Avaliação da influência da mineralogia do agregado graúdo no comportamento do concreto submetido a altas temperaturas

Abstract

Os agregados compõem mais da metade do volume do concreto, e suas características influenciam diretamente nas propriedades do mesmo. O efeito da temperatura no agregado varia de acordo com a sua composição mineralógica. Por esta razão, quando exposto a altas temperaturas, a deterioração do concreto é atribuída, essencialmente, a mudanças físico químicas na pasta de cimento, alterações nas propriedades dos agregados e incompatibilidade térmica entre ambos. De um modo geral, as normativas vigentes apresentam prescrições do comportamento residual do concreto após exposição a altas temperaturas, mas, em virtude dos avanços na ciência, vê-se a necessidade de explorar o desempenho mecânico de outros materiais e outras classes de concreto, avaliando a correlação entre a reação dos materiais e da estrutura em situação de incêndio. Neste contexto, este trabalho verificou a influência de três diferentes mineralogias do agregado graúdo no comportamento mecânico residual do concreto submetido a altas temperaturas. Foram produzidos concretos com diferentes mineralogias de agregados graúdos, optou-se por utilizar amostras de granito, basalto e calcário, devido a sua incidência no estado do Rio Grande do Sul. Utilizaram-se dois traços de concreto, para avaliar o comportamento em diferentes resistências. O traço e a relação água/cimento do concreto permaneceram constantes, variando apenas o tipo de agregado graúdo utilizado. Os corpos de prova foram expostos a altas temperaturas (300 °C, 600 °C e 900 °C), a taxa de aquecimento adotada foi de 1 °C/min. Foram realizadas avaliações da resistência à compressão, do módulo de elasticidade e da difração de Raios-X (DRX). Os resultados mostram que o tipo de mineralogia do agregado graúdo tem influência significativa sobre o comportamento residual do concreto após exposição a altas temperaturas, ratificando a importância de as normatizações vigentes contemplarem uma maior variedade de tipos de concreto e mineralogias de agregado em suas prescrições.

Aggregates compose more than half of the concrete volume, and their characteristics directly influence its properties. The effect of temperature on the aggregate changes according to its mineralogical composition. For this reason, when exposed to high temperatures, the concrete deterioration is essentially attributed to physicochemical changes in the cement paste, alterations in the properties of the aggregates and thermal incompatibility between both. In general, current regulations present prescriptions for the residual behavior of concrete after exposure to high temperatures, but, due to advances in science, there is a need to explore the mechanical performance of other materials and other classes of concrete, assessing the correlation between the reaction of materials and structure in a fire situation. In this context, this study verified the influence of three different mineralogies of coarse aggregate on the residual mechanical behavior of concrete subjected to high temperatures. Concretes were produced with different coarse aggregates mineralogies, owing to their incidence in the state of Rio Grande do Sul. The mix and the water to cement ratio of the concrete remained constant, varying only the type of coarse aggregate used. The specimens were exposed to high temperatures (300 °C, 600 °C and 900 °C), the heating rate adopted was 1 °C/min. Evaluations were carried out for compressive strength, elasticity modulus, and X-ray diffraction (XRD). The results show that the type of coarse aggregate mineralogy has a significant influence on the residual behavior of the concrete after exposure to high temperatures, confirming the importance of current standards to include in their prescriptions a greater variety of types of concrete and aggregate mineralogy.