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IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 2
Analysis of chloride diffusivity in concrete containing red mud
(3)
kT
ze
DF
=n
Sendo: t
dif
= tempo equivalente na difusão (s); t = “time-lag” do en-
saio de migração (s); k = constante de Boltzmann (1,38.10
-23
J/K);
e = carga do elétron (1,6.10
-19
C).
Assim, calcula-se o coeficiente de difusão do estado não estacio-
nário, D
ns
, a partir da equação (D).
(4)
dif
ns
t
l
D
3
2
=
Sendo: l = espessura do corpo de prova (cm).
A Figura 7 mostra os valores obtidos para o fluxo de íons cloreto (J
Cl
)
através do concreto em função do tempo e do teor de lama vermelha.
Este parâmetro representa a velocidade na qual os íons são transpor-
tados através do concreto e, então, os coeficientes de difusão no es-
tado estacionário e não-estacionário (Figura 8) podem ser calculados.
Uma clara diminuição no fluxo de íons é observada para as amos-
tras contendo quantidades crescentes de resíduo. Esta indicação
é muito positiva, pois revela um atraso no início do processo de
corrosão causada pela migração de íons cloreto. Estas observa-
ções estão de acordo com as feitas por SANTOS
[18] e AÏTCIN
[21],
que mostraram a tendência de materiais cimentícios suplementares
(como a lama vermelha) reduzirem significativamente a mobilidade
dos íons cloreto, refletindo o efeito do aumento da tortuosidade e
da melhor distribuição dos diâmetros dos poros, provocados pelas
reações pozolânicas, que dificultam a movimentação iônica.
Além disso, a lama vermelha contém fases mineralógicas, como
aluminossilicatos de sódio, conhecidos como “sodalites”, compos-
tos tipo zeólitos com uma capacidade de troca de íons extrema-
mente elevada, o que torna a lama vermelha um bom absorvente
de metais pesados
[22] e influencia em suas propriedades super-
ficiais
[23], entre elas uma facilidade de formação de compostos
pela reação com os íons cloreto. Outros autores
[24] também citam
a importância da presença de aluminatos, que têm um relevante
papel na fixação de íons cloretos, fazendo com que estes não es-
tejam livres e disponíveis para iniciar o processo de corrosão.
Estes aspectos discutidos no parágrafo anterior são refletidos
também nos resultados dos coeficientes de difusão nos estados
estacionário e não estacionário, apresentados na Figura 8, onde
ambos mostram-se decrescentes em função de um maior teor de
lama vermelha adicionado.
Alguns autores [16, 18, 25] justificaram a redução dos coeficientes
de difusão devido a uma redução na relação água/aglomerante
(neste caso, cimento + lama vermelha). No entanto, eles obser-
varam uma redução na porosidade total em função da diminuição
desta relação, o que não aconteceu no presente estudo. Logo,
não é possível associar uma diminuição da relação água/aglome-
rante com os resultados obtidos.
Na tentativa de ter representações mais sensíveis quanto aos be-
nefícios do uso da lama vermelha ao concreto, tentou-se relacio-
nar os resultados de penetração de cloretos obtidos com o tempo
de vida útil deste material. Para tal, foi utilizada a segunda Lei da
Difusão de Fick (equações E e F), de acordo com o proposto por
estudos recentes [24, 26].
(5)
tD z
PC
s
.
)(2
=
(6)
o
S
o
cl
C C
C C z erf
-
-
-=
1 )(
Figura 8 – Coeficientes de difusão nos estados
estacionário (D ) e não estacionário (D ),
s
ns
calculados a partir de ensaios de migração
de cloretos, em função do teor de
lama vermelha adicionado ao concreto
Figura 9 – Relação entre o tempo
de vida útil e a penetração de
cloretos (espessura em que a
concentração de cloretos atinge 0,4%)