Comparação do uso de CCA e microssílica como adição mineral

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

CAMPUS ALTO PARAOPEBA

TRABALHO DE CONTEXTUALIZAÇÃO E INTEGRALIZAÇÃO CURRICULAR – TCIC

COMPARAÇÃO DO USO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ E MICROSSÍLICA COMO ADIÇÃO MINERAL EM

ARGAMASSAS

Gabriella Gomes Peixoto Franco Jéssica Paula Silva Abreu

Klaus Henrique de Paula Rodrigues

Ouro Branco

Novembro de 2012

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

CAMPUS ALTO PARAOPEBA

TRABALHO DE CONTEXTUALIZAÇÃO E INTEGRALIZAÇÃO CURRICULAR – TCIC

COMPARAÇÃO DO USO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ E MICROSSÍLICA COMO ADIÇÃO MINERAL EM

ARGAMASSAS



Dissertação do Trabalho de Contextualização

e Integralização Curricular –TCIC

Orientadora: Profª. Mariana Arruda Pereira

Co-orientador: Prof. Dr. Heraldo Nunes Pitanga

Ouro Branco

Novembro de 2012

2



Comparação do uso de Cinza de Casca de Arroz e Micr ossílica como adição mineral em argamassas

Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Civil com ênfase em estruturas metálicas da Universidade

Federal de São João Del Rei – Campos Alto Paraopeba

-------------------------------------------------------------------------------

Mariana Arruda Pereira (Orientadora)

-------------------------------------------------------------------------------

Heraldo Nunes Pitanga (Co-orientador)

Ouro Branco, 08 de novembro de 2012.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.........................................................................................8

2. OBJETIVO..............................................................................................11

2.1 Objetivo geral....................................................................................11

2.2 Objetivo específico...........................................................................11

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................................................................12

3.1 Cimento............................................................................................12

3.2 Agregados........................................................................................15

3.3 Adição Pozolânica............................................................................16

3.3.2 Pozolanas naturais................................................................16

3.3.3 Pozolanas artificiais..............................................................18

3.4 Cinza da casca de arroz..................................................................20

3.5 Microssílica......................................................................................21

3.6 Argamassa......................................................................................23

3.6.1 Argamassa para assentamento..............................................25

3.5.1 Argamassa para revestimento...............................................25

3.5.2 Argamassa para assentamento de revestimento..................26

3.5.3 Argamassa industrializadas...................................................26

3.5.4 Argamassa poliméricas..........................................................26

4. MATERIAIS...................................................................................................27

4.1 Cimento..................................................................................................27

4

4.2 Areia.......................................................................................................28

4.3 Material pozolânico.................................................................................28

4.4 Cinza de casca de arroz.........................................................................29

4.5 Microssilica..............................................................................................33

5. METODOLOGIA...........................................................................................34

6. RESULTADOS..............................................................................................38

7. CONCLUSÃO................................................................................................39

8. REFERÊNCIAS.............................................................................................39

9. ANEXO..........................................................................................................42

ANEXO A.......................................................................................................42

ANEXO B.......................................................................................................43

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Areia em suas quatro faixas granulométricas.....................................28

Figura 2: Microssílica.........................................................................................29

Figura 3: Cinza da casca de arroz.....................................................................29

Figura 4: Tambor utilizado para a primeira queima da cinza de casca de

arroz...................................................................................................................30

Figura 5: Cinza de casca de arroz obtida na primeira queima..........................30

Figura 6: CCA no tijolo refratário.......................................................................31

Figura 7: Queima da CCA na mufla, com controle de temperatura.................31

Figura 8: Moinho de bolas ................................................................................33

Figura 9: Materiais utilizados para a confecção dos corpos de prova..............35

Figura 10: Misturador........................................................................................36

Figura 11: Processo de capeamento................................................................37

Figura 12: Ensaio de resistência à compressão...............................................37

Figura 13: Rompimento de corpo de prova......................................................37

5

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Óxidos compostos do cimento......................................................13

Tabela 2: Compostos do cimento e suas propriedades................................13

Tabela 3: Composição química da CCA.......................................................20

Tabela 4: Classificação das argamassas......................................................23

Tabela 5: Classificação das argamassas segundo as suas funções na

construção.....................................................................................................24

Tabela 6: Composição química da cinza da casca de casca de arroz.........31

Tabela 7: Composição química da microssílica............................................33

Tabela 8: Resistência média à compressão em 7 dias.................................38

Tabela 9: Resistência média à compressão em 28 dias...............................38

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Queima da CCA na mufla.............................................................32

Gráfico 2: Distribuição granulométrica da microssílica..................................35

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS CAD Concreto de alto desempenho CCA Cinza da casca de arroz CP Corpos de prova DEPEC Departamento de Pesquisas e Estudos Econômicos EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária FIFE Fundação Instituto de Pesquisa Econômico da Universidade de

São Paulo NBR Norma Brasileira Registrada

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RESUMO

COMPARAÇÃO DO USO DE CINZA DE CASCA DE ARROZ E MICROSSÍLICA COMO ADIÇÃO MINERAL EM ARGAMASSAS.

O arroz é um dos produtos agrícolas mais cultivados e consumidos em

todo o mundo. No Brasil, o seu cultivo está presente principalmente na região

sul do Brasil, estando distribuída entre os estados do Rio Grande do Sul, Santa

Catarina e Mato Grosso do Sul.

Como consequência, o arroz gera a casca de arroz como resíduo

agrícola. Este, em muitas vezes é queimado e/ou descartado em aterros

sanitários, prejudicando os solos e produzindo uma poeira capaz de provocar a

silicose nos seres humanos.

Entretanto, esse resíduo pode ser aproveitado devido o alto teor de sílica

que possui,característica esta, presente em materiais pozolânicos.

Um material já utilizado como pozolana, é a microssílica, oriundo das

indústrias de ferro-ligas e silício metálico. Sendo utilizada em concretos de alto

desempenho.

Assim, este trabalho tem por objetivo a comparação do uso de

microssílica e cinza de casca de arroz em substituição parcial ao cimento, na

composição da argamassa e conformação de corpos de prova (CP’s), sendo

analisado a sua resistência a compressão.

7

ABSTRACT

COMPARISON OF THE USE OF RICE HUSK ASH AND MICROSILICA AS MINERAL ADMIXTURE IN MORTARS.

Rice is one of the most agricultural cultivated and consumed worldwide.

In Brazil, its cultivation is present mainly in the southern region of Brazil, being

distributed among the states of Rio Grande do Sul, Santa Catarina and Mato

Grosso do Sul

As a result, rice produces rice husk as agricultural waste. This, in often is

burned and / or discarded in landfills, harming the soil and producing a dust can

cause silicosis in humans.

However, this residue can be used because the high silica content that

possesses this characteristic, in this pozzolanic materials.

A material already used as pozzolan, is microssilica, native industries of

ferroalloys and silicon metal. Being used in high performance concrete.

This study aims to compare the use of microsilica and rice husk ash to

partially replace cement in the mortar composition and conformation of

specimens, and analyzed its resistance to compression.

8

1. INTRODUÇÃO O arroz é um dos produtos agrícolas mais cultivados e consumidos em

todos os continentes, desempenhando um papel importante tanto no aspecto

econômico quanto no social, por ser uma cultura versátil que se adapta a

diferentes condições do clima e do solo e ser considerado de grande potencial

no combate a fome no mundo (EMBRAPA, 2005).

Segundo o Departamento de Pesquisas e Estudos Econômicos -

DEPEC (2011), a projeção para a produção mundial de arroz em 2012 está em

torno de 465,4 milhões de toneladas, com uma produtividade de 4480 kg/ha;

comparado com a produção de 451,2 milhões de toneladas e produtividade de

4827 kg/ha obtidos em 2011. Estas variações se devem ao clima adequado à

cultura e o uso de tecnologias no cultivo.

A produtividade de acordo com os continentes tem a Ásia como o maior

produtor mundial, responsável por 90,5%, seguido das Américas (5,9%), África

(3,0%), Europa (0,5%) e Oceania (0,1%). Com relação ao consumo mundial,

88,95% corresponde à Ásia, 4,94% à América, 4,91% à África, 1,03% à Europa

e 0,17% à Oceania (EMBRAPA, 2006).

Os países em desenvolvimento são responsáveis por 95,2% do

consumo mundial e por 95,9% da produção. Dentre os países mais produtores

de arroz, como a China e a Índia, o Brasil se encontra na nona colocação, com

aproximadamente 12.809 toneladas. Já as projeções de produção e consumo

de arroz para os anos de 2019/2020, avaliados pelo Ministério da Cultura em

2010, mostram que o Brasil vai colher 14,12 milhões de toneladas de arroz.

O cultivo do arroz está presente principalmente na região Sul do Brasil,

responsável por 60% da produção total (estando distribuída entre os estados

do Rio Grande do Sul, Santa Catarina) e também no estado de Mato Grosso.

Dentre estes, o Rio Grande do Sul é o maior produtor, possuindo várzeas

subtropicais onde são cultivados anualmente cerca de 1,1 milhão de hectares

correspondendo a 5 milhões de toneladas de arroz (EMBRAPA, 2005).

Observa-se que o arroz é produzido e consumido em larga escala em

todo o mundo e, em consequência, tem por resíduo a casca de arroz. Esta, na

9

grande maioria, não é aproveitada e é descartada de maneira irregular, sendo

queimada ou colocada em aterros sanitários, prejudicando os solos e

produzindo uma poeira capaz de provocar nos seres humanos a silicose -

doença que ataca os pulmões (LIBÓRIO; SOUZA, 2000).

É notável a mudança da mentalidade quanto à preservação do meio

ambiente, bem como da utilização de materiais sustentáveis. Através de

iniciativas do Governo e de instituições, estão sendo realizadas pesquisas com

o intuito de minimizar os impactos causados no meio físico.

A casca de arroz é um produto de lenta biodegradação, que ocupa um

grande volume no aterro sanitário, por sua vez, a cinza da casca de arroz que é

o resultado da queima da casca de arroz, não ocupa grandes áreas.

Considerando que do total de arroz colhido, 22% da massa total do grão

correspondem ao percentual de casca e 4% correspondem à cinza, observa-se

que aproximadamente 445 mil toneladas deste resíduo são geradas no Brasil

(DELLA, et al., 2001).

Para o aproveitamento desse resíduo agrícola, pode utilizar-se da sílica

da cinza da casca de arroz. Esse componente está presente nos materiais

pozolânicos, que é todo material inorgânico, natural ou artificial, silicoso ou

alumino-silicoso que por si só não apresenta atividade hidráulica. Entretanto,

quando finamente moído e em presença de água, reage com o hidróxido de

cálcio ( Ca(OH)2 ) produzido na hidratação do cimento, formando produtos

resistentes (ACI 116-R-00, 2002). O uso de pozolanas em matrizes de cimento

Portland, torna-se cada vez mais frequente, devido ao interesse com a

destinação adequada de resíduos, bem como, a preocupação com a

durabilidade das estruturas e a elevação da resistência.

A cinza de casca de arroz (CCA) quando aplicada como pozolana, pode

obter boa reatividade com o cimento, dependendo do controle da temperatura e

tempo de queima, que determinam o teor de sílica amorfa e, por consequência,

a atividade pozolânica.

A microssílica ou sílica ativa, oriundo das indústrias de ferro-ligas e

silício metálico, é proposta como um material alternativo para melhorar as

características de concretos e argamassas de revestimento superficial. Pelas

suas propriedades químicas (teor de SiO2 > 85%) e físicas (superfície

10

específica média de 20 m²/g) este material é considerado uma excelente

pozolana que, quando usado no concreto, além de atuar quimicamente

também atua de forma física, através do efeito microfíler (aumenta a

densidade da mistura resultante do preenchimento dos vazios, decorrente

principalmente das minúsculas partículas de pozolana (CORDEIRO, 2009)). O

emprego deste material melhora as condições de porosidade, melhora a

aderência pasta/agregado e a reação com os produtos de hidratação do

cimento resultam em compostos mais resistentes, diminuindo a lixiviação e

aumentando a resistência à abrasão (DAL MOLIN, et al., 1995).

Este material é empregado em CAD - Concreto de Alto Desempenho,

que normalmente apresenta consumo elevado de cimento provocando

aumento do calor de hidratação e pode, então, ser amenizado com o uso de

adições minerais como cinza volante, escória de alto forno e a microssílica.

O tipo de cimento muito influencia o concreto, se for usada microssílica

deve-se usar o cimento que proporcione a melhor reação pozolânica quando se

quer considerar a resistência em idades mais avançadas. Geralmente, é usado

o Cimento Portland comum, e aqueles com elevados teores de silicato tri-

cálcico(C3S) e silicato di-cálcico(C2S) e com baixa quantidade dos outros

compostos químicos fundamentais.

O cimento Portland é composto basicamente por calcário, argila e

gipsita, consumindo 4 GJ de energia por toneladas produzidas nas indústria

cimenteiras, e é responsável por 10% da emissão de CO2 (MEHTA &

MONTEIRO, 2008) . Para minimizar esses efeitos a CCA pode ser usada como

substituto parcial ao cimento, bem como em adição ao concreto e argamassa.

A argamassa, por sua vez, é composta de uma mistura de materiais

inertes (areia) com materiais aglomerantes (cimento e/ou cal) e água, usada

para unir ou revestir pedras, tijolos ou blocos, formando o conjunto de

alvenaria. Por exemplo, a argamassa de cal é composta por cal, areia e água.

A argamassa magra ou mole é a mistura com menor quantidade de

aglomerante (cal e/ou cimento), responsável pela aglutinação. Já a argamassa

gorda tem o aglomerante em abundância.

Sua resistência e durabilidade dependem da proporção entre os

materiais que o constituem, essa proporção é o traço da argamassa.

11

O uso de CCA como fonte de sílica no cimento aumenta a resistência e

durabilidade da argamassa, além de reduzir a porosidade; o que é

extremamente importante visto que permite a sua aplicação em locais que

sofrem com agentes agressivos tais como ataques de sulfatos e ácidos

(CASSAL, 2000).

Por fim, conclui-se que a argamassa, tem por componentes adições

como as pozolanas, que são acrescentadas parcialmente ao cimento, como a

CCA, com a finalidade de diminuir o consumo de energia e emissões de CO2,

além de melhorar o desempenho de argamassas e concretos.

Tentando minimizar os efeitos desses gases, e também o consumo de

produtos naturais e o consumo de fontes de energia não renováveis, tem-se

pesquisado a utilização de resíduos agrícolas, como a CCA, que podem

diminuir o uso de cimento na preparação de concretos e argamassas, além de

conferirem ao produto final melhorias nas propriedades associadas à

resistência e durabilidade. Constituindo, assim, de maneiras sustentáveis a

qual o mundo globalizado está exigindo cada vez mais.

2. OBJETIVO

2.1 OBJETIVO GERAL

O objetivo geral desta pesquisa é comparar o uso de CCA e microssílica, usando como critério a resistência mecânica à compressão.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Em função deste objetivo geral, têm-se os seguintes objetivos específicos:

A) Comparar as resistência à compressão de corpos de prova de referência (sem adição mineral), com 10% e 20% de CCA e com 10% e 20% de microssílica;

B) Avaliar a resistência à compressão dos corpos de prova para as idades de 7 e 28 dias, partindo do traço de referência de 1:3:0.5 referente a cimento, areia e água, traço em massa.

12

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Na revisão bibliográfica são abordados temas como os agregados e o

cimento que compõem a argamassa, bem como as adições pozolânicas a

argamassa. Para isso, foi abordado características da cinza da casca de arroz,

que lhe confere condições para ser considerada como pozolana.

3.1 CIMENTO

O cimento é o aglomerante mais utilizado na construção civil, que se

hidrata na presença de água formando uma pasta resistente capaz de aglutinar

agregados, dando origem às argamassas e concretos. Constituído de silicatos

e aluminatos de cálcio, desenvolvem elevada resistência mecânica ao longo do

tempo.

É mundialmente conhecido como cimento Portland, que decorre da

semelhança do cimento fabricado industrialmente com a pedra Portland,

calcário extraído em Dorset, na Inglaterra.

A fabricação do cimento Portland é resultante da moagem do clínquer, que

é obtido pela calcinação de uma mistura crua de calcário e argila, dosados e

homogeneizados convenientemente, depois é adicionado gesso, com o

objetivo de impedir que as reações de hidratação entre o cimento e a água se

processem instantaneamente.

Os constituintes fundamentais do cimento Portland são a cal (CaO) de 0,5 a

1,5%, silicato tricálcico (3CaO.SiO2) de 50 a 65%, e aluminato tricálcico

(3CaO.Al2O3) de 6 a 10%, ferro aluminato tetracálcico (4CaO.Al2O3Fe2O3) de

3 a 8% e certa proporção de magnésia (MgO) e uma pequena porcentagem de

anidrido sulfúrico (SO3), que é adicionado após a calcinação para retardar o

tempo de pega do produto, conforme tabelas.

13

Tabela 1: Óxidos compostos do cimento

Fonte: METHA E MONTEIRO (1994) apud PERUZZI (2002)

Tabela 2: Compostos do cimento e suas propriedades

Compostos

do clínquer

Nomes Propriedades específicas

C3S Silicato

tricálcico

Endurecimento rápido

Alto calor de hidratação

Alta resistência inicial

C2S Silicato

dicálcico

Endurecimento lento

Baixo calor de hidratação

Baixa resistência inicial

C3A Aluminato

tricálcico

Pega muito rápida controlada com adição de gesso

Suscetível ao ataque de sulfatos

Alto calor de hidratação

Alta retração

Baixa resistência inicial

C4AF Ferro

aluminato

tretacálcico

Endurecimento lento

Resistente a meios sulfatados

Não contribui para a resistência

C Cal livre Aceitável somente em pequenas quantidades, em

maiores quantidades, causa aumento de volume e

fissuras

Fonte: Materias de contrução civil. Carmem Couto Ribeiro, Joana Darc da Silva Pinto e Tadeu

Starling

14

Tem ainda, como constituintes menores impurezas, óxido de sódio

(Na2O), óxido de potássio (K2O), óxido de titânio (TiO2) e outras substâncias de

menor importância. Os óxidos de potássio e sódio constituem os denominados

álcalis do cimento.

Cal, sílica, alumina e óxido de ferro são os componentes essenciais do

cimento Portland e constituem, geralmente, 95 a 96% do total na análise de

óxidos. A magnésia, que parece permanecer livre durante todo o processo de

calcinação, está usualmente presente na proporção de 2 a 3%, limitada, pelas

especificações, a um máximo permissível de 5%. No Brasil, esse limite é um

pouco superior (6,4%). Os óxidos menores comparecem em proporção inferior

a 1%, excepcionalmente 2%.

A hidratação do cimento Portland pode ser analisada, de acordo com

CARVALHO (2002), como a soma das reações dos vários compostos

individuais do cimento, que ocorrem simultaneamente. Com a introdução de

água, os componentes do cimento começam a se hidratar, formando

compostos que, em sua maioria, são silicatos de cálcio hidratado (CSH). Estes

começam a formar uma rede microestrutural coesiva, se desenvolvendo com o

aumento do número de hidratos.

A evolução das reações de hidratação está diretamente relacionada à

evolução das propriedades do material como módulo de elasticidade,

resistência, fluência, retração, evolução esta que pode ser denominada pelo

termo “envelhecimento” do concreto. (FARIA, 2004).

Essas reações de hidratação são um processo exotérmico e estão

ligadas a uma característica do cimento que é o calor de hidratação, ou seja, a

quantidade de calor que resulta das reações de hidratação, durante o processo

de endurecimento do cimento. Esse efeito pode acontecer durante meses, em

função do volume do concreto. A quantidade de calor gerado depende da

composição química do cimento, da sua finura e de outros fatores.

No processo de hidratação do cimento Portland, de acordo com

PERUZZI (2002), os principais produtos (fases sólidas principais) geralmente

presentes na pasta são: Silicato de Cálcio Hidratado (C-S-H), a Portlandita

Ca(OH)2 (ou CH), e os Sulfoaluminatos.

15

Segundo FARIA et al. (2004), a reação de hidratação do cimento é

geralmente apresentada de forma simplificada (e unificada) como:

cimento + H → CSH + Ca(OH)2 + calor , onde: CSH representa os hidratos de

silicato de cálcio hidratado.

Os cimentos se diferenciam, quanto às suas propriedades, não só pela

composição química do clínquer, mas também por algumas adições tais como

escória de alto-forno, pozolana, materiais carbonáticos e outras que vão definir

características quanto ao seu uso.

A qualidade do cimento é verificada pelos ensaios definidos pelas

Normas Brasileiras para garantir as características especificadas pelos

fabricantes. A finura, o tempo de pega, a expansibilidade, a resistência à

compressão e o calor de hidratação tem alta relevância para se obter uma boa

qualidade no produto final.

3.2 AGREGADOS

Os agregados, para a indústria da construção civil são os insumos

minerais mais consumidos no mundo. São materiais granulares, sem forma e

volume definidos e abundantes no Brasil e no mundo. Os agregados devem ser

inertes, ou seja, não devem provocar reações indesejáveis, eles constituem em

torno de 70% do volume total dos produtos em que são utilizados,

desempenhando, em consequência, um importante papel do ponto de vista do

custo total dos mesmos, ainda propiciam uma menor retração das pastas

formadas por cimento e água e aumentam a resistência ao desgaste superficial

das argamassas e concretos. Podem ser obtidos diretamente na natureza, em

leitos de rios ou barrancos, como as areais e pedregulhos, ou por processos

artificiais, como a fragmentação ou a trituração de materiais provenientes de

extração, como britas e areias artificiais.

O consumo de agregados no país se torna um indicador da situação

econômica e social de um país, por exemplo, nos EUA o consumo anual por

habitante é cerca de 7,5 toneladas e a Europa Ocidental de 5 a 8 toneladas por

habitante/ano, enquanto no Brasil o consumo esta pouco acima de 2 toneladas.

16

Mesmo dentro do país, os níveis de consumo de agregados têm diferenças

siginificativas. O consumo no Estado de São Paulo, o mais desenvolvido do

país, chega a 4,5 t/hab/ano, enquanto em regiões metropolitanas como

Fortaleza e Salvador não atinge 2 t/hab/ano, o que demonstra que o consumo

de agregados tem clara relação com a renda per capita e com a capacidade de

poupar e investir.

3.3 ADIÇÃO POZOLÂNICA

O uso de pozolanas para a produção de concretos e argamassas já é

bem antigo, Gregos e Romanos usaram a pozolana em diversos tipos de

construções, que sobreviveram e sobrevivem há milênios.

De acordo com a NBR 12653 (ABNT, 1992d), materiais pozolânicos são:

“Materiais silicosos ou silicoaluminosos que, por si sós, possuem pouca ou

nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente divididos e na

presença de água, reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente

para formar compostos com propriedades aglomerantes” .

Os materiais pozolânicos são divididos em dois grupos:

3.3.1 POZOLANAS NATURAIS:

Normalmente de origem vulcânica, também podem ser oriundas de

rochas sedimentares ou fósseis. Possuem grande teor de sílica (dióxido de

silício - SiO2 > 65%)

De acordo com MONTANHEIRO et al. (2002a), os materiais pozolânicos

naturais podem ser classificados, segundo sua origem, como: rochas

vulcânicas ácidas, tufos vulcânicos, terras diatomáceas, arenitos e folhetos

opalinos, argilitos de argilas mal cristalizadas.

Dependendo de sua origem, as pozolanas naturais apresentam

variações consideráveis nas suas propriedades à medida que variam os

componentes ativos das rochas, suas características físicas e mineralógicas. A

forma, finura, distribuição do tamanho das partículas, densidade e composição

mineralógica das pozolanas naturais são também fatores que influenciam na

reação pozolânica e, consequentemente, no resfriamento e no

17

desenvolvimento da resistência do concreto (ACI, 1994 apud MONTANHEIRO

et al., 2002a).

Segundo MEHTA (1987), modificações nas propriedades do concreto à

base de cimento Portland, como resultado da adição de uma pozolana,

incluem: taxa de endurecimento mais baixa; aumento da resistência última;

redução do calor de hidratação; melhor performance em ambientes ácidos.

Ainda segundo MEHTA (1987), investigações utilizando adição de pozolana

(Santorin earth) em argamassas de cimento Portland, contendo 10, 20 e 30%

dessa adição em comparação a uma argamassa sem adição, mostraram que,

acima de sete dias (considerando os dados de resistência à compressão a 1, 3,

7 e 28 dias), a resistência à compressão foi praticamente proporcional à

quantidade de cimento Portland presente nas misturas. Esses resultados

mostram que, em sete dias, as reações pozolânicas não haviam tido progresso

suficiente para influenciar a resistência. Entretanto, aos 28 dias, a resistência

da mistura contendo 10% de adição mostrou-se superior à resistência da

argamassa de referência. As demais, contendo 20 e 30% de adição

apresentaram resistências 7 e 18% menores que a referência,

respectivamente. Concluiu-se que no período de hidratação de 7 a 28 dias, os

efeitos na resistência resultantes da reação pozolânica não foram

consideráveis.

Entretanto, considerando um período de 28 dias a um ano, observou-

se que as resistências das misturas, contendo 10 e 20% de adição de Santorin

earth, ficaram aproximadamente 10% superiores à da argamassa de

referência, que apresentou resistência semelhante à mistura contendo 30% de

adição. (MEHTA, 1987).

MASSAZZA e COSTA (1979) apud MEHTA (1987), concluíram em seus

estudos que, para idades baixas de hidratação do concreto, as misturas

contendo pozolanas apresentam resistências inferiores à mistura de referência.

Entretanto, as resistências finais, em idades mais avançadas, podem ser

superiores às de referência, dependendo da qualidade e quantidade de

pozolana utilizada. Aparentemente um excesso de pozolana (por exemplo,

mais de 30% por peso em misturas de cimento) deve ser evitada, onde uma

redução substancial na resistência mecânica do produto pode não ser tolerada,

18

especialmente em concretos com pouca idade, ou sob condições de

temperatura fria.

3.3.2 POZOLANAS ARTIFICIAIS:

Oriundas de processos industriais (Ex.: escórias, cinzas volantes, etc.)

ou tratamento térmico de alguns tipos de argilas.

Entretanto, existem divergências entre quanto esta classificação,

principalmente quanto à natureza de argilas calcinadas. Alguns autores, como

MONTANHEIRO et al (2002a) e ABNT (1992d), classificam como pozolanas

naturais todas as rochas portadoras de atividade pozolânica natural. Por outro

lado, MEHTA (1987) também considera como pozolanas naturais os produtos

da calcinação dessas rochas. FAICK (1963, apud SANTOS, 1992) considera

que o termo “pozolana artificial” deveria ser reservado apenas aos subprodutos

industriais, incluindo a utilização de tijolos e/ou telhas moídos.

Atualmente a engenharia está em um novo ciclo no que diz respeito ao

uso desse material, com estudos sendo divulgados por diversos

pesquisadores, especialmente porque o mercado se faz cada vez mais

exigente, principalmente em relação à durabilidade das construções. Além

disso, em determinados aspectos o cimento Portland comum apresenta

deficiências, ou insuficiências, para atender necessidades específicas da

construção civil. Nesse sentido, o uso de pozolanas em adição ao cimento

pode suprir tais necessidades, conferindo certas características aos materiais

de base cimentícia.

A pozolana quando adicionada ao cimento reage com o hidróxido de

cálcio (CH) formado na hidratação e gera produtos resistentes de hidratação

como o silicato de cálcio hidratado (C-S-H), aluminato de cálcio hidratado(C-A-

H) e/ou o silicoaluminato de cálcio hidratado (S-A-C-H) (VIEIRA,

2005;TASHIMA,2006).

A NBR 12653 (1992d), exige o índice de atividade pozolânica (IAP) para

classificar um material como pozolânico. A atividade da pozolana depende da

sua origem, da qualidade e da quantidade das fases ativas (amorfas) presentes

na pozolana. O termo atividade pozolânica compreende todas as reações que

19

envolvem os constituintes ativos da pozolana, hidróxido de cálcio e água: em

geral esse termo esta relacionado a dois fatores, que são: quantidade máxima

de hidróxido que pode reagir com a pozolana e a taxa com que tal combinação

se processa (MASSAZZA,1998).

A pozolana atua em três aspectos no cimento em que foi adicionado. O

primeiro, a reação se torna mais lenta, com baixa liberação de calor de

hidratação, como consequência, menos fissuração. O segundo, a reação

pozolânica consome hidróxido de cálcio ao invés de produzi-lo, o que poderia

ser um problema com relação à durabilidade, e a reação consumindo-o

aumenta a durabilidade da pasta endurecida. O terceiro, diz respeito à

distribuição do tamanho dos poros dos cimentos pozolânicos hidratados, os

produtos da reação preenchem os espaços capilares grandes, aumentando a

resistência e reduzindo a permeabilidade do sistema.

Outros fatores favoráveis ao uso da adição da pozolana é o interesse na

destinação adequada de resíduos e a diminuição do uso do clínquer, que em

longo prazo, significaria ganho ao meio ambiente, diminuição de recursos não

renováveis, pela economia de energia e pela diminuição da emissão de CO2

tanto na fabricação do cimento quanto na fabricação do clínquer.

3.4 CINZA DA CASCA DE ARROZ

A casca de arroz é um resíduo que apresenta um grande problema de

acúmulo para moinhos de arroz, porém, devido a seu elevado poder calorífero

(aproximadamente 16720 kJ, o qual corresponde a 33% da capacidade térmica

do petróleo (KAPUR, 1985)), vem substituindo a lenha empregada na geração

de calor nos secadores de grãos. A queima da casca de arroz gera outro

resíduo, que é a cinza da casca de arroz (CCA). De modo que, para cada

tonelada de arroz produzido, tem-se 20% de casca de arroz, e desse total 20%

é convertido em cinza de casca de arroz (PRUDÊNCIO JR, et al , 2003).

A cinza de casca de arroz é um material leve, volumoso e altamente

poroso, composto por grande parte de sílica, como está apresentado na Tabela

2, segundo a análise de vários autores.

20

Tabela 3: Composição química de cinza da casca de a rroz, segundo

vários autores .

Fonte: SILVEIRA (1996), p.40. – adaptado e complementado por POUEY (2006)

As propriedades da CCA dependem do tipo de equipamento (a céu

aberto, fornalhas tipo grelha ou leito fluidizado), temperatura de queima e

tempo de exposição durante o processo, pois esses influenciarão as

características adequadas para a produção de cinzas de elevada reatividade.

Segundo Chandrasekhar (2003) a queima sem controle fornece como

produto a CCA rica em sílica, normalmente na forma cristalina. Se submetida à

queima controlada, a sílica pode ser amorfa, caracterizada por uma alta

reatividade.

Com relação às transformações estruturais que regem a formação de

cinzas amorfas e/ou cristalinas, tem-se que inicialmente ocorre a perda de

massa em temperaturas de até 100°C, resultando na e vaporação de água

absorvida. A cerca de 350°C ocorre a ignição do mat erial mais volátil, dando

início à queima da casca de arroz. Entre 400°C e 50 0°C, o carbono residual é

oxidado, sendo neste estágio observada a perda de massa mais substancial.

Após esta etapa a cinza é rica em sílica amorfa. O emprego de temperaturas

21

acima de 600°C pode levar a formação de quartzo, e níveis mais elevados de

temperatura podem acarretar na formação de outras formas cristalinas. Acima

de 800°, a sílica presente na CCA é essencialmente cristalina (COOK, 1986).

De acordo com Nevelli (1997), como pozolana, a sílica deve estar em

estado amorfo, pois a forma cristalina possui pouca reatividade. Além disto,

deve estar finamente subdividida para poder se combinar com hidróxido de

cálcio na presença da água e formar silicatos estáveis (reação pozolânica).

A CCA ao ser adicionado ao cimento ou substituindo parte deste, tal

como outras pozolanas, modifica a microestrutura da pasta de cimento, pois ao

se combinarem com o hidróxido de cálcio livre, geram uma pasta menos

heterogênea, mais compacta, mais resistente e com menor calor de hidratação.

Além disso, devido ao tamanho das partículas, estas se introduzem entre os

grãos de cimento e se alojam nos interstícios da pasta, reduzindo o espaço

disponível para a água.

Devido a suas características, principalmente a presença de grande

quantidade de sílica, a CCA tem sido utilizada na fabricação de vidros,

isolantes térmicos, tijolos prensados, materiais refratários, na produção de

cimento Portland e na forma de agregados em argamassa e concreto. Porém, o

seu emprego na construção civil ainda tem certas restrições por motivos como:

a sua cor escura que fornece ao cimento, concreto ou argamassa empregado,

ocasionado um problema estético e de aceitação no mercado; e a sua falta de

uniformidade apresentada em termos de características mineralógicas, que

está associada à atividade pozolânica e ao grau de reatividade.

3.5 MICROSSÍLICA

A microssílica, ou também denominada sílica ativa, é um subproduto da

reação entre quartzo de alta pureza e carvão na produção de silício metálico e

ligas ferro-silício. Também é obtida na produção de outras ligas, tais como

ferro-cromo e ferro-manganês. A microssílica é constituída por finas partículas

amorfas e esféricas de dióxido de silício, com diâmetro médio de 0,1 µm e com

área superficial próxima a 20 m²/g (MYHRE, B., 1994).

22

A utilização de pozolanas como microssílica nos concretos de cimento

Portland têm apresentado inúmeros benefícios às propriedades do concreto,

tanto em relação à sua reologia no estado fresco e, principalmente ao

comportamento mecânico e de durabilidade no estado endurecido. A

incorporação de microssílica promove uma diminuição da porosidade e torna a

microestrutura do concreto mais densa e compacta, pois preenche parte dos

vazios disponíveis na distribuição granulométrica, resultando em um material

com desempenho superior ao concreto convencional.

A microssílica ao ser adicionada ao concreto atua de duas formas em

função das suas propriedades químicas e físicas. Devido ao alto teor de sílica

com estrutura amorfa e a elevada superfície específica das partículas (~ 20.000

m²/kg), a microssílica possui efeito químico como material pozolânico de alta

reatividade, reagindo rapidamente com o hidróxido de cálcio formado na

hidratação do cimento. O composto resistente de silicato de cálcio hidratado,

gerado na reação pozolânica, é semelhante ao formado pela reação do

cimento, que é o maior responsável pela resistência da pasta. O efeito físico

(efeito microfíler) acontece pelo reduzido tamanho das partículas (~ 0,1 µm),

que se introduzem entre os grãos de cimento e se alojam nos interstícios da

pasta, reduzindo o espaço disponível para a água e atuando como ponto de

nucleação dos produtos de hidratação, o que proporciona um refinamento da

estrutura de poros (DAL MOLIN, 1995).

O concreto de alto desempenho -CAD- é um exemplo de concreto com a

utilização de microssílica. Normalmente os CAD apresentam consumo elevado

de cimento que provoca aumento do calor de hidratação, podendo ser

amenizado com o uso de adições minerais como cinza volante, escória de alto

forno ou microssílica; e elevado consumo de água, que pode ser diminuído

com o uso de aditivos superplastificantes.

Desta forma, a sílica ativa é proposta como um material alternativo para

melhorar as características de concretos e argamassas de revestimento

superficial. O emprego deste material melhora as condições de porosidade,

melhora a aderência pasta/agregado e a reação com os produtos de hidratação

do cimento resultam em compostos mais resistentes, diminuindo a lixiviação e

aumentando a resistência à abrasão.

23

3.6 ARGAMASSA

A argamassa é composta de aglomerantes, agregados, água e aditivos e

o traço varia de acordo com a utilização. As argamassas possuem as seguintes

propriedades: plasticidade, aderência, retenção de água, homogeneidade,

compacidade, resistência à infiltração, à tração e à compressão e durabilidade.

As argamassas mais antigas utilizadas pelos egípcios, gregos e

romanos a partir de 5600 a.C. eram à base de cal e areia. Entretanto, como o

avanço da tecnologia nas técnicas de construção civil, novos materiais foram

desenvolvidos. As argamassas recentes utilizam cimento Portland e vários

aditivos para melhorar algumas propriedades. Os aditivos são vários e têm

funções diversas que vão desde o aumento da impermeabilidade na

argamassa até aumento da resistência (através da redução de água de

amassamento). No fim do século XIX surge na Europa e nos Estados Unidos

argamassas industrializadas, para as quais, na obra, só é necessária a adição

de água.

As argamassas podem ser classificadas com relação a vários critérios,

alguns dos quais são propostos na Tabela 4.

Tabela 4: Classificação das argamassas.

Critério de classificação Tipo

Quanto à natureza do aglomerante Argamassa aérea

Argamassa hidráulica

Quanto ao tipo de aglomerante

Argamassa de cal

Argamassa de cimento

Argamassa de cimento e cal

Argamassa de gesso

Argamassa de cal e gesso

Quanto ao número de aglomerantes Argamassa simples

Argamassa mista

Quanto à consistência da argamassa Argamassa seca

Argamassa plástica

24

Argamassa fluida

Quanto à plasticidade da argamassa

Argamassa pobre ou magra

Argamassa média ou cheia

Argamassa rica ou gorda

Quanto à densidade de massa da argamassa

Argamassa leve

Argamassa normal

Argamassa pesada

Quanto à forma de preparo ou fornecimento

Argamassa preparada em obra

Mistura semipronta para argamassa

Argamassa industrializada

Argamassa dosada em central

As argamassas podem também ser classificadas segundo sua função na

construção, conforme resumo apresentado na Tabela 5

Tabela 5: Classificação das argamassas segundo as s uas funções

na construção.

Função Tipos

Para construção de alvenarias

Argamassa de assentamento (elevação da alvenaria)

Argamassa de fixação (ou encunhamento) - alv. de

vedação

Para revestimento de paredes e

teto

Argamassa de chapisco

Argamassa de emboço

Argamassa de reboco

Argamassa de camada única

Argamassa para revestimento decorativo monocamada

Para revestimento de pisos Argamassa de contrapiso

Para revestimentos cerâmicos

Argamassa de alta resistência para piso

Argamassa de rejuntamento

Argamassa de assentamento de peças cerâmicas-colante

Para recuperação de estruturas Argamassa de reparo

25

3.6.1 ARGAMASSA PARA ASSENTAMENTO

As argamassas para assentamento são usadas para

unir blocos ou tijolos das alvenarias.

Dependendo do tipo de bloco ou tijolo, podem ser utilizadas diversas

técnicas de assentamento com argamassa. Normalmente ela é colocada com

colher de pedreiro, mas podem ser utilizadas também bisnagas.

As três primeiras fiadas de uma parede de blocos ou tijolos devem ser

revestidas inicialmente com uma camada de argamassa de impermeabilização,

que protege a parede contra a penetração da umidade.

3.6.2 ARGAMASSAS PARA REVESTIMENTO

Usualmente são aplicadas três camadas de argamassa em uma parede

a ser revestida:

●Chapisco: primeira camada fina e rugosa de argamassa aplicada sobre

os blocos das paredes e nos tetos. Sem o chapisco, que é a base

do revestimento, as outras camadas podem descolar e até soltar da

superfície da base.

●Emboço: sobre o chapisco é aplicada uma camada de massa grossa

ou emboço, para regularizar a superfície.

●Reboco: é a massa fina que dá o acabamento final. Em alguns casos

não é usado o reboco, por motivo de economia. Geralmente tem em seu

traço areias mais finas, pois servem para dar o acabamento ao

revestimento.

Em alguns casos, como em muros, o chapisco pode ser o

único revestimento.

Sobre as argamassas de revestimentos podem ser aplicados outros

acabamentos como textura, massa corrida, pintura, etc.

O acabamento destes revestimentos pode ser sarrafeado ou

desempenado.

26

3.6.3 ARGAMASSA PARA ASSENTAMENTO DE

REVESTIMENTOS

Revestimentos como azulejos, ladrilhos e cerâmicas são aplicados sobre

o emboço. Para esta aplicação, também são utilizadas argamasssas.

No piso, utiliza-se uma camada de contrapiso e pode-se dar o

acabamento por sobre esta camada.O contrapiso é uma camada de

argamassa de regularização e de nivelamento.

3.6.4 ARGAMASSAS INDUSTRIALIZADAS

Atualmente está sendo cada vez mais comum o uso de argamassas

industrializadas, ou seja, a mistura dos componentes secos é realizada em

uma planta industrial. Assim, na obra, apenas deve ser acrescentada água à

mistura prévia. As argamassas industrializadas para aplicação

de revestimentos cerâmicos são conhecidas como argamassas colantes. Elas

apresentam os tipos AC-I, AC-II, AC III e ACIIIE, segundo a norma NBR 14081.

A AC-I é recomendada para o revestimento interno com exceção de

saunas, churrasqueiras e estufas. A AC-II é recomendada para pisos e paredes

externos com tensões normais de cisalhamento. A AC-III é recomendada para

pisos e paredes externos com elevadas tensões de cisalhamento e piso sobre

piso. A AC-IIIE é recomendada para ambientes externos, muito ventilados e

com insolação intensa.

3.6.5 ARGAMASSA POLIMÉRICAS

Outro tipo de argamassa que vem se tornando cada vez mais comum é

a argamassa polimérica. O seu principal uso se dá no assentamento

de tijolos ou blocos na construção de alvenarias(paredes). Por necessitar de

uma quantidade relativamente pequena de material para unir os blocos

ou tijolos, uma parede construída com argamassa polimérica apresenta juntas

mais finas do que uma parede construída com argamassa convencional.

Embora menos tradicional do que a argamassa cimentícia, a argamassa

polimérica apresenta certas vantagens e já é utilizada em grande escala em

27

todo o território do Brasil. Ao contrário das argamassas convencionais, que são

comercializadas em pó, a argamassa polimérica é comercializada em estado

pastoso e pronto para a utilização, sem nem mesmo necessitar a adição

de água.

A aplicação das argamassas varia para cada tipo de argamassa e de

acordo com a utilização. De forma geral o procedimento executivo pode ser

resumido em: limpeza da superfície da base (para evitar má aderência devido à

sujeira); execução de uma superfície que confere aderência entre a superfície

da base e a argamassa (chapisco), aplicação da argamassa, e acabamento de

superfície. (dando-se atenção especial ao tempo de cura após execução, antes

da entrada da próxima atividade).

4 MATERIAIS

4.1. CIMENTO

O cimento utilizado nesse ensaio foi o CP-V ARI, que tem a

peculiaridade de atingir altas resistências já nos primeiros dias da aplicação,

além de possuir baixas adições minerais, favorecendo a comparação entre a

CCA e a microssílica.

O desenvolvimento da alta resistência inicial é conseguido pela

utilização de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do

clínquer, bem como pela moagem mais fina do cimento, de modo que, ao

reagir com a água, ele adquira elevadas resistências, com maior velocidade. O

clínquer é o mesmo utilizado para a fabricação de um cimento convencional,

mas permanece no moinho por um tempo mais prolongado. O cimento continua

ganhando resistência até os 28 dias, atingindo valores mais elevados que os

demais, proporcionando maior rendimento ao concreto. É largamente utilizado

em produção industrial de artefatos, onde se exige desforma rápida, como

concreto protendido pré e pós-tensionado, pisos industriais e argamassa

armada. Segundo prescrições da NBR 5733/91 – Cimento Portland com alta

resistência inicial.

28

4.2. AREIA

O agregado miúdo utilizado tem dimensões padronizadas em quatro

faixas granulométricas correspondentes à areia grossa (material retido entre as

peneiras de abertura nominal de 2,4 mm e 1,2 mm), areia média grossa (1,2

mm e 0,6 mm), areia média fina (0,6 mm e 0,3 mm) e areia fina (0,3 mm e 0,15

mm), para esse procedimento foi usado o agitador de peneiras. Estas quatro

granulometrias representam cada uma 25% do agregado miúdo. Conforme

prescrições da NBR 7214/82 – Areia Normal para ensaio de cimento.

Figura 1: Areia em suas quatro faixas granulométricas.

A areia, após a sua obtenção, foi lavada para retirada de algumas impurezas.

4.3. MATERIAL POZOLÂNICO

Os materiais pozolânicos utilizados foram a microssílica (Figura 2) cinza

de casca de arroz (Figura 3), com o objetivo de comparar a eficiência quanto a

resistência à compressão.

29

Figura 2: Microssílica.

Figura 3: Cinza da casca de arroz.

4.3.1 CINZA DE CASCA DE ARROZ

A casca de arroz foi coletada na região Sul de Minas Gerais. Após isso,

a casca sofreu uma primeira queima (Figura 4), sem controle de temperatura

por aproximadamente 36h a céu aberto, por combustão à álcool.

30

Figura 4: Tambor utilizado para a primeira queima da cinza de casca de arroz.

Após isso com a utilização de um agitador de peneiras foi efetuado um

peneiramento descartando as cinzas que ficaram retidas na peneira 0,6 mm. A

cinza gerada de coloração cinza (Figura 5) foi levada para a mufla em um tijolo

refratário (Figura 6) para uma segunda queima com temperatura controlada de

750ºC (Figura 7), para que dessa forma pudesse atingir um nível de sílica

superior a 90%.

Figura 5: Cinza de casca de arroz obtida na primeira queima.

31

Figura 6: CCA no tijolo refratário.

Figura 7: Queima da CCA na mufla, com controle de temperatura.

A cinza gerada de coloração rosa continha as seguintes composições e

características:

Tabela 6: Composição química da cinza de casca de a rroz.

CCA PF SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O P2O5 Área

específica Dimensão

média

% 20,78 75,22 0,08 0,9 0,53 0,39 0,31 0,1 1,32 0,37 125,23 m²/g 0,0052 mm

32

O gráfico abaixo apresenta o tempo de queima na mufla, relacionada à

temperatura da mesma.

Gráfico 1: Queima da CCA na mufla.

Após a queima a cinza da casca de arroz passou um processo de

moagem no moinho de bolas (Figura 8) por 24horas, já que de acordo com o

Weber (2001) quando se aumenta o tempo de moagem, a tendência é de

redução do tamanho médio da partícula, e com ele o aumento da área

superficial e da massa específica.

33

Figura 8: Moinho de bolas.

4.3.2 MICROSSÍLICA

A microssílica, também denominada sílica ativa, utilizada na composição

da argamassa de alguns corpos de prova possui a seguinte composição

química:

Tabela 7: Composição da microssílica.

Amostra PF 1000° SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Microssílica 5,8 86,2 0,71 2,78 3,11 0,52 0,27

fonte

Esta também apresenta a seguinte distribuição granulométrica indicada

no gráfico, que correlaciona às dimensões das partículas de microssílica com a

porcentagem do volume de amostra analisado.

34

Gráfico 2: Distribuição granulométrica da microssílica. Fonte: Holcim

5. METODOLOGIA

O procedimento para a análise de comparação entre as cinco diferentes

composições da argamassa com relação à sua resistência a compressão será

listado adiante.

Feito isso, estes e os demais materiais foram separados de acordo como

traço para a composição dos corpos de prova.

Os corpos de prova de referência, ou seja, não possuindo CCA nem

microssílica em sua composição, possuíam o seguinte traço: 936g da areia

contendo 25% de cada granulometria citada acima; 312g de cimento CP - V

ARI; e 156g de água. Esta composição permitiu moldar 3 CP’s, sendo

necessário outra composição para totalizar 6 CP’s de referência, no qual 3

corresponderia a idade de 7 dias e os outros 3, a idade de aproximadamente

28 dias.

35

Figura 9: Materiais utilizados para a confecção dos corpos de prova.

Segundo a NBR 5752 – Materiais pozolânicos - Determinação de

atividade pozolânica com cimento Portland – Índice de atividade pozolânica

com cimento, foram constituídos também, 6 corpos de prova com 10% de CCA,

possuindo 936g de areia; 280,8g de cimento CP - V ARI; 31,2g de CCA

(totalizando 312g do cimento correspondente à argamassa de referência) e

156g de água. Outros 6 CP’s com 20% de CCA cada, possuindo 936g de areia;

249,6g de cimento CP - V ARI; 62,4g de CCA (totalizando 312g do cimento

correspondente à argamassa de referência) e 156g de água. Sendo que 3

CP’s de 10% corresponde a idade de 7 dias e o outros 3 CP’s a idade de

aproximadamente 28dias. E 3 CP’s de 20% corresponde a idade de 7 dias e o

outros 3 CP’s a idade de aproximadamente 28 dias.

O mesmo procedimento foi realizado para a microssílica, sendo 6 corpos

de prova com 10% de microssílica, possuindo 936g de areia; 280,8g de

cimento CP - V ARI; 31,2g de microssílica (totalizando 312g do cimento

correspondente à argamassa de referência) e 156g de água. Outros 6 CP’s

com 20% de microssílica cada, possuindo 936g de areia; 249,6g de cimento

CP - V ARI; 62,4g de microssílica (totalizando 312g do cimento correspondente

à argamassa de referência) e 156g de água. Sendo que 3 CP’s de 10%

corresponde a idade de 7 dias e o outros 3 CP’s a idade de aproximadamente

28dias. E 3 CP’s de 20% corresponde a idade de 7 dias e o outros 3 CP’s a

idade de aproximadamente 28 dias.

No procedimento fixamos a relação água/cimento para que esse fator

não influenciasse a resistência à compressão, o que dificultaria a comparação

dos materiais pozolânicos.

36

Após feita a separação da composição da argamassa referente aos

corpos de prova, foram colocados os materiais no misturador seguindo as

recomendações da NBR 7215/96 – Determinação da resistência à compressão.

Figura 10: Misturador.

Retirado do misturador, a argamassa foi colocada dentro de moldes,

sendo compactada em quatro camadas por meio de um soquete para formar os

corpos de prova, esperando que estes secassem de um dia para o outro. Feito

esse procedimento para os corpos de prova, foram colocados em repouso

imersos em uma solução saturada de água e cal. Até a referente idade de cura

de cada um.

Passada esta idade de cura, os corpos de prova foram retirados da

solução e colocados para a secagem dos mesmos. Logo após, foram feitos os

capeamentos dos CP’s utilizando enxofre derretido, sendo derramado no molde

e colocado em contato com as extremidades dos CP’s com a fim de que a força

da máquina de compressão fosse distribuída em toda área da seção

transversal do corpo de prova.

Os CP’s foram capeados e colocados na máquina de compressão. Esta

verificava a capacidade que cada CP suportava de compressão. Verificando a

resistência de cada um.

37

Figura 11: Processo de capeamento

Figura 12: Ensaio de resistência à compressão.

Figura 13: Rompimento de corpo de prova.

38

6. RESULTADOS

Os resultados obtidos em 7 e 28 dias de cura dos corpos de argamassa

quanto à resistência à compressão estão dispostos nas tabelas resumo 7 e 8 e

nas tabelas 1 e 2 em anexo. Os CP´s foram confeccionados com relação

água/aglomerante em 0,5.

Tabela 8: Resistência à compressão em 7 dias.

Resistência à compressão em 7 dias

Corpos de Prova Quantidade de materiais (g)

Média das tensões (MPa) Cimento Areia Água CCA MS

Referência 312 936 156 0 0 37,94

10% CCA 280,8 936 156 31,2 0 35,47

20% CCA 249,6 936 156 62,4 0 26,84

10% MS 280,8 936 156 0 31,2 26,48

20% MS 249,6 936 156 0 62,4 24,75

Tabela 9: Resistência média à compressão em 28 dias.


Corpos de Prova Quantidade de materiais (g)

Média das tensões (MPa) Cimento Areia Água CCA MS

Referência 312 936 156 0 0 38,42

10% CCA 280,8 936 156 31,2 0 34,75

20% CCA 249,6 936 156 62,4 0 45,62

10% MS 280,8 936 156 0 31,2 39,54

20% MS 249,6 936 156 0 62,4 29,94

Os resultados da resistência à compressão em 7 dias foram maiores nos

corpos de prova de referência, devido a reação pozolânica da CCA não ser

instantânea. A microssílica por ter dimensões maiores e menor área específica

do que a CCA possui menor reatividade e consequentemente menor

resistência.

Os resultados obtidos na idade de 28 dias mostram que as reações

pozolânicas ocorrem em maiores idades e indica que foram formados silicatos

de cálcio hidratados aumentando a resistência dos corpos de prova com

adições pozolânicas.

39

7.CONCLUSÃO

Concluímos que as adições pozolânicas são viáveis do ponto de vista da

resistência à compressão. Os corpos de prova de cinza de casca de arroz e

microssílica aos 28 dias obtiveram bons resultados comparados com os de

referência, sobretudo com as porcentagens de 20% de CCA e 10% de

microssílica.

Os resultados obtidos dos corpos de prova com 20% de microssílica

foram abaixo do esperado, isso mostra que a argamassa com essa

porcentagem de microssílica não é vantajosa.

O uso de cinza de casca de arroz tem a vantagem de aumentar a

resistência da argamassa em idades mais avançadas.

A desvantagem da utilização da cinza de casca de arroz está na falta de

uma padronização para a realização da queima da casca e nas diferentes

formas de cultivo do grão.

A microssílica possui características de aumentar a resistência à

compressão, sua desvantagem fica por conta de seu elevado custo.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CASSAL, S., B., Durabilidade de concretos com adição de cinzas de arroz frente ao ataque por ácidos. Dissertação (Mestrado em Engenharia). Escola de Engenharia, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Poro Alegre, 2000; CHANDRASEKHAR, S., SATYANARAYANA, K., G., PRAMADA, P. N. RAGHAVAN, P., 2003. “Processing, properties and applications of reactive sílica from Rice lusk – an overview”. Journal of Materials Science, v.38, PP. 3159 – 3168; COOK, D. J. Calcined Clay, shane and other soils. In: SWAMY, R. N. Cement replacement materials, London: Blackie and Son Ltda, 1986;

40

CORDEIRO, L. N. P., Análise da variação do índice de amorfismo da cinza de casca de arroz sobre a atividade pozolânica. Dissertação(Mestrado em Engenharia) – PPGE/UFRGS, Porto Alegre, 2009. p. 27; DAL MOLIN, D. C. C.; OLIVEIRA A. P. M.; KULAKOWSKI, M. P. Estudos de concreto com adição de sílica ativa (microssílica) frente ao ataque de agentes agressivos para emprego em pisos especiais. Porto Alegre, 1995. DELLA, V. P.;KUHN, I.; HOTZA, D. Caracterização de cinzas de casca de arroz para o uso como matéria-prima na fabricação de refratário de sílica. Revista Química Nova. Vol. 24, no. 06, 778-782, 2001; DEPEC - Departamento de Pesquisas e Estudos Econômicos. Arroz. [Versão eletrônica, Out./2011]. Disponível em: <http://www.economiaemdia.com.br/static_files/EconomiaEmDia/Arquivos/infset_arroz.pdf>. Acesso em: 04 Abr. 2012; EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Cultivo de arroz irrigado no Brasil. [Versão eletrônica, Nov./2005]. Disponível em: <http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Arroz/ArrozIrrigadoBrasil/cap01.htm>. Acesso em: 04 Abr. 2012; EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Cultivo do arroz de terras altas no estado do Mato Grosso. [Versão eletrônica, Set./2006]. Disponível em: <http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Arroz/ArrozTerrasAltasMatoGrosso/index.htm>. Acesso em: 04 Abr. 2012; KAPUR, P. C. Production of reactive bio-silica from the combustion of rice husk in a tube-in-basket (TIB) burner. Powder Technol , [S. l.], v. 44, n. 1, p. 63-67, 1985; LIBÓRIO, J. ; SOUZA, M. F. Cimento nobre com casca de arroz. Revista Pesquisa FAPESP , São Paulo, out. p. 56-58, 2000. MEHTA, P. K. & MONTEIRO P. J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. São Paulo: IBRACOM, 2008; MINISTÉRIO DA CULTURA. Arroz. Brasília, DF, 2010. Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/vegetal/culturas/arroz>. Acesso em: 04 Abr. 2012;

41

PRUDÊNCIO JR, L., R., SANTOS, S, DAFICO, D., A., Cinza de arroz. In:

RICHA, J., C., & JOHN, V., M., Utilização de resíduos na construção

habitacional. Porto Alegre: ANTAC (2003);

42

ANEXOS

ANEXO A

DATA 29 / 10 / 2012 TRAÇO = 3:1 Relação Agua/aglomerante = 0,5

CORPO PROVA ENSAIO DE COMPRESSÃO

n° DIÂMETRO (cm) ÁREA (cm)

IDADE (dias)

DATA /HORA rompimento

FORÇA (Kgf)

TENSÃO (Mpa)

MÉDIA DAS

TENSÕES (MPa)

DESVIO PADRÃO

COMPOSIÇÃO

1 1 5,05

5,06 20,07 7 14:50 80,40 39,29

37,94

0,95 Referência 2 5,06

2 1 5,05

5,04 19,98 7 15:37 65,20 32,00 4,20 Referência 2 5,03

3 1 5,05

5,05 20,03 7 15:41 86,90 42,54 3,25 Referência 2 5,05

4 1 5,03

5,03 19,89 7 15:47 71,50 35,25

35,47

0,15 10% CCA 2 5,03

5 1 5,05

5,05 20,00 7 15:50 71,20 34,91 0,40 10% CCA 2 5,05

6 1 5,03

5,03 19,83 7 15:53 73,30 36,25 0,55 10% CCA 2 5,02

7 1 5,02

5,02 19,81 7 17:05 43,20 21,38

26,84

3,86 20% CCA 2 5,02

8 1 5,03

5,03 19,88 7 17:09 63,40 31,28 3,13 20% CCA 2 5,03

9 1 5,00

5,01 19,71 7 17:14 56,00 27,87 0,73 20% CCA 2 5,02

10 1 5,04

5,04 19,96 7 17:17 55,50 27,26

26,48

0,55 10% MS 2 5,04

11 1 5,02

5,01 19,74 7 17:25 65,50 32,54 4,29 10% MS 2 5,01

12 1 5,03

5,03 19,87 7 17:29 39,80 19,64 4,84 10% MS 2 5,03

13 1 5,03

5,03 19,87 7 19:50 55,60 27,44

24,75

1,90 20% MS 2 5,03

14 1 5,01

5,01 19,74 7 19:54 59,90 29,76 3,55 20% MS 2 5,02

15 1 5,06

5,05 20,03 7 19:57 34,80 17,04 5,45 20% MS 2 5,04

Tabela 1: Ensaio de resistência à compressão em 7 dias.

43

ANEXO B


DATA 29 / 10 / 2012 TRAÇO = 1:3 Relação Agua/aglomerante = 0,50

CORPO PROVA ENSAIO DE COMPRESSÃO

n° DIÂMETRO (cm) ÁREA (cm)

IDADE (dias)

DATA /HORA

rompimento

FORÇA (Kgf)

TENSÃO (Mpa)

MÉDIA DAS

TENSÕES (Mpa)

DESVIO PADRÃO

COMPOSIÇÃO

1 1 5,03

5,02 19,83 28 17:42 60,70 30,02

38,42

5,94 Referência 2 5,02

2 1 5,04

5,04 19,92 28 17:44 79,80 39,28 0,61 Referência 2 5,04

3 1 5,03

5,03 19,87 28 17:46 93,10 45,95 5,33 Referência 2 5,03

4 1 5,02

5,02 19,80 28 17:34 57,10 28,28

34,75

4,58 10% CCA 2 5,02

5 1 5,03

5,03 19,84 28 17:37 79,90 39,50 3,36 10% CCA 2 5,03

6 1 5,03

5,02 19,82 28 17:39 73,70 36,47 1,22 10% CCA 2 5,02

7 1 5,03

5,03 19,83 28 17:50 92,30 45,64

45,62

0,01 20% CCA 2 5,02

8 1 5,02

5,02 19,81 28 17:53 86,70 42,92 1,91 20% CCA 2 5,02

9 1 5,02

5,02 19,82 28 17:56 97,60 48,30 1,89 20% CCA 2 5,03

10 1 5,03

5,03 19,88 28 17:59 92,90 45,83

39,54

4,45 10% MS 2 5,04

11 1 5,02

5,02 19,82 28 18:01 73,50 36,37 2,24 10% MS 2 5,03

12 1 5,03

5,02 19,79 28 18:04 73,50 36,42 2,21 10% MS 2 5,01

13 1 5,03

5,02 19,83 28 17:20 83,70 41,40

29,94

8,10 20% MS 2 5,02

14 1 5,01

5,02 19,78 28 17:24 58,00 28,75 0,84 20% MS 2 5,03

15 1 5,02

5,02 19,76 28 17:29 39,60 19,66 7,27 20% MS 2 5,01

Tabela 2: Ensaio de resistência à compressão em 28 dias.

Comparação do uso de CCA e microssílica como adição mineral

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Transcript of Comparação do uso de CCA e microssílica como adição mineral