Estudo comparativo da aderência de vergalhões de aço e de materiais compósitos ao concreto com alta salinidade, utilizando técnicas de imagem por raios x coletadas in-situ

Abstract

O uso de areia salgada na mistura de concretos para construção civil tem crescido especialmente em locais onde existe escassez do produto. Contudo, essa salinidade ataca diretamente os vergalhões de aço nas estruturas de concreto armado, ocasionando problemas de corrosão. Uma alternativa é a utilização de vergalhões de materiais compósitos, que muitas vezes apresentam resistência mecânica igual ou superior ao aço, com a vantagem de não estarem sujeitos à corrosão. Geralmente, tais vergalhões são fabricados com fibras (basalto, vidro ou carbono) em uma matriz polimérica (resina epoxi). Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo de amostras de concreto armado (corpos de prova), submetidos ao ensaio “pull-out”, do qual é possível obter informações da aderência entre o concreto e os vergalhões inseridos nos corpos de prova. As propriedades dos vergalhões utilizados foram verificadas por medidas de difração de raios X, microscopia eletrônica (imagem e espectroscopia - EDS) e por ensaio de tração. Para cada tipo de vergalhão (Aço CA-50, Fibra de basalto e Fibra de vidro) foram produzidos corpos de prova em dois conjuntos: i) O primeiro contendo concreto com adição de cloreto de sódio (sal) e; ii) O segundo contendo concreto sem adição de cloreto de sódio. Os ensaios “pull-out” foram realizados em diferentes estágios de envelhecimento (63, 217 e 315 dias) após a moldagem dos corpos de prova. Os resultados obtidos mostram que a aderência entre os materiais diminui para os corpos de prova moldados com vergalhões de aço e concreto com adição sal (cerca de 20% em 315 dias), devido principalmente ao processo corrosivo. Esta diminuição da aderência não foi observada nos corpos de prova moldados com vergalhões de materiais compósitos (Fibra de basalto e Fibra de vidro). Os resultados também mostram que os vergalhões de Aço CA-50 suportam em média uma tensão de aderência superior (cerca de 30%) comparado aos vergalhões de materiais compósitos. Das radiografias realizadas in-situ foi possível extrair algumas informações importantes, tais como, locais de máxima compressão do concreto antes da perda de aderência, aparecimento de fissuras longitudinais e, o momento exato que ocorre a perda de aderência entre o vergalhão e o concreto.

The use of salty sand in the concrete mixture for building construction has grown especially in places where there is absence of regular sand. However, the salinity attacks the steel rebar in reinforced concrete structures, resulting in corrosion problems. An alternative is to use composite material rebars, which shows similar or superior mechanical strength compared to steel rebar and are not strongly affected by corrosion. Usually, theses rebars are manufactured with fibers (basalt, glass or carbon) in a polymer matrix (Epoxy resin). In this work, reinforced concrete samples (test samples) with and without addition of salt (sodium chloride), molded with different rebars (CA-50 Steel, Basalt Fiber and Glass Fiber), were submitted to the pull-out tests in order to take bonding information between the concrete and the rebar. The pull-out tests were performed at different ages (63, 217 and 315 days) after the molding. The results showed a bonding loss (about 20% in 315 days) for the test samples molded with steel rebar and salty concrete. This bonding loss was not observed in test samples molded with composite rebars (basalt fiber and glass fiber). Also, it was possible to detect that the CA-50 steel rebar supports higher bond strengths (~ 30% higher) compared to the composite rebars. Indeed, with in-situ radiographies, was possible to extract different information such as: i) locations of maximum concrete compression before the bonding loss; ii) appearance of longitudinal cracks and; iii) the exact moment of bonding loss between rebar and concrete. At last, the rebar properties were checked by tests of conformance, including X- ray diffraction, electron microscopy (imaging and spectroscopy - EDS) and stress-strain. Keywords: salty-sand concrete, bonding, composite material rebars, pull-out test, in-situ” radiography