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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede2.unicap.br:8080/handle/tede/1283
Tipo do documento: Dissertação
Título: Diagnostic of concrete samples extracted from pile caps affected by internal swelling reactions.
Autor: Nascimento, Nicole Pamela da Silva 
Primeiro orientador: Silva, Fernando Artur Nogueira
Primeiro membro da banca: Oliveira, Joaquim Teodoro Romão de
Segundo membro da banca: Tahlaiti, Mahfoud
Terceiro membro da banca: Khelidj, Abdelhafid
Resumo: Due to the early deterioration of pile cap foundations in residential buildings and bridges in the Metropolitan Region of Recife, several studies have been conducted over the past decade to diagnose the problem and to discover the reasons for this process and to stabilize measures implemented that can provide an acceptable level of performance of such elements. In this master's research, samples taken from a pile cap block of a residential building built about ten years ago were studied. Laboratory tests were performed to evaluate the mechanical and transport properties of concrete samples, as well as their physical and chemical composition using advanced analyses. The tests performed were: compressive strength, static and dynamic modulus of concrete elasticity, apparent porosity, gas permeability, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and raman spectroscopy. Visually it was possible to identify some evidences, such as: cracks in map in the foundation surface, white stains in the aggregates, silico-alkaline gel edges, cracks in the aggregate, leaching, stains around the aggregates, white material deposited in the voids and pores completely filled with ettringite crystals. The problem of the extensive cracking in the pile cap foundation had its origin in the delayed ettringite formation, possibly coming from a high heat of hydration coming from the concreting of the large volume of concrete. The mechanisms that caused damage to the investigated pile cap blocks were the internal expansion reactions, mainly the alkali-aggregate reaction and the delayed ettringite formation. The presence of crystalline products of the alkali-aggregate reaction was proven through physical-chemical analyses, such as Raman spectroscopy and EDS. As well as the ettringite crystals found in XRD standards, SEM images and the chemical composition of EDS. The values of the mechanical properties of concrete were influenced in different ways by the reactions, namely: the compressive strength of the concrete was not affected by the reactions. On the other hand, the values of the static and dynamic modulus of elasticity of the concrete tend to decrease, about 74% and 53%, respectively. The porosity showed a high value (between 9 and 10%), as well as the concrete permeability (​10​-16 and 10​-15​), determining the negative influence of ISR on the transport properties. Therefore, the methods used have proven to be effective in understanding the problem encountered and have the potential to be used in the design and execution of pile cap blocks.
Abstract: Devido à deterioração precoce dos blocos de fundação em edifícios residenciais e pontes na Região Metropolitana do Recife, vários estudos têm sido realizados na última década para diagnosticar o problema e descobrir as razões para este processo e para estabilizar medidas aplicadas que possam proporcionar um nível de desempenho aceitável de tais elementos. Nesta pesquisa de mestrado, foram estudadas amostras extraídas de um bloco de fundação de um edifício residencial construído há cerca de dez anos. Foram realizados ensaios laboratoriais para avaliar as propriedades mecânicas e de transporte das amostras de concreto, bem como sua composição físico-química utilizando análises avançadas. Os ensaios realizados foram os seguintes: resistência à compressão, módulo estático e dinâmico de elasticidade do concreto, porosidade aparente, permeabilidade a gases, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia raman. Visualmente foi possível identificar algumas evidências, tais como: fissura em mapa na superfície da fundação, manchas brancas nos agregados, bordas de gel sílico-alcalino, fissura no agregado, lixiviação, manchas ao redor dos agregados, material branco depositado nos vazios e poros completamente preenchidos com cristais de etringita. O problema do extenso quadro de fissuração nas fundações teve sua origem na formação de etringita tardia, proveniente possivelmente de um elevado calor de hidratação oriundo da concretagem do grande volume de concreto. Os mecanismos que causaram danos aos blocos de fundações investigados foram as reações de expansão interna, principalmente a reação álcalis agregado e a formação de etringita tardia. Ficou comprovada a presença de produtos cristalinos da reação álcali-agregado através das análises físico-químicas, como espectroscopia Raman e EDS. Assim como os cristais de etringita encontrados nos padrões XRD, nas imagens do SEM e na composição química do EDS. Os valores das propriedades mecânicas do concreto foram influenciados de maneiras diferentes pelas reações, a saber: a resistência à compressão do concreto não foi prejudicada pelas reações. Já os valores do módulo estático e dinâmico de elasticidade do concreto tendem a diminuir, cerca de 74% e 53%, respectivamente. A porosidade apresentou valor elevado (entre 9 e 10%), assim como a permeabilidade do concreto (​10​-16 e 10​-15​), determinando a influência negativa das ISR nas propriedades de transporte. Portanto, os métodos utilizados provaram ser eficazes na compreensão do problema encontrado e têm potencial para serem utilizados no projeto e execução de blocos de fundações.
En raison de la détérioration précoce des fondations sur pieux dans les bâtiments résidentiels et les ponts de la région métropolitaine de Recife, plusieurs études ont été menées au cours de la dernière décennie pour diagnostiquer le problème et découvrir les raisons de ce processus et pour stabiliser les mesures mises en œuvre qui peuvent fournir un niveau acceptable de performance de ces éléments. Dans le cadre de cette recherche de master, des échantillons prélevés sur un bloc de pieux d'un immeuble résidentiel construit il y a une dizaine d'années ont été étudiés. Des tests en laboratoire ont été effectués pour évaluer les propriétés mécaniques et de transport des échantillons de béton, ainsi que leur composition physique et chimique à l'aide d'analyses avancées. Les tests effectués étaient les suivants : résistance à la compression, module d'élasticité statique et dynamique du béton, porosité apparente, perméabilité aux gaz, microscopie électronique à balayage, diffraction des rayons X et spectroscopie Raman. Visuellement, il a été possible d'identifier certaines preuves, telles que : des fissures dans la carte à la surface des fondations, des taches blanches dans les agrégats, des bords de gel silico-alcalin, des fissures dans les agrégats, des lixiviats, des taches autour des agrégats, de la matière blanche déposée dans les vides et des pores complètement remplis de cristaux d'ettringrite. Le problème des fissures étendues dans les fondations des chapeaux de pieux trouve son origine dans la formation tardive de l'ettringite, peut-être due à une forte chaleur d'hydratation provenant du bétonnage du grand volume de béton. Les mécanismes qui ont causé des dommages aux blocs de pieux étudiés sont les réactions d'expansion interne, principalement la réaction alcali-agrégats et la formation retardée d'ettringite. La présence de produits cristallins de la réaction alcali-agrégats a été prouvée par des analyses physico-chimiques, telles que la spectroscopie Raman et l'EDS. De même que les cristaux d'ettringite trouvés dans les étalons XRD, les images MEB et la composition chimique des SDE. Les valeurs des propriétés mécaniques du béton ont été influencées de différentes manières par les réactions, à savoir : la résistance à la compression du béton n'a pas été affectée par les réactions. D'autre part, les valeurs des modules d'élasticité statique et dynamique du béton ont tendance à diminuer, respectivement d'environ 74% et 53%. La porosité a montré une valeur élevée (entre 9 et 10%), ainsi que la perméabilité du béton (​10​-16 et 10​-15​), déterminant l'influence négative de l'ISR sur les propriétés de transport. Par conséquent, les méthodes utilisées se sont avérées efficaces pour comprendre le problème rencontré et peuvent être utilisées dans la conception et l'exécution des blocs de fondation.
Palavras-chave: Dissertações
Construção civil
Reação álcalis-agregado
Agregados (Materiais de construção)
Dissertations
Construction
Alkali-aggregate reaction
Aggregates (Building materials)
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Católica de Pernambuco
Sigla da instituição: UNICAP
Departamento: Departamento de Pós-Graduação
Programa: Mestrado em Engenharia Civil
Citação: NASCIMENTO, Nicole Pamela da Silva. Diagnostic of concrete samples extracted from pile caps affected by internal swelling reactions. 116 f. : il. Dissertação (Mestrado) - Universidade Católica de Pernambuco. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil. Mestrado em Engenharia Civil, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede2.unicap.br:8080/handle/tede/1283
Data de defesa: 24-Mar-2020
Appears in Collections:Engenharia Civil

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