Resumo A formação da etringita tardia (DEF) é uma reação expansiva que ocorre no interior do concreto já endurecido, podendo danificá-lo. A DEF é fortemente influenciada pela temperatura, quando acima de 60-65°C, e outros fatores envolvendo a química do cimento, principalmente, características físicas e os materiais constituintes do cimento. O ambiente de exposição ao longo do tempo também promove uma condição propícia para aumentar a deterioração por DEF. As expansões resultantes da formação da etringita tardia são progressivas e podem levar o concreto a microfissuras, afetando seu desempenho e durabilidade ao longo do tempo. Diversas estruturas de concreto são apontadas como severamente atacadas por DEF, sendo necessário um melhor entendimento desta patologia a fim de promover medidas preventivas específicas e adequadas para evitar danos futuros. Além disso, em comparação com a reação álcali-sílica, a DEF ocorre de forma mais rápida e agressiva, e muitas vezes de modo prematuro, dependendo de vários fatores, como tipo de cimento, concreto, condição de exposição, entre outros. Este trabalho envolve uma análise geral do comportamento de concretos com dois tipos de cimentos Portland (cimento de alta resistência e outro cimento pozolânico, com cinza volante) em relação ao processo DEF. Várias informações de estudo laboratorial são apresentadas e discutidas após a indução de DEF por um procedimento específico com cura térmica. As análises envolveram a avaliação das propriedades físicas, mecânicas e expansivas, além do monitoramento microestrutural de amostras de concretos ao longo do tempo. Esses experimentos permitiram detectar altos valores de expansões de DEF (até 1,2%), principalmente no concreto sem pozolana. As propriedades mecânicas foram severamente afetadas por esse processo deletério; com o aumento das expansões, foram constatadas perdas nas propriedades. Considerando níveis de expansão da ordem de 0,5%, a redução foi muito elevada e, em cerca de 1% as perdas foram relevantes tanto para as resistências (tração e compressão) e módulo de elasticidade, de 60% e 80%, respectivamente, na presença de cimento sem cinzas volantes. A microestrutura do concreto indicou formações maciças de etringita bem como microfissuras e a fragilidade da matriz de cimento como consequências da DEF. Por outro lado, a expansão de até 0,2% não promoveu efeitos negativos importantes nas propriedades do concreto, principalmente com o cimento pozolânico testado. Além disso, uma abordagem geral com várias correlações entre as propriedades físicas e mecânicas foi feita para obter diferentes níveis de deterioração do concreto por DEF.
Abstract Delayed Ettringite formation (DEF) is an internal expansive reaction that can damage concrete. DEF is strongly influenced by the temperature, above about 60-65°C, and other factors involving cement chemistry especially, but also its physical characteristics. The exposure environment over time also promotes a condition to increase deterioration from DEF. Expansions results from secondary ettringite formation are progressive and can lead concrete to microcracking impacting its performance and durability over time. Several concrete structures are pointed to be severely attacked by DEF, and test method as well a better comprehension on this pathology is necessary to promote specific and proper preventive measures to avoid future damages. Furthermore, compared to alkali-silica reaction, DEF occurs more readily and aggressively, and sometimes prematurely, depending on several factors, such as type of cement, concrete mix design, exposure conditions, among others. This paper involves an overall analysis of the behavior of concretes with two types of Portland cements (High early-strength cement and a Portland pozzolanic cement, with fly-ash) in relation to DEF process. Several data from a laboratory study where DEF was induced through a specific thermal curing procedure are presented and discussed. The analyses involved the assessment of physical, mechanical, and expansive properties besides microstructural monitoring of samples from concretes over time. These experiments allowed detecting high values of expansions from DEF (up to 1.2%) in the concrete without fly ash. The mechanical properties were severely impacted from this deleterious process; as expansions increased, losses in the mechanic and elastic properties were verified. Expansion levels in the order of 0.5% prompted remarkably high reductions and, at about 1% the losses were relevant for both strengths (tensile and compressive) and modulus of elasticity, of 60% and 80%, respectively, in the presence of cement without fly-ash. Concrete microstructure has indicated massive formations of ettringite as well as micro-cracking and the fragility of the cement matrix because of DEF. On the other hand, expansion up to 0.2% did not promote important negative effects on the properties of concrete, especially with the pozzolanic cement tested. Furthermore, an overall approach with several correlations between physical and mechanical properties was taken to obtain different levels of deterioration for a concrete presenting DEF.
