica nas argamassas submetidas à cura úmida, uma vez que ao longo dos 91 dias de ensaio não foram observados indícios de expansão decorrentes das reações entre os agentes agressivos e os produtos de hidratação do cimento. Já para as argamassas submetidas à cura térmica, a adição de 10% de nanosílica foi eficiente na mitigação da formação de etringita tardia (DEF), impedindo que ocorresse expansão e fissuração. Por fim, concluiu-se que a adição de nanosílica resulta em efeitos positivos na microestrutura da matriz cimentícia, reduzindo a sua permeabilidade e, consequentemente, aumentando sua durabilidade frente aos agentes agressivos.

Se ha realizado un estudio con el que se pretende valorizar el residuo de construcción y demolición (RCD) como árido reciclado mixto. Este árido es el de mayor generación en las plantas de reciclaje, pero, hoy por hoy, no se encuentra contemplado su uso para hormigón estructural en la normativa española vigente. En primer lugar, este material se ha ensayado para determinar las propiedades más relevantes relacionadas con su empleo en hormigones, particularmente las que se encuentran limitadas en las normas y algunas otras, con objeto de poder caracterizarlo mejor. Posteriormente, se ha diseñado y confeccionado un hormigón autocompactante empleando la totalidad de este residuo, ajustando la dosificación para conseguir la durabilidad en una clase de IIb de exposición ambiental en conjunción con una agresividad química media (HA-30/AC/12/IIb+Qb). Los requisitos de autocompactabilidad se han logrado elaborando amasadas de prueba con una gama de dosificaciones en torno a la preconizada por Okamura, ajustando la dosis de aditivo SP, la cantidad de fíller calizo comercial y las proporciones de arena y grava, intentando siempre emplear la menor cantidad de fíller y la mayor proporción de grava. En el HAC seleccionado finalmente, se ha determinado su resistencia a compresión y se está sometiendo a ensayos relacionados con su durabilidad, especialmente sobre su comportamiento frente a los sulfatos, por el doble motivo de que el residuo, por un lado, presenta un elevado contenido de yeso y, en consecuencia, podría sufrir expansiones internas destructivas, pero, por otro lado, posee una proporción considerable de material cerámico que, por sus evidentes propiedades puzolánicas, se le reconoce una mejora ante este tipo de sustancias. Con objeto de valorar estos aspectos se está siguiendo la evolución de una serie de probetas del hormigón inmersas en una disolución concentrada de Na2SO4, como especifica la norma ASTM C1012/C1012M, para evaluar la durabilidad de los hormigones ante ambientes sulfáticos. Los resultados obtenidos hasta la fecha permiten afirmar que con este residuo se puede garantizar las plenas características de autocompactabilidad en el hormigón, además se han conseguido excelentes resistencias mecánicas y, sorprendentemente, se perciben bastantes indicios de un comportamiento satisfactorio frente a los sulfatos, tanto internos como procedentes del exterior.DOI: http://dx.doi.org/10.4995/HAC2018.2018.5318

Corrosion of the reinforcing steel may cause significant loss of strength of reinforced concrete structures. The study focuses on accelerating such corrosion and examining the degradation of (i) the compressive strength of concrete due to sodium sulfate in a wet atmosphere; and (ii) the flexural strength by a solution of sodium sulfate and sodium chloride. Three types of concrete were used and different beam specimens were reinforced by steel rebars of different diameters (6, 8 and 10mm), part of the beams being pre-cracked. The concrete with least strength allowed higher sulfate penetration along the entire process and the compressive strength increased slightly, possibly due to lower porosity of concrete after contamination. The results of the flexural tests showed decrease of strength in all cases. Pre-cracked beams exhibited smaller influence of porosity of concrete. Beams with 6mm rebars showed the largest loss of strength due to the contamination and corrosion process La corrosión de la armadura de acero de refuerzo puede causar una disminución de la resistencia de las estructuras de hormigón armado. Este estudio se centra en la aceleración artificial de tal corrosión examinando la degradación (i) de la resistencia a compresión del hormigón debida al sulfato de sodio en medio húmedo; y (ii) de la resistencia a flexión causada por una solución de sulfato de sodio y cloruro de sodio. Se han utilizado tres clases de hormigón y vigas con refuerzo de diferentes diámetros (6, 8, 10 mm); algunas de las vigas fueron pre-fisuradas. El hormigón con menor resistencia permitió mayor penetración de los sulfatos y la resistencia a compresión aumentó, posiblemente debido a la menor porosidad después de la contaminación. Los ensayos de flexión mostraron que la resistencia decrecía en todos los casos. Las vigas pre-fisuradas mostraron menor influencia de la porosidad. Las vigas armadas con barras de 6 mm de diámetro tuvieron mayor pérdida de resistencia..

The examination of the recently open pit in top of head of the La Piety sculpture of Avalos confirms that the external outer of Black Limestone Calatorao (BLC) composite is made by slabs 20 cm thick joined with gypsum mortars without aggregates. The analyses of these mortars samples performed by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD) and Environmental Scanning Electron Microscopy with Energies Dispersive Spectrometry (ESEM-EDS) techniques show hydrous admixtures composed by portlandite, mirabilite, ettringite, thaumasite and gypsum, all of them are well-know dangerous phases for a suitable preservation of the architectural heritage. The huge stereotomic structures have open access to the raining waters reaching the internal core of the sculptures made by concrete with weathered alkali-feldspar aggregates providing sodium to the surrounding sulfated environment facilitating the formation of hydrous calcium and sodium sulfates such as ettringite and mirabilite which reduces the inter-grains adherence.El estudio de un boquete abierto recientemente en la cabeza de la escultura de la Piedad de Avalos confirma que está recubierta por placas caliza negra de Calatorao (CNC) de unos 20 cm de espesor sujetas con morteros de yeso sin áridos. El análisis de estas muestras de morteros mediante microscopía óptica (MO), difracción de rayos X (DRX) y Microscopía Electrónica de Barrido Ambiental con Espectroscopia de Dispersión de Energías dispersivas de rayos X (MEBA-EDS) muestra mezclas de portlandita, mirabilita, etringita, taumasita y yeso, es decir, fases hidratadas bien conocidas por ser peligrosas para una adecuada preservación del patrimonio arquitectónico. Las gigantescas estructuras estereotómicas de Avalos están abiertas a las aguas de lluvia llegando a alcanzar sus núcleos de hormigón, que tienen áridos de granitos con feldespatos alcalinos alterados que están aportando sodio al ambiente sulfatado formando nuevos sulfatos cálcicos y sódicos hidratados como etringita y mirabilita que limitan la cohesión de los granos entre sí.

[EN] One binder with less "carbon footprint" is investigated, by replacing 50% of cement Portland (CP) siliceous fly ash (CV), adding hydrated lime (CL) being the CL/CV=0.20 ratio (in some CL/CV will be 0.10). In previous work, in which these authors, (Calabuig and Lorca, 2009, Lorca et al, 2014) are involved, the advantages of CP ternary systems studied were CV:CL with good results. This research aims to go a step further to improve these systems. For this purpose, the CV joint grinding and CL "(CV:CL)m" increasing fineness and improving homogeneity and reactivity of both components.This thesis comprises research into the physical behavior and/or hydrated lime pozzolan in simple systems and binary CP:CP:CV. It also studies the compressive strength of binder varying the ratio water/binder (w/b) the type of binder, contrasting the results with respect to the binder CP:(CV:CL)m. These binary systems CP/CV=1 ratio and CL/CV=0.20 ratio.A study of durability of microconcretes is relative w/b=0.5, contrasting the performance of CP and CP:CV systems CP:CV regarding (CV:CL)m. The tests consist mainly on the durability of concrete against sulfate, and reinforcement against corrosion. To monitor the degree of corrosion of steel reinforcements techniques electrochemical were applied, measuring the polarization resistance of specimens cured in water (reference) and exposed to corrosion by chlorides and chloride-sulfate, monitoring at the same time resistivity of concrete specimens, as these results are crucial to understand the spreading of the chlorides.An interesting application of the binder CP:CV:CL may be as a component of self compacting concrete based on the properties of cohesion and viscosity providing hydrated lime to fresh concrete.The results of this thesis show that in simple CP systems in the absence of other fine, hydrated lime acts as an inert fine, fine limestone similar manner, improving the mechanical strength of short-term system. In these systems, when saturated of fines (fine limestone or fly ash), CL adding apparently no effect on the mechanical strength. In binary systems CP:CV (CP/CV=1), the addition of CL has always improved mechanical strength at all ages.Being equal, the binder CP:(CV:CL)m (binder varying w/b) clearly improves the mechanical strength of CP systems: CP and CV:CV:CL to all ages studied. Also, in the long-term (one year) this binder exceeds the compressive strength binder made only with CP. The binder CP:(CV:CL) m, improves the durability of CP systems. Regarding the reinforcement against corrosion, when the lime content was CL/CV=0.2, CP has similar behavior, improving only when the attack of chlorides and offering greater resistance to Cl- ion penetration for the studied ages. Moreover, regarding the concrete carbonation CP:(CV:CL)m improves systems CP:CV, expert systems being a little worse than only with CP.One thermogravimetric analysis is performed to verify the presence of Ca(OH)2. The results of this test to 360 days show a very low content of Ca(OH)2, when the binder was CP:CV (CP/CV=1). This system can be considered practically self-neutralization, which did not happen in addition CL systems.Under laboratory conditions, more severe than natural conditions, we can say that this binder has excellent performance and can compete very well, if not with a CEM I 52 R itself, with other cements with the additions listed in RC-08. It is true that these binders containing CV require longer curing periods., [ES] Se investiga un conglomerante con menor "huella de carbono", mediante la sustitución de 50% de cemento Portland (CP) por ceniza volante silícea (CV), añadiendo cal hidratada (CL) y siendo la relación CL/CV=0,20 (en algunos CL/CV será 0,10). En trabajos anteriores, en los que participa este autor (Calabuig y Lorca, 2009; Lorca et al., 2014), se estudiaron las ventajas de sistemas ternarios CP:CV:CL con buenos resultados. En esta investigación se pretende dar un paso más para mejorar estos sistemas. Para ello se muele conjuntamente la CV y CL "(CV:CL)m" aumentando la finura, mejorando la homogeneidad y reactividad de ambos componentes.Esta tesis comprende investigaciones sobre el comportamiento físico y puzolánico de la cal hidratada en sistemas simples CP y binarios CP:CV. También estudia la resistencia a compresión de microhormigones variando la relación agua/conglomerante (w/b) y el tipo de conglomerante, contrastando los resultados respecto del conglomerante CP:(CV:CL)m. En estos sistemas binarios la relación CP/CV=1 y la relación CL/CV=0,20.Se hace un estudio de durabilidad de microhormigones con relación w/b=0,5, contrastando las prestaciones de los sistemas CP y CP:CV respecto de CP:(CV:CL)m. Las pruebas consisten, fundamentalmente, en durabilidad del hormigón frente a sulfatos y corrosión de las armaduras. Para el seguimiento del grado de corrosión de las armaduras de acero se han aplicado técnicas electroquímicas, midiendo la resistencia a la polarización de probetas curadas en agua (referencia) y sometidas a corrosión por cloruro y cloruro-sulfato. A la vez, se hace un seguimiento de la resistividad del hormigón, en las mismas probetas, dado que dicho valor es determinante en la difusión de cloruros.Una aplicación de interés del conglomerante CP:CV:CL puede ser como componente de hormigones autocompactantes aprovechando las propiedades de cohesión y viscosidad que proporciona la cal hidratada al hormigón fresco.Los resultados de esta tesis muestran que, en sistemas simples de CP, en ausencia de otros finos, la cal hidratada funciona como un fino inerte, de manera similar a los finos calizos, mejorando la resistencia mecánica del sistema a corto plazo. En estos sistemas, cuando están saturados de finos (finos calizos o ceniza volante), la adición de CL, aparentemente, no produce ningún efecto sobre la resistencia mecánica. En sistemas binarios CP:CV (CP/CV=1), la adición de CL ha mejorado siempre la resistencia mecánica a todas las edades.En igualdad de condiciones, el conglomerante CP:(CV:CL)m (en microhormigones variando w/b) mejora con claridad la resistencia mecánica de sistemas CP:CV y CP:CV:CL a todas las edades estudiadas. También, a largo plazo, un año, este conglomerante supera la resistencia a compresión en microhormigones hechos solo con CP. El conglomerante CP:(CV:CL)m, mejora la durabilidad de sistemas CP:CV en todas las pruebas realizadas. Respecto de la corrosión de las armaduras, cuando el contenido de cal fue CL/CV=0,2, tiene un comportamiento similar al CP, mejorando cuando el ataque es sólo de cloruros, ofreciendo mayor resistencia a la penetración de ión Cl- para las edades estudiadas. Por otra parte, respecto a la carbonatación del hormigón con CP:(CV:CL)m mejora los sistemas CP:CV siendo algo peor que en sistemas sólo con CP.Se realizan análisis termogravimétricos para comprobar la presencia de Ca(OH)2 a largo plazo en estos conglomerantes. Los resultados de esta prueba a 360 días manifiestan un contenido muy bajo de Ca(OH)2. Se puede considerar prácticamente autoneutralizado, no ocurriendo lo mismo en sistemas con adición CL.En condiciones de laboratorio, más severa que las condiciones naturales, se puede afirmar que este conglomerante tiene unas prestaciones excelentes, pudiendo competir con ventaja si no con un CEM I 52,R sí con otros cementos con adiciones, contemplados en RC-08. Cierto es que estos conglomerantes que contienen C, [CAT] S'investiga un conglomerant amb menor "huella de carbono", mitjançant la substitució de 50% de ciment Portland (CP) per cendra volant silícia (CV), afegint calç hidratada (CL) sent la relació CL/CV=0,20 (en alguns CL/CV serà 0,10). En treballs anteriors, en els quals participa aquest autor (Calabuig i Lorca, 2009; Lorca et al., 2014), es van estudiar els avantatges de sistemes ternaris CP:CV: CL amb bons resultats. En aquesta investigació es pretén fer un pas més per millorar aquests sistemes. Per a això es mol conjuntament la CV i CL "(CV:CL)m" augmentant la finor, millorant l'homogeneïtat i reactivitat de tots dos components.Aquesta tesi comprèn investigacions sobre el comportament físic i/o putzolànic de la calç hidratada en sistemes simples CP i binaris CP:CV. També estudia la resistència a compressió de formigons variant la relació aigua / conglomerant (w/b) i el tipus de conglomerant, contrastant els resultats respecte del conglomerant CP:(CV:CL)m. En aquests sistemes binaris la relació CP/CV=1 i la relació CL/CV= 0,20.Es fa un estudi de durabilitat de formigons amb relació w/b=0,5, contrastant les prestacions dels sistemes CP:CP:CV respecte de CP:(CV:CL)m. Les proves consisteixen, fonamentalment, en durabilitat del formigó enfront de sulfats i corrosió de les armadures. Per al seguiment del grau de corrosió de les armadures d'acer s'han aplicat tècniques electroquímiques, mesurant la resistència a la polarització a provetes curades en aigua (referència) i sotmeses a corrosió per clorurs i clorur-sulfats. Alhora, es fa un seguiment de la resistivitat del formigó a les mateixes provetes atès que aquest valor és determinant en la difusió de clorurs.Una aplicació d'interès del conglomerant CP:CV:CL pot ser com a component de formigons auto-compactants aprofitant les propietats de cohesió i viscositat que proporciona la calç hidratada al formigó fresc.Els resultats d'aquesta Tesi mostren que, en sistemes simples de CP, en absència d'altres fins, la calç hidratada funciona com un fi inert, de manera similar als fins calcaris, millorant la resistència mecànica del sistema a curt termini. En aquests sistemes, quan estan saturats de fins (fins calcaris o cendra volant), l'addició de CL, aparentment, no produeix cap efecte sobre la resistència mecànica. En sistemes binaris CP:CV(CP/CV=1), l'addició de CL ha millorat sempre la resistència mecànica a totes les edats.En igualtat de condicions, el conglomerant CP:(CV:CL)m (en formigons variant w/b) millora amb claredat la resistència mecànica de sistemes CP:CV i CP:CV:CL a totes les edats estudiades. També, a llarg termini, un any, aquest conglomerant supera la resistència a compressió en formigons fets només amb CP. El conglomerant CP:(CV:CL)m, millora la durabilitat de sistemes CP: CV en totes les proves realitzades. Respecte de la corrosió de les armadures, quan el contingut de calç va ser CL/CV=0,2, té un comportament similar al CP, millorant quan l'atac és només de clorurs i oferint major resistència a la penetració d'ió Cl- per a les edats estudiades. D'altra banda, respecte a la carbonatació del formigó amb CP:(CV:CL)m millora dels sistemes CP:CV sent una mica pitjor que sistemes només amb CP.Es realitzen anàlisis termogravimétrics per comprovar la presència de Ca(OH)2. Els resultats d'aquesta prova a 360 dies manifesten un contingut molt baix de Ca(OH)2, quan el conglomerant va ser CP:CV (CP/CV=1). Aquest sistema es pot considerar pràcticament autoneutralitzad, no ocorrent el mateix en sistemes amb addició CL.En condicions de laboratori, més severes que les condicions naturals, es pot afirmar que aquest conglomerant té unes prestacions excel¿lents, podent competir amb avantatge si no amb un CEM I 52, R sí amb altres ciments amb addicions, previstes en RC-08. És cert que aquests conglomerants que contenen CV, requereixen períodes de curat més llargs., Calabuig Pastor, R. (2015). Efecto de la adición de cal en las propiedades mecánicas y durabilidad de hormigones con altos contenidos en cenizas volantes silíceas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/59468., TESIS

[EN] Sulphate attack is the most-known expansive reaction that affects to concrete durability. The most important standards related to sulphate attack try to control the expansion of elements made with concrete restricting the tricalcium aluminate in cement and the sulphate content in concrete and cement composition. However, concrete elements could be exposed to damage when the enviorment is potentially aggressive but special measures to avoid sulphate attack were not taken. The present work was focused in the study of internal sulphate attack by adding calcium sulphate to initial mix of white portland cement, using diferent percentages of sulphate addition in order to obtain mortar specimens that show expansions near to standards thresholds. The internal sulphate attack was monitored succesfully through expansion measurements, compressive and flexural tests, high resolution thermogravimetry, field emission scanning electron microscopy, acoustic spectroscopy and ultrasonic techniques. The scope of this study is to evaluate the suitability of non-destructive techiques applied to initial stage damage detection, when the damage of the cement matrix is not relevant. The obtained results suggested that the nondestructive techniques are high fidelity tools in order to find and detect minimal changes in the cement matrix, due to the hydration processes and degradation steps generated by chemical or mechanical damage. Niras tests (Nonlinear impact resonant acoustic spectroscopy) has been demonstrated its performance to detect accurately the expansion process by means of hysteric parameter determination. Due to the studied process occurs at the same time of the resistance gaining of cement matrix due to the cement hydration process it has been impossible to distinguish between both phenomena by means of ultrasonic or vibration methods., [ES] El ataque por sulfatos es una de las reacciones expansivas más comunes, conocidas y estudiadas en el hormigón. Para controlar su aparición, la normatividad respectiva ha limitado el contenido de aluminato tricálcico del cemento y el contenido de sulfatos en el cemento y en el hormigón. Sin embargo, cuando no se toman las medidas necesarias y tenemos condiciones potenciales para la aparición de la patología, los daños se evidencian cuando están en una etapa avanzada con graves consecuencias. El presente trabajo se centró en el estudio del ataque interno por sulfatos mediante la adición de sulfato de calcio a una mezcla de mortero de cemento blanco, utilizando diferentes grados de adición, buscando expansiones cercanas a las máximas permitidas por las normas. El ataque generado se ha monitorizado mediante medidas de expansiones, resistencias mecánicas a flexión y compresión, termogravimetría de alta resolución, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, técnicas de espectroscopia acústica y técnicas de ultrasonidos. Se pretende evaluar si las técnicas no destructivas utilizadas nos permiten detectar el daño en sus etapas iniciales cuando aún no se han presentado daños importantes en la matriz. Los resultados encontrados nos muestran que las técnicas utilizadas son herramientas de alta fidelidad para detectar mínimos cambios en las matrices cementantes, originadas en procesos de hidratación y en los procesos de deterioro generado por ataques de origen químico y/o mecánico. Los ensayos NIRAS (Nonlinear impact resonant acoustic spectrocopy) han demostrado ser sensibles a la identificación del proceso de expansión por medio de la determinación del parámetro histerético. Debido a que el proceso estudiado de ataque interno de sulfatos procede de forma paralela a la evolución del desarrollo mecánico por hidratación del cemento, no ha sido posible discernir ambos procesos por medio de las medidas estándar de vibración ni de las medidas ultrasónicas (velocidad de pulso ultrasónico y atenuación de la señal).

Submitted by Manuel Brandão (recipp@sc.ipp.pt) on 2017-11-23T14:29:57Z No. of bitstreams: 1 DM_JoaoRossi_2016_MEC.pdf: 11038948 bytes, checksum: 5cf5659ef108cc42063ac5bb9fa579a1 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2017-11-23T14:33:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_JoaoRossi_2016_MEC.pdf: 11038948 bytes, checksum: 5cf5659ef108cc42063ac5bb9fa579a1 (MD5) Made available in DSpace on 2017-11-23T14:33:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_JoaoRossi_2016_MEC.pdf: 11038948 bytes, checksum: 5cf5659ef108cc42063ac5bb9fa579a1 (MD5) Previous issue date: 2016

RESUMO Em ETEs, o ataque acido (associado ao ataque por sulfatos como consequencia secundaria) afeta a pasta de cimento formando etringita e/ou gipsita, provocando expansao, fissuracao e friabilidade do material. Este mecanismo de degradacao do concreto atinge, tambem, o C-S-H, reduzindo a capacidade portante e a vida util da estrutura. O objetivo deste trabalho e apresentar resultados de uma inspecao de uma ETE em funcionamento ha aproximadamente 15 anos, onde ha visivel degradacao do concreto por ataque combinado de acido e sulfato. A analise contempla resultados de amostra coletada em regiao imediatamente acima do nivel do efluente, onde ha maior concentracao de bacterias, e de testemunho extraido da laje de cobertura do tanque de tratamento. A resistencia a compressao do testemunho atende o valor especificado no projeto, apesar de ensaios de microscopia eletronica de varredura e difracao de raios-X identificarem a formacao de gipsita e etringita no interior do concreto. Palavras chaves: ataque acido; ataque por sulfatos; durabilidade; concreto armado. ABSTRACT At sewage treatment plants, acid attack (and sulfate attack as a secondary consequence) degrades the cement paste, forming ettringite and/or gypsum, causing expansion, cracking and brittleness. The degradation mechanism of concrete in sewage treatment plants also affects the calcium silicate hydrate (C-S-H), reducing the mechanical capacity and service life. The aim of this paper is to present results of the inspection of a sewage treatment plant, which has been operating for about 15 years, where there is noticeable degradation of concrete by a combined acid and sulfate attack. The analysis includes results of a sample collected in the region immediately above the effluent, which had the highest concentration of bacteria and a specimen extracted from the treatment tank slab. Compressive strength of the specimen is consistent with the project, although scanning electron microscopy images and X-ray diffraction identified the formation of gypsum and ettringite within the concrete. Keywords: acid attack; sulphate attack; durability; reinforced concrete.

Durante muito tempo as partículas de agregados foram consideradas inertes; entretanto, atualmente esse conceito foi banido. Reações expansivas decorrente da oxidação de minerais sulfetos presentes em agregados e da reação álcali-agregado (RAA) são exemplos de interações químicas potenciais que os agregados podem experimentar quando presentes no concreto, dependendo do meio circundante. A presente pesquisa aborda a investigação de concretos de UHEs com foco na deterioração por reações com os agregados no que tange ao ataque por sulfatos, devido à oxidação de minerais sulfetos, bem como à RAA. Objetiva-se avançar no entendimento do fenômeno de alteração de minerais sulfetos presentes em agregados e verificar a sua influência sobre a durabilidade de concretos, além de verificar as condições e características que maximizam ou não a sinergia desta patologia. Conjuntamente, pretende-se também estudar, nas mesmas estruturas, a possibilidade de ocorrência da RAA. Para tanto, procedeu-se com uma investigação de concretos extraídos de estruturas pertencentes a cinco usinas hidrelétricas brasileiras, a saber: UHE Corumbá, UHE Marechal Mascarenhas de Moraes, UHE Paulo Afonso II, UHE Paulo Afonso IV e UHE Moxotó. Além dos concretos, procedeu-se também com um estudo do material rochoso e dos agregados do entorno das usinas, de mesma origem que os agregados dos concretos. Inicialmente foi realizada criteriosa inspeção visual em campo de algumas estruturas de concreto selecionadas das UHEs, com posterior extração de testemunhos em locais com maior propensão da incidência de alguma reação química. Os testemunhos de concreto foram inicialmente inspecionados em laboratório para a verificação de possíveis anomalias visíveis em suas superfícies, sendo posteriormente submetidos a ensaios laboratoriais para a determinação das propriedades mecânicas de resistência à compressão e módulo de elasticidade. Foram, na sequência, realizadas análises químicas e microestruturais dos concretos, além da reconstituição de traço e obtenção do pH. Os concretos também foram submetidos a inspeções internas antes das análises microestruturais, sendo estas últimas a microscopia eletrônica de varredura com espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDS) e a difração de raios X (DRX), ambas com o objetivo de diagnosticar deterioração. Os agregados extraídos dos concretos juntamente com o material rochoso de mesma origem também foram submetidos a análises químicas e mineralógicas. Pelos resultados, verificou-se boa integridade dos concretos da UHE Corumbá, porém para as demais usinas, constatou-se nos concretos a incidência de RAA, além de ataque por sulfatos, tendo alguns dos concretos das demais usinas indícios de que o ataque por sulfatos é decorrente da oxidação de minerais sulfetos presentes nos agregados. A long time ago aggregate particles were considered inert but this concept is no longer adequate. Expansive reactions resulting from the oxidation of sulfide-bearing aggregates and the AAR are examples of potential chemical interactions that aggregates may experience in concrete, depending on the surrounding environment. This research is an investigation into concrete deterioration in Hydroelectric Power Plants (HPPs), focusing on aggregate reactions relating to attack by sulfates, due to oxidation of sulfide minerals, as well as to the alkali-aggregate reaction (AAR). One of the main purposes is to have a clearer understanding of the changes in sulfide minerals occurring in aggregates and verify their influence on concrete durability as well as check the conditions and characteristics that maximize or not the synergy of such pathology. Along with that, another purpose is to study the possibility of the AAR occurring in the same structures. To this end, an investigation of concrete structures extracted from five Brazilian hydroelectric plants, namely Corumbá HPP, Marechal Mascarenhas de Moraes HPP, Paulo Afonso II HPP, Paulo Afonso IV HPP and Moxotó HPP, was conducted. In addition to the concretes, a study of the rocky material and aggregates surrounding the plants that were of the same origin as the aggregates in the concretes was also performed. A thorough visual inspection was made in the field of some concrete structures selected from the HPPs , with the subsequent extraction of concrete cores in spots that were more prone to the incidence of some chemical reaction. The concrete core samples were initially inspected in the laboratory to check for possible visible anomalies on their surfaces, and were subsequently subjected to laboratory tests to determine the mechanical properties such as compressive strength and elasticity modulus. Chemical and microstructural analyses of the concrete were then carried out, in addition to the reconstitution of the mix design and determination of their pH. The concrete were also underwent internal inspections before the microstructural analyses, and the last were scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS) and X-ray diffraction (XRD) in order to diagnose deterioration. Aggregates extracted from concrete cores along with the rocky material of the same origin were also subjected to chemical and mineralogical analyses. The concrete from Corumbá HPP was found to be sound, but in the concretes from the other HPPs it was proved the incidence of AAR and sulfate attack simultaneously, and in some cases, with evidences that the attack by sulfates results from the oxidation of sulfide minerals in the aggregates. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

La utilización de agregados reciclados en la construcción está fundamentada principalmente en motivos de índole medioambiental, debido a la generación de grandes volúmenes de desechos que hacen necesario la disposición de grandes superficies para el vertido de los mismos. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en la evaluación de diferentes propiedades tales como granulometría, densidad, absorción, material que pasa el tamiz IRAM 75 μm y durabilidad por ataque con sulfato de sodio, determinadas en agregados finos constituidos por combinación de arena silícea de río y distintos porcentajes de agregados finos reciclados (20, 30 y 40% en peso) provenientes de la trituración de hormigones. Las propiedades obtenidas en cada combinación de agregados son comparadas con las determinadas sobre combinaciones de arena de río y los mismos porcentajes de arena natural de trituración granítica. De los resultados obtenidos surge que las combinaciones con agregados finos reciclados presentan mayor absorción, perdida de peso por ataque con sulfato de sodio y material que pasa el tamiz IRAM 75 μm, y menor densidad que las mezclas con arena de trituración granítica, presentando sendos tipos de mezclas curvas granulométricas similares., The use of recycled aggregates in the construction industry is based primarily on the basis of environmental reasons, due to the need for large areas to dispose large volumes of waste generated. In this paper, the results of the evaluation of different properties such as particle size distribution, specific gravity, absorption, material finer than 75 microns, and durability with sodium sulphate attack, determined in fine aggregates constituted by combining siliceous river sand and different percentages of recycled fine aggregates (20, 30 and 40% by weight), obtained from the crushing concretes, are presented. The properties obtained for each combination of aggregates are compared with those determined for combinations of river sand and crushing granite sand in the same percentages. The obtained results show that the recycled fine aggregate combinations present higher absorption, weight loss of sodium sulphate attack and material finer than 75 microns, and lower specific gravity than combinations with granite crushing sand, presenting similar particle size distributions in both types of mixtures., Facultad de Ingeniería, Laboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigación Tecnológica

En los últimos tiempos se ha informado sobre el riesgo de un ataque de sulfatos en los cementos con material calcáreo (CPF) debido a la formación de thauma-sita. En el presente trabajo se presentan los resultados de morteros conteniendo 0 y 20% de material calcáreo en solución de Na2SO4 y los resultados obtenidos en pastas de cementos con material calcáreo (0 y 18%) en solución combinada de Na2SO4 y MgSO4 a temperaturas de 5 y 20 ºC. Para predecir las condiciones que llevan a la formación de thaumasita en estos cementos se realizó el estudio de los perfiles por medio de la técnica de DRX. Los resultados muestran que la thaumasi-ta se forma luego que el ataque produce la fisuración por ettringita y una masiva deposición de yeso la cual produce la inestabilidad del CSH. Este proceso se ve favorecido por la presencia de material calcáreo, el cual aumenta la penetración de iones agresivos debido al incremento de la relación a/c efectiva en la pasta o en el mortero. Por último, la baja temperatura también acelera el ataque. In recent times, the risk of sulfate attack in limestone filler cements (CPF) due to the formation of thaumasite has been reported. This paper presents the results of mortars containing 0 and 20% of calcareous material in Na2SO4 solution and the results in cement pastes with lime (0 and 18%) in a combined solution of Na2SO4 and MgSO4 at temperatures of 5 and 20 ºC. To predict the conditions leading to the formation of thaumasite, the survey on profiles was conducted through the DRX technique. Results show that thaumasite is formed when the attack produces ettringite cracking and massive deposition of gypsum, this producing CSH instability. This process is facilitated by the presence of lime, which increases the penetration of aggressive ions due to the increase in the effective w/c ratio in the paste or mortar. Finally, low temperatures also speed up the attack.

En los últimos tiempos se ha informado sobre el riesgo de un ataque de sulfatos en los cementos con material calcáreo (CPF) debido a la formación de thauma-sita. En el presente trabajo se presentan los resultados de morteros conteniendo 0 y 20% de material calcáreo en solución de Na2SO4 y los resultados obtenidos en pastas de cementos con material calcáreo (0 y 18%) en solución combinada de Na2SO4 y MgSO4 a temperaturas de 5 y 20 ºC. Para predecir las condiciones que llevan a la formación de thaumasita en estos cementos se realizó el estudio de los perfiles por medio de la técnica de DRX. Los resultados muestran que la thaumasi-ta se forma luego que el ataque produce la fisuración por ettringita y una masiva deposición de yeso la cual produce la inestabilidad del CSH. Este proceso se ve favorecido por la presencia de material calcáreo, el cual aumenta la penetración de iones agresivos debido al incremento de la relación a/c efectiva en la pasta o en el mortero. Por último, la baja temperatura también acelera el ataque.

A necessidade de encontrar um cimento plenamente resistente aos sulfatos e que também seja ambientalmente sustentável levou a que se analisasse o comportamento de um cimento sulfoaluminato-belítico (SAB) frente a um ataque severo por sulfato de sódio e por sulfato de magnésio, ambos sujeitos a várias temperaturas. Efectuou-se a comparação das amostras atacadas pelos diferentes tipos de sulfato com outras intactas da mesma idade e submetidas às mesmas temperaturas do ensaio. Os resultados mostram que o ataque dos sulfatos não foi mais severo nas amostras curadas a baixas temperaturas, e que o ataque do sulfato de magnésio foi o que mostrou ser mais agressivo.