O papel do metacaulino na proteção do betão contra a ação dos cloretos

Abstract

O metacaulino é uma pozolana cada vez mais utilizada como substituição do cimento Portland no betão com o objetivo de melhorar a durabilidade das estruturas, exercendo um papel na proteção contra a ação dos cloretos. Neste trabalho avalia-se a substituição de 10% da massa de cimento Portland num betão de traço comercial com resistência à compressão fck=30MPa. Com base em estudos já efetuados, sabe-se que para a percentagem de substituição considerada, a adição mineral de metacaulino promove um aumento da resistência mecânica do betão. Assim, além da mistura de referência, sem metacaulino, foram preparadas mais duas misturas com o objetivo de perceber a influência do metacaulino para betões da mesma faixa de resistência mecânica. Para avaliar as propriedades mecânicas dos diferentes tipos de betão considerados, foram realizados ensaios de compressão axial. A estrutura porosa das diferentes misturas foi avaliada através do ensaio de porosidade aberta. Realizou-se a aspersão de nitrato de prata nos provetes atacados por cloretos para se obter uma indicação do avanço da frente de cloretos pela matriz cimentícia. Por último, levaram-se a cabo ensaios de difração de raios-x e microscopia eletrónica de varrimento para verificar as potencialidades do metacaulino na fixação de cloretos na forma de Sal de Friedel e perceber as diferenças na estrutura resultante das diferentes misturas. Conclui-se que a substituição de cimento por metacaulino no betão tem um efeito positivo na diminuição da difusão de iões cloretos, quer pelo efeito de refinamento da estrutura porosa, quer pela capacidade de promover o aumento da formação de cloroaluminato de cálcio (sal de Friedel). O metacaulino mostra-se assim um agente eficaz na proteção do betão contra os efeitos prejudiciais dos cloretos.Com os resultados obtidos foi também possível concluir que é possível uma redução do consumo de cimento por substituição com metacaulino, resultando em betões pozolânicos com iguais ou melhores desempenhos que betões formulados apenas com cimento Portland.

Metakaolin is a pozzolan increasingly employed in the replacement of Portland cement in concrete with the aim of improve the structures’ durability, having a role in the protection against the action of chlorides. This study evaluates the replacement of 10% of Portland cement mass with metakaolin, in a commercial concrete formulation with fck=30Mpa. Based on previous studies It’s known that this percentage of mineral addition of metakaolin increases the mechanical strength of concrete. Thus, besides the reference mixture without metakaolin, two more mixes were prepared. To evaluate the mechanical properties of the different types of concrete, axial compression tests were performed. The porous structure of the mixtureswas evaluated by open porosity tests. Specimens attacked by chlorides were sprayed with nitrated silver to obtain an indication of the chlorides advance in the cement matrix. Finally, x-ray diffraction and scanning electron microscopy test were made to check the potential of metakaolin in the combination with chlorides in the form of Friedel’s salt and to see the differences in the resulting structure from the different mixtures. It is conclude that the replacement of cement by metakaolin in concrete has a positive effect in reduction of chloride ions diffusion, by refining the pore structure and also by the ability to promote increased formation of Calcium chloroaluminate (Friedel’s salt). Metakaolin is an effective agent in protecting concrete against the damaging effects of chlorides. The obtained results leads to the conclusion that it is possible to reduce the consumption of cement in concrete by replacement with metakaolin, resulting in pozzolanic concretes with equal or better performance than regular Portland cement concretes.