Transport capacity of chloride ions in concretes with mineral additions used in Brazil

  • Maria Silva Freitas Universidade Federal de Paraíba – UFPB, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa https://orcid.org/0000-0002-9734-4242
  • Gibson Rocha Meira Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba – IFPB, Departamento de Construção Civil, João Pessoa
Keywords: concrete, chlorides, additions, diffusion, resistivity

Abstract

The objective of this work is to study the chloride ions transport capacity in concretes with additions of metakaolin and fly ash. For this purpose, tests of surface electrical resistivity and chloride ion diffusion (NT Build 443) were performed. As a result, it was observed that the use of the adopted additions was efficient to delay the ingress of chloride ions, reducing the diffusion coefficient of chlorides - Dns and increasing in surface electrical resistivity - ρ in the studied materials. The general relationship between Dns and ρ for the studied concretes can be expressed by Dns = 2,7E-7*  and the relationship between chlorides accumulated into concrete and surface electrical resistivity can be expressed by Clacum = 4,09-0,20945𝜌.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Abreu, A. G. (1998), "Efeito das adições minerais na resistividade elétrica de concretos convencionais", Dissertação de mestrado em engenharia civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.p. 142.

Al-Sodani, K. A., Al-Zahrani, M. M., Maslehuddin, M., Al-Amoudi, O. S. B., Al-Dulaijan, S. U. (2021), Chloride diffusion models for Type I and fly ash cement concrete exposed to field and laboratory conditions. Marine Structures. 76: 1-14. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2020.102900.

Andrade, C. e D’ANDREA, R. (2011), La resistividad elétrica como parámetro del control del hormigón y de su durabilidad. Revista ALCONPAT. 1(2):90–98. https://doi.org/10.21041/ra.v1i2.8.

Andrade, C., N. Rebolledo, Castillo, A., Tavares, F., Pérez, R., Baz, M. (2014), Evaluación de mezclas de hormigón para el nuevo canal de Panamá mediante la medida de la resistividad y de la resistencia a la difusión de cloruros. Revista ALCONPAT. 4:100–115. https://doi.org/10.21041/ra.v4i2.1.

Andrade, C. (2018), Design and evaluation of service life through concrete electrical resistivity. Revista ALCONPAT. 8(3):264–279. https://doi.org/10.21041/ra.v8i3.349.

https://doi.org/10.1016/0008-8846(93)90023-3.

Andrade, J. J. De O. (1997), "Durabilidade das estruturas de concreto armado: análise das manifestações patológicas nas estruturas no estado de Pernambuco", Dissertação de mestrado em engenharia civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, p. 151.

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2005). NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos - determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de janeiro.

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2015). NBR 12653: Materiais Pozolânicos - Requisitos. Rio de janeiro.

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2015). NBR 5751: Materiais pozolânicos - Determinação da atividade pozolânica com cal aos 7 dias. Rio de Janeiro.

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2018). NBR 16697: Cimento Portland - Requisitos. Rio de Janeiro.

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2019). NBR 7215 - Cimento Portland ― Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro.

ASTM International. (2007). ASTM C 114-07: Standard test methods for chemical analusis of hydraulic cement. Disponível em: https://www.academia.edu/43310619/Standard_Test_Methods_for_Chemical_Analysis_of_Hydraulic_Cement_1. Acessado em: 09-02-22.

Cabral, A. E. B. (2000), "Avaliação da eficiência de sistemas de reparo no combate à iniciação e à propagação da corrosão do aço induzida por cloretos", Dissertação de mestrado em engenharia civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, p. 187.

Cady, P. D. (1985), Bridge Deck Rehabilitation Decision Making. Transportation Research Record. 1035:13–20. Disponível em: https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1985/1035/1035-002.pdf. Acessado em: 13-03-22.

Cheng, S., Shui, Z., Sun, T., Yu, R., Zhang, G., e Ding, S. (2017). (2017), Effects of fly ash, blast furnace slag and metakaolin on mechanical properties and durability of coral sand concrete. Applied Clay Science, 2017. v. 141, p. 111–117. https://doi.org/10.1016/j.clay.2017.02.026.

Costa, A. e Appleton, J. (2007), Análise da penetração de cloretos em estruturas de betão armado expostas ao ambiente marítimo. Revista Portuguesa de Engenharia de Estrutura. 46:3–13. Disponível em: http://www.civil.ist.utl.pt/~cristina/GDBAPE/Artigos/RN12.pdf. Acessado em: 15-03-2022.

Crank, J. (1975), "The mathematics of diffusion." Oxford university press. p. 421.

Dal Molin, D. C. C. (1988), "Fissuras em estruturas de concreto armado: análise das manifestações típicas e levantamentos de caos ocorridos no estado do Rio Grande do Sul", Dissertação de mestrado em engenharia civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, p. 238.

Ferreira, P. R. R. (2015), "Análise da indução da corrosão por cloretos em concretos armados com adição de resíduo de tijolo moído a partir de ensaios acelerados", Dissertação de mestrado em engenharia civil, Universidade Federal do Pernambuco, Recife, p. 229.

Figueiredo, C. P., Santos, F. B., Cascudo, O., Carasek, H., Cachim, P., e Velosa, A. (2014), O papel do metacaulim na proteção dos concretos contra a ação deletéria de cloretos. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. 7(4):685–708. https://doi.org/10.1590/S1983-41952014000400008.

Gans, P. S., Lima, M. G., Ditzel, L. F. S., & Junior, R. A. M. (2017), Resistividade Elétrica Superficial : Efeito da Escória de Alto Forno no Concreto. Revista Técnico-Científica. 1–11. https://doi.editoracubo.com.br/10.4322/2SPPC.2017.002.

Hansen, E. Ø., Iskau, M. R., e Hasholt, M. T. (2016), Chloride Ingress in Concrete with Different Age at Time of First Chloride Exposure. Nordic Concrete Research, 55(2), 9-26. Disponível em: https://core.ac.uk/download/pdf/84002601.pdf. Acessado em: 10-05-22.

Helene, P. R. L. (1993), "Contribuição ao estudo da corrosão em armadura de concreto armado", Tese de doutorado em engenharia civil, Universidade de São Paulo, São Paulo, p. 248.

Liu, J., Tang, K., Qiu, Q., Pan, D., Lei, Z., e Xing, F. (2014), Experimental investigation on pore structure characterization of concrete exposed to water and chlorides. Materials, 6(9):6646–6659. https://doi.org/10.3390/ma7096646

Liu, J., Qiu, Q., Chen, X., Wang, X., Xing, F., Han, N., e He, Y. (2016), Degradation of fly ash concrete under the coupled effect of carbonation and chloride aerosol ingress. Corrosion Science, 112:364–372.

1016/j.corsci.2016.08.004.

Luping, T. e Nilsson, L. O. (1993), Chloride binding capacity and binding isotherms of OPC pastes and mortars. Cement and concrete research, 23(2), 247-253. https://doi.org/10.1016/0008-8846(93)90089-R.

Maes, M., Gruyaert, E. e Belie, N. (2013), Resistance of concrete with blast-furnace slag against chlorides , investigated by comparing chloride profiles after migration and diffusion. Materials and Structures. 89–103. https://doi.org/10.1617/s11527-012-9885-3

Medeiros-Junior, R. A., Lima, M. G., Medeiros, M. H. F., e Real, L. V. (2014), Investigação da resistência à compressão e da resistividade elétrica de concretos com diferentes tipos de cimento. Revista ALCONPAT. 4(2):116–132. https://doi.org/10.21041/ra.v4i2.21.

Medeiros-Junior, R. A. e Gans, P. S. (2017), Efeito da adição de pozolana na resistividade elétrica superficial do concreto. Revista de Engenharia e Pesquisa Aplicada. 2(3):14–23. http://orcid.org/0000-0003-4879-4869

Meira, G. R. (2004), "Agressividade por cloretos em zona de atmosfera marinha frente ao problema da corrosão em estruturas de concreto armado", Tese de doutorado em engenharia civil, Universidade Federal De Santa Catarina, Florianópolis, p. 368.

Meira, G. R. (2017), "Corrosão de armaduras em estruturas de concreto armado: fundamentos, diagnóstico e prevenção". João Pessoa, IFPB, p. 130.

Meira, G. R e Ferreira, P. R. R. (2019), Revisão sobre ensaios acelerados para indução da corrosão desencadeada por cloretos em concreto armado. Ambiente Construído. 19 (4): 223–248. https://doi.org/10.1590/s1678-86212019000400353.

Meira, G. R., Ferreira, P. R., Freitas, M. S., e Andrade, C. (2020), “Behaviour of Surface Chloride Concentration in Concretes Subjected to Field Exposure in Marine Atmosphere Zone”. In XV International Conference on Durability of Building Materials and Components. eBook of Proceedings. Barcelona: CIMNE. Barcelona. DOI: https://doi.org/10.23967/dbmc.2020.203.

Mendes, M. V. A. S. (2009), "Avaliação das propriedades de transporte de massa em concretos contendo adições minerais", Dissertação de mestrado em Geotecnia e Construção Civil, a Universidade Federal de Goiás, Goiânia, p. 175.

Moffatt, E. G., e Thomas, M. D. A. (2018), Performance of 25-year-old silica fume and fly ash lightweight concrete blocks in a harsh marine environment. Cement and Concrete Research, 113, 65-73. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.07.004

Neto, D. M. (2018), “Desempenho de Concretos com Altos Teores de Cinza Volante em Substituição ao Cimento Portland, Dissertação de mestrado em Engenharia Civil, Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville, p. 130. Disponível em: https://www.udesc.br/arquivos/cct/id_cpmenu/706/2018_12_06_D_cio_Marcon_Neto_15625993911732_706.pdf. Acessado em 15/02/22.

NT BUILD 443. (1995). NT BUILD 443 - Concrete , Hardened: Accelerated Chloride Penetration. Nordtest method.

Rasheeduzzafar, S. S., Al-Saadoun, S. S. e Al-Gahtani, F. H. D. (1990), Effect of tricalcium aluminate content of cement on corrosion of reinforcing steel in concrete. Cement and Concrete Research. 20(5):723–38. https://doi.org/10.1016/0008-8846(90)90006-J.

RILEM Recommendation. (2002 a). TC 178-TMC : Analysis of water soluble chloride content in concrete. Materials and Structures, pp. 586–588.

RILEM Recommendation. (2002 b). TC 178-TMC: Analysis of total chloride content in concrete. Materials and Structures. pp. 583–585.

Santor, M. S., Gastaldini, A. L. G., Crauss, C., dos Santos, G. T., & Rossini, F. C. (2012), Influência de materiais pozolânicos na resistividade elétrica do concreto. Revista ALCONPAT, 2(1):47–57. https://doi.org/10.21041/ra.v2i1.26.

Santos, L. (2006), "Avaliação da resistividade elétrica do concreto como parâmetro para a previsão da iniciação da corrosão induzida por cloretos em estruturas de concreto", Dissertação de mestrado em engenharia civil, Universidade Nacional de Brasília, Brasília, p. 161.

Stanish, K. D., Hooton, R. D., e Thomas, M. D. A. (1997), “Testing the Chloridde penetration resistance of concrete: a literature review”. Department of Civil Engineering, University of Toronto, Canada, 1–34. https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/35971.

Thomas, M. D. A., Hooton, R. D., Scott, A., & Zibara, H. (2012), The effect of supplementary cementitious materials on chloride binding in hardened cement paste. Cement and Concrete Research. 42 (1), 1–7. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.01.001.

Valipour, M., Pargar, F., Shekarchi, M., Khani, S., & Moradian, M. (2013), In situ study of chloride ingress in concretes containing natural zeolite ,metakaolin and silica fume exposed to various exposure conditions in a harsh marine environment. Construction and Building Materials. 46: 63–70. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.03.026

Zibara, H., Hooton, R. D., Thomas, M. D. A., & Stanish, K. (2008), Influence of the C / S and C / A ratios of hydration products on the chloride ion binding capacity of lime-SF and lime-MK mixtures. Cement and Concrete Research. 38: 422–426. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.08.024.

Published
2022-12-28
How to Cite
Silva Freitas, M., & Meira, G. R. (2022). Transport capacity of chloride ions in concretes with mineral additions used in Brazil. Revista ALCONPAT, 13(1), 61 - 79. https://doi.org/10.21041/ra.v13i1.603