Correlação entre argamassas e betões com base em análise reométrica

O presente trabalho teve como objetivo principal estudar a correlação no estado fresco e no estado endurecido entre argamassas e betões com pozolanas, nomeadamente, um metacaulino e uma diatomite. Este trabalho procurou também otimizar a utilização dos materiais pozolânicos na produção de argamassas e betões. O estudo do comportamento reológico inicia-se com a avaliação da argamassa padrão e do betão padrão, utilizando para tal reómetros adequados a cada material. O comportamento reológico das argamassas com pozolanas foi analisado em função do comportamento da argamassa padrão. Verificou-se que é possível ajustar o comportamento reológico de argamassas com pozolanas ao comportamento da argamassa padrão e, deste modo, obter-se também betões correspondentes (com pozolanas) dentro do intervalo de trabalhabilidade pretendido e pré-definido para o betão padrão. Também foi possível concluir que, até um determinado teor de material pozolânico, se verificava uma correlação entre os parâmetros reológicos (viscosidade e tensão de cedência) das argamassas e os seus betões correspondentes. Na caracterização das argamassas e betões no estado endurecido, verificou-se a existência de uma correlação entre a resistência à compressão das argamassas e as resistências dos betões correspondentes para a maioria das formulações. Quando o ajuste de trabalhabilidade foi efetuado através da alteração do teor de água, apenas as formulações com metacaulino apresentavam uma relação linear entre as resistências das argamassas e a dos betões correspondentes. Usando um agente redutor de água de amassadura para o ajuste de trabalhabilidade, as formulações com metacaulino continuam a apresentar uma relação linear entre as resistências das argamassas e as resistências dos betões. As formulações mistas, com metacaulino e diatomite, também apresentam uma relação linear entre o valor das resistências das argamassas e dos betões. As composições com diatomite não mostram esta relação linear entre a resistência das argamassas e a resistência dos betões, embora exista uma correlação entre elas. O estudo de algumas propriedades no estado endurecido de betões mostrou que a utilização de água como elemento de ajuste de trabalhabilidade diminui sempre a resistência à compressão dos betões com o aumento do teor em pozolana. O uso de um agente redutor de água de amassadura, principalmente no caso da utilização do metacaulino, aumenta a resistência dos betões face ao padrão devido à sua maior reatividade pozolânica relativamente à diatomite. Estas tendências para os resultados observados na resistência mecânica foram também visíveis no módulo de elasticidade e justificáveis pela evolução da microestrutura avaliada conjuntamente por porosimetria, análises térmicas e microscopia eletrónica de varrimento. Finalmente, no estudo da influência dos materiais pozolânicos sobre a durabilidade dos betões, especificamente sobre a resistência à penetração de cloretos, ambas as pozolanas mostraram um efeito bloqueador à penetração de cloretos e, também aqui esse efeito foi mais evidente em composições com metacaulino e na presença de um agente redutor de água de amassadura.

This work´s main goal was to study the correlation in the fresh and hardened state between mortars and concretes containing pozzolans, namely, a metakaolin and diatomite. This study also sought to optimize the use of pozzolanic materials in the production of mortar and concrete. The study of the rheological behavior began with the evaluation of a reference mortar and a reference concrete using specific rheometers, appropriate for each material. The rheological behavior of mortars with pozzolans was analyzed as a function of the behavior of the reference mortar. It was found that it is possible to adjust rheological properties of mortars with pozzolans to the behavior of the reference mortar and so also obtain the corresponding concrete (with pozzolans), within the range of desired workability that was pre-set for the standard concrete. It was also concluded that up to a certain amount of pozzolanic material a correlation is verified between the rheological parameters (viscosity and yield stress) of mortars and their correspondent concretes. The characterization of the mortars and concretes in the hardened state showed that there is a correlation between the compressive strength of the mortars and related concretes for most formulations. When the workability adjustment was made by changing the water content, only formulations with metakaolin showed a linear relationship between the mortars strength and its related concretes strength. Using a water reducing agent to adjust workability, formulations with metakaolin still show a linear relationship between the mortars and concretes mechanical strength. The mixed formulations, with metakaolin and diatomite, also exhibit a linear strength relationship between the mortars and concretes. The diatomite based compositions do not show this linear strength relationship, although there is a correlation between the mortar and concrete. The study of some concrete properties in the hardened state showed that the use of water for workability adjustment always decreases the compressive strength of concrete when the pozzolan content is increased. The use of a water reducing agent, especially in the case of metakaolin, also increases the concrete strength relative to the reference, due to its higher pozzolanic reactivity compared to the diatomite. This trend in the mechanical strength results were also visible in the elastic modulus and were justified by the evolution of the microstructure, evaluated jointly by porosimetry, thermal analysis and scanning electron microscopy. Finally, in studying the influence of pozzolanic materials on the durability of concretes, particularly the resistance to penetration of chlorides, both pozzolans showed a blocking effect to the chloride penetration and, also here, this effect was most evident in compositions containing metakaolin and the water reducing agent.

Doutoramento em Engenharia Civil