Análise da vida útil concreto armado sob exposição ao sulfato de amônio

Resumo

A exposição do concreto armado ao sulfato de amônio pode comprometer significativamente sua durabilidade e reduzir sua vida útil. Este estudo teve como objetivo analisar matematicamente a vida útil de concretos armados expostos ao sulfato de amônio, considerando diferentes estratégias de proteção, constituídas pela adição de sílica ativa (SA) e pela aplicação dos tratamentos de superfície TS28 e TS40. A estimativa da vida útil foi realizada por meio de modelos matemáticos, considerando como critérios de desempenho a perda de seção das armaduras e a abertura de fissuras no concreto. Foram empregados os modelos propostos por Andrade (1993) e Stewart (1998). Os resultados demonstraram aumento da vida útil estimada com a utilização das estratégias de proteção, destacando-se o tratamento TS40. Nas amostras sem sílica ativa, o tempo para atingir 10% de perda de seção aumentou de 7,3 para 13,0 anos com TS40, segundo Andrade, e de 14,4 para 25,8 anos, segundo Stewart. A associação entre sílica ativa e TS40 apresentou o melhor desempenho, atingindo 26,8 e 53,1 anos para 10% de perda de seção, conforme os modelos de Andrade e Stewart, respectivamente. Para o limite de abertura de fissura de 0,2 mm, essa mesma condição apresentou tempos estimados de 3,5 e 6,8 anos. Os resultados evidenciam que a modelagem matemática permite estimar e comparar a vida útil de diferentes sistemas de proteção, demonstrando a contribuição da sílica ativa e, principalmente, do tratamento TS40 para o aumento da durabilidade do concreto armado exposto ao sulfato de amônio.

Palavra-chave: vida útil; sulfato de amônio; tratamento de superfície; concreto armado.

Abstract

The exposure of reinforced concrete to ammonium sulfate can significantly compromise its durability and reduce its service life. This study aimed to mathematically analyze the service life of reinforced concrete exposed to ammonium sulfate, considering different protection strategies, including silica fume (SF) addition and the application of TS28 and TS40 surface treatments. Service life was estimated using mathematical models, considering reinforcement cross-section loss and concrete cracking as performance criteria. The models proposed by Andrade (1993) and Stewart (1998) were applied. The results demonstrated an increase in the estimated service life with the use of protective strategies, with TS40 showing the best performance. For specimens without silica fume, the estimated time to reach 10% reinforcement cross-section loss increased from 7.3 to 13.0 years with TS40 according to Andrade’s model, and from 14.4 to 25.8 years according to Stewart’s model. The combination of silica fume and TS40 showed the best overall performance, reaching 26.8 and 53.1 years for 10% cross-section loss according to the Andrade and Stewart models, respectively. For a crack width limit of 0.2 mm, the same condition resulted in estimated times of 3.5 and 6.8 years. The results demonstrate that mathematical modeling enables the estimation and comparison of the service life of different protection systems, highlighting the contribution of silica fume and, particularly, TS40 surface treatment to improving the durability of reinforced concrete exposed to ammonium sulfate.

Keywords: service life; ammonium sulfate; surface treatment; reinforced concrete.

Resumen

 La exposición del hormigón armado al sulfato de amonio puede comprometer significativamente su durabilidad y reducir su vida útil. Este estudio tuvo como objetivo analizar matemáticamente la vida útil de estructuras de hormigón armado expuestas al sulfato de amonio, considerando diferentes estrategias de protección, constituidas por la adición de sílice activa (SA) y la aplicación de los tratamientos superficiales TS28 y TS40. La estimación de la vida útil se realizó mediante modelos matemáticos, considerando como criterios de desempeño la pérdida de sección de las armaduras y la apertura de fisuras en el hormigón. Se emplearon los modelos propuestos por Andrade (1993) y Stewart (1998). Los resultados demostraron un aumento de la vida útil estimada con la utilización de las estrategias de protección, destacándose el tratamiento TS40. En las muestras sin sílice activa, el tiempo necesario para alcanzar 10% de pérdida de sección aumentó de 7,3 a 13,0 años con TS40, según Andrade, y de 14,4 a 25,8 años, según Stewart. La combinación de sílice activa y TS40 presentó el mejor desempeño, alcanzando 26,8 y 53,1 años para 10 % de pérdida de sección, según los modelos de Andrade y Stewart, respectivamente. Para el límite de apertura de fisuras de 0,2 mm, esta misma condición presentó tiempos estimados de 3,5 y 6,8 años. Los resultados evidencian que la modelización matemática permite estimar y comparar la vida útil de diferentes sistemas de protección, demostrando la contribución de la sílice activa y, principalmente, del tratamiento TS40 al aumento de la durabilidad del hormigón armado expuesto al sulfato de amonio.

Palabras clave: vida útil; sulfato de amonio; tratamiento superficial; hormigón armado.