UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN

SETOR DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE CONSTRUO

CIVIL PPGECC

ANDRESSA GOBBI

ATIVIDADE POZOLNICA DE ADIES MINERAIS PELAS

NBR 5751/2012 E NBR 5752/2012: UMA ANLISE CRTICA A

PARTIR DE MTODOS COMPLEMENTARES

CURITIBA

2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN

SETOR DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE CONSTRUO

CIVIL PPGECC

ANDRESSA GOBBI

ATIVIDADE POZOLNICA DE ADIES MINERAIS PELAS

NBR 5751/2012 E NBR 5752/2012: UMA ANLISE CRTICA A

PARTIR DE MTODOS COMPLEMENTARES

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-

Graduao em Engenharia de Construo

Civil, rea de concentrao em Materiais e

Estruturas, Departamento de Construo Civil,

Setor de Tecnologia, Universidade Federal do

Paran, como parte das exigncias para a

obteno de ttulo de Mestre em Engenharia de

Construo Civil.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias

de Medeiros.

Coorientador: Prof. Dr. Juarez Hoppe Filho

CURITIBA

2014

TERMO DE APROVAO

ANDRESSA GOBBI

ATIVIDADE POZOLNICA DE ADIES MINERAIS PELAS NBR 5751/2012 E NBR 5752/2012: UMA ANLISE CRTICA A PARTIR DE MTODOS

COMPLEMENTARES

Dissertao aprovada como requisito parcial para obteno do grau de Mestre no Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Construo Civil, rea de Concentrao: Materiais e Estruturas, Setor de Tecnologia, da Universidade Federal do Paran, pela seguinte banca examinadora:

Orientador: ________________________________________ Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias de Medeiros

Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Construo Civil - UFPR

Coorientador: ________________________________________ Prof. Dr. Juarez Hoppe Filho

Departamento de Engenharia Civil - UFOB Examinadores: ________________________________________ Prof. Dr. Nayara Soares Klein

Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Construo Civil - UFPR

________________________________________ Prof. Dr. Kleber Franke Portella

Pesquisador LACTEC

Curitiba, 24 de abril de 2014

i

Agradecimentos

No decorrer deste trabalho foram muitas as pessoas que apoiaram, incentivaram

e colaboraram na sua realizao, ajudando a compor cada linha desta dissertao.

Expresso aqui os meus mais sinceros agradecimentos.

meu orientador, Professor Dr. Marcelo Henrique Farias de Medeiros, pelos

conhecimentos transmitidos, pelo incentivo para completar o mestrado, pela orientao

na realizao deste trabalho e, principalmente, pela compreenso quanto a minha

situao de mestranda e profissional durante o curso. Ao coorientador, Professor Dr.

Juarez Hoppe Filho, pelas valiosas contribuies a este trabalho.

Aos professores avaliadores no exame de qualificao e de defesa Profa. Dr.

Nayara Soares Klein, Prof. Dr. Jos Marques Filho e Prof. Dr. Kleber Franke Portella

por terem feito parte dessa histria. Obrigada pela seriedade na leitura cuidadosa do

meu trabalho e pela competncia em mostrarem seus pontos de vista, ampliando os

meus caminhos de interpretao.

Aos meus pais e irm, pelo apoio e compreenso inestimveis, pelos diversos

sacrifcios suportados, pelo constante incentivo a trilhar novos caminhos e a realizar

sonhos at ento distantes.

Agradeo s minhas grandes amigas Giovana e Luise, irms de corao e que

esto sempre presentes, obrigada por todo apoio dado durante este processo, pelo

estmulo, pela disponibilidade e especialmente, pela amizade.

Aos colegas do Programa de Ps Graduao em Engenharia da Construo Civil

- PPGECC, com quem dividi as ansiedades, angstias e principalmente as alegrias que

surgiram ao longo do programa de mestrado e que transmitiram suas experincias

tornando o curso mais descontrado. Aos tcnicos de laboratrio da UFPR, Ricardo e

Douglas, pelo auxlio.

Aos amigos da VCCON Engenharia, Diego, Everton, Luciano e Arielly,

agradeo por terem contribudo direta ou indiretamente para que eu atingisse o meu

objetivo.

Agradeo aos que, mesmo sem saber, me auxiliaram a superar os obstculos e a

amadurecer: intelectual e pessoalmente. Reitero o meu apreo e a minha eterna gratido

mesmo que sem cit-los. Ningum vence sozinho... OBRIGADA A TODOS!

ii

O importante no parar de questionar

(Albert Einstein)

preciso fora pra sonhar e

perceber que a estrada vai alm do que se v

(Marcelo Camelo)

iii

Resumo

A incorporao de adies minerais na composio do cimento Portland

imprescindvel, pois reduz o impacto ambiental da indstria cimenteira, alm de

destinar, adequadamente, resduos de outros setores industriais, possibilitando

vantagens econmicas e ambientais, alm de interferir na microestrutura da matriz

hidratada, alterando a durabilidade de concretos e argamassas. A hiptese deste trabalho

de que as normas brasileiras atualmente em vigor apresentam inconsistncias,

classificando erroneamente algumas pozolanas. Desta forma, o programa experimental

consistiu na aplicao das tcnicas de investigao de pozolanicidade de adies

minerais, sendo elas normatizadas ou no no Brasil, utilizando adies minerais: cinza

de casca de arroz, metacaulim, slica ativa, fler quartzoso, fler calcrio e material

cermico com diferentes graus de moagem e calcinao em forno mufla. Foram

realizados ensaios de caracterizao das amostras e a atividade pozolnica foi

determinada pelos ensaios de ndice de atividade pozolnica (IAP) em argamassa com

cimento Portland (NBR 5.752) e com cal hidratada (NBR 5.751), ensaio Chapelle

modificado (NBR 15.895) e difrao de raios - X (DRX) de pastas idnticas s

utilizadas nas argamassas preconizadas pelas normas, que permitem analisar o consumo

de portlandita, um indicativo imprescindvel da atividade pozolnica. A anlise conjunta

do IAP com a DRX visou demonstrar que algumas pozolanas apresentam baixo

desempenho quando avaliadas por intermdio da resistncia compresso de

argamassas, porm so capazes de fixar grande quantidade de cal na formao de

compostos hidratados. As normas no consideram parmetros importantes para a

atividade pozolnica, como a rea especfica, as caractersticas fsico-qumicas, o teor

de materiais amorfos e a taxa de reao ao longo do tempo, os quais interferem na

resistncia da argamassa.

Palavras-Chave: atividade pozolnica, adies minerais, resistncia compresso.

iv

Abstract

The incorporation of mineral additions into the Portland cement composition is

indispensable, because it reduces the environmental impact of the cement industry and

also destine, properly, residues from others industrial segments. This measure brings

environmental and economic advantages, apart from interfering in the microstructure of

the hydrated matrix, altering the durability of concretes and mortars. The hypothesis of

this work is that Brazilian norms currently in vigor present inconsistencies by

misclassifying some pozzolanes. Therefore, the experimental program consisted in

applying investigation techniques of pozzolanicity of mineral additions, these being

normalized or not in Brazil, using: rice husk ashes, metakaolin, silica fume, quartzose

filler, calcarium filler and ceramic materials with different milling degrees (0,5; 1,0; 1,5

hour) and calcination in mufla oven. Characterization trials of the samples were made

and the pozzolanic activity was determined by tests of the index pozzolanic activity

(IPA) in Portland cement mortars (NBR 5.752) and mortar with hydrated lime, modified

Chapelle test (NBR 15.895) and X-ray diffraction (XDR) of pastes identic to those used

in mortars recommended by standards, which allows analyzing portlandite

consumption, a very important indicative of pozzolanic activity. The analysis of IPA

and XDR aims to demonstrate that some pozzolanes present low performance when

evaluated through mortar compressive strength but are able to fasten high quantities of

lime through the formation of hydrated compounds. The standards ignore important for

the pozzolanic activity parameters such as specific area, physicochemical

characteristics, the amorphous content and reaction rate over time, which interfering in

the mortar compressive strength.

Key words: pozzolanic activity, mineral additions, compressive strength.

v

Sumrio

Lista de figuras............................................................................................................... vii

Lista de tabelas................................................................................................................ .. x 1. Introduo............................................................................................................ ........ 12 1.1. Hiptese .................................................................................................................... 14 1.2. Objetivo .................................................................................................................... 15 1.3. Justificativa ............................................................................................................... 16

1.3.1. Justificativa ambiental ......................................................................................... 16 1.3.2. Justificativa social ............................................................................................... 18 1.3.3. Justificativa econmica........................................................................................ 18

1.3.4. Justificativa tecnolgica ...................................................................................... 19 2. Reviso bibliogrfica........................................................................................... ........ 20 2.1. Adies para concreto .............................................................................................. 20 2.2. Adies que compem este estudo ........................................................................... 24 2.2.1. Fler calcrio ........................................................................................................ 24

2.2.2. Fler quartzoso ..................................................................................................... 25 2.2.3. Material cermico ................................................................................................ 27 2.2.4. Cinza de casca de arroz ....................................................................................... 28

2.2.5. Metacaulim .......................................................................................................... 29 2.2.6. Slica ativa ........................................................................................................... 32 3. Programa experimental........................................................................................ ........ 34

3.1. Variveis do estudo .................................................................................................. 34

3.2. Materiais utilizados .................................................................................................. 36 3.2.1. Cimento ............................................................................................................... 36 3.2.2. Hidrxido de clcio ............................................................................................. 36

3.2.3. Agregado mido .................................................................................................. 37 3.2.4. gua de amassamento ......................................................................................... 37

3.2.5. Aditivo superplastificante .................................................................................... 37 3.2.6. Fler calcrio ........................................................................................................ 37 3.2.7. Fler quartzoso ..................................................................................................... 38 3.2.8. Material cermico ................................................................................................ 38

3.2.9. Cinza de casca de arroz ....................................................................................... 40

3.2.10. Metacaulim .......................................................................................................... 40

3.2.11. Slica ativa ........................................................................................................... 40 3.3. Ensaios realizados .................................................................................................... 40

3.3.1. Caracterizao fsico-qumica das adies minerais ........................................... 40 3.3.2. Mtodos de avaliao da atividade pozolnica em argamassas .......................... 47 3.3.3. Estudo em argamassas com parmetros pr-estabelecidos ................................. 56

4. Resultados e discusso........................................................................................ ......... 64 4.1. Caracterizao dos materiais .................................................................................... 64 4.1.1. Massa especfica .................................................................................................. 64 4.1.2. rea especfica (Mtodo de Blaine e BET) ......................................................... 64 4.1.3. Distribuio granulomtrica a laser ..................................................................... 66

4.1.4. Fluorescncia de raios-X ..................................................................................... 68

4.1.5. Chapelle modificado ............................................................................................ 69

4.1.6. Difrao de raios-X ............................................................................................. 70 4.1.7. Anlise termogravimtrica .................................................................................. 73

vi

4.2. Argamassas de ndice de atividade pozolnica da NBR 5751/12 e NBR 5752/12......... ................................................................................................................... 77

4.2.1. ndice de atividade pozolnica com cal ............................................................... 77 4.2.2. ndice de atividade pozolnica com cimento ....................................................... 86 4.3. Argamassas com fixao de parmetros .................................................................. 95 4.3.1. Argamassas com cal para resistncia compresso (relao gua/finos fixa) .... 95 4.3.2. Argamassas com cimento para resistncia compresso .................................... 99

4.4. Comparao entre resultados .................................................................................. 116 5. Consideraes Finais......................................................................................... ........ 121 5.1. Concluses .............................................................................................................. 121

5.2. Sugestes de trabalhos futuros ............................................................................... 123 Referncias bibliogrficas............................................................................................. 124 Apndice 1..................................................................................................................... 130 ndice de atividade pozolnica com cal...................................................................... 130

ndice de atividade pozolnica com cimento............................................................. 132 Argamassas com fixao de parmetros................................................................... 134

vii

Lista de figuras

Figura 1 - Evoluo da produo de cimento no Brasil em milhes de toneladas de 1970

a 2012. ............................................................................................................................ 17

Figura 2 - Micrografia obtida por MEV com ampliao de 500x do fler calcrio. ....... 24

Figura 3 - Micrografia por MEV do fler quartzoso com ampliao de 250x. ............... 26

Figura 4 - Micrografia por MEV da cinza de casca de arroz com moagem de 30 minutos

e ampliao de 450.000x. ............................................................................................... 29

Figura 5 - Micrografia por MEV do metacaulim com ampliao de 3.000x (a) e 10.000x

(b). .................................................................................................................................. 32

Figura 6 - Micrografia da slica ativa por microscopia eletrnica (a) e transmisso (b). 32

Figura 7 - Adies minerais utilizadas no estudo. .......................................................... 35

Figura 8 - Ensaios de caracterizao das adies e anlises em argamassas. ................ 35

Figura 9 - Argamassas com fixao de parmetros distintos da norma. ........................ 36

Figura 10 Esquema da temperatura de calcinao vs permanncia da amostra no forno mufla. .............................................................................................................................. 39

Figura 11 - Execuo do ensaio de massa especfica. .................................................... 41

Figura 12 - Granulmetro a laser CILAS 1064. ............................................................. 43

Figura 13 - Colocao da amostra no equipamento ....................................................... 43

Figura 14 - Espectrmetro de Fluorescncia de Raios X por energia dispersiva. .......... 44

Figura 15 Pastilha prensada da amostra. ..................................................................... 44 Figura 16 - Equipamento de anlise termodiferencial e termogravimtrica. ................. 45

Figura 17 Amostras no porta-amostra de alumnio. .................................................... 46 Figura 18 - Exemplo de formao de halo caracterstico de material pozolnico. ......... 47

Figura 19 - Determinao da consistncia usando a mesa de espalhamento conforme

NBR 7215 (ABNT, 1996). ............................................................................................. 48

Figura 20 - Etapas de acondicionamento das pastas para DRX. .................................... 52

Figura 21 - Ilustrao da cura das pastas para a DRX. ................................................... 53

Figura 22 - Freezer utilizado para congelar as amostras -30 C. ................................. 55

Figura 23 - Liofilizador empregado................................................................................ 55

Figura 24 - Acondicionamento da amostra moda em recipiente tipo eppendorf (2 mL),

posteriormente estocados em dessecador. ...................................................................... 56

Figura 25 Correlao entre a rea especfica obtida pelo mtodo BET e pelo mtodo Blaine. ............................................................................................................................. 66

Figura 26 - Curva granulomtrica dos materiais utilizados. ........................................... 67

Figura 27 - Difratogramas das amostras de fler calcrio e quartzoso no estado anidro. 70

Figura 28 - Difratograma da amostra de cinza de casca de arroz no estado anidro. ...... 71

Figura 29 Difratograma da amostra de metacaulim no estado anidro. ........................ 71 Figura 30 - Difratograma da amostra de slica ativa no estado anidro. .......................... 72

Figura 31 - Difratograma da amostra de material cermico no estado anidro. .............. 72

Figura 32 - Anlise termogravimtrica do cimento CP V ARI. .................................. 73 Figura 33 - Anlise termogravimtrica do fler calcrio. ............................................... 74

Figura 34 - Anlise termogravimtrica do fler quartzoso. ............................................ 75

Figura 35 - Anlise termogravimtrica da cinza de casca de arroz. ............................... 75

Figura 36 - Anlise termogravimtrica do metacaulim. ................................................. 76

Figura 37 - Anlise termogravimtrica da slica ativa. ................................................... 77

Figura 38 - Resultado resistncia compresso - IAP cal. ............................................ 78

Figura 39 - Teste Tukey IAP com cal............................................................................. 81

viii

Figura 40 - Difratogramas das pastas com adies minerais inertes, aps 7 dias de cura,

conforme recomendaes da NBR 5751/12. .................................................................. 82

Figura 41 Difratograma da pasta com cinza de casca de arroz, aps 7 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5751/12. .................................................................. 83

Figura 42 Difratograma da pasta com metacaulim, aps 7 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5751/12. .................................................................................. 84

Figura 43 Difratograma da pasta com slica ativa, aps 7 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5751/12. .................................................................................. 84

Figura 44 Teor de portlandita remanescente nos diferentes sistemas de cal com adies minerais, aps 7 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5751/12. ..... 86

Figura 45 - Resistncia compresso - IAP cimento. .................................................... 87

Figura 46 - Teste Tukey IAP com cimento. ................................................................... 90

Figura 47 - Difratograma da pasta com CPV-ARI, aps 28 dias de cura, conforme

recomendaes da NBR 5752/12. .................................................................................. 91

Figura 48 - Difratogramas das pastas de CPV-ARI com fleres calcrio e quartzoso,

aps 28 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5752/12. ................................ 92

Figura 49 Difratograma da pasta de CPV-ARI com cinza de casca de arroz, aps 28 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5752/12. ............................................. 93

Figura 50 Difratograma da pasta de CPV-ARI com metacaulim, aps 28 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5752/12. .................................................................. 93

Figura 51 Difratograma da pasta de CPV-ARI com slica ativa, aps 28 dias de cura, conforme recomendaes da NBR 5752/12. .................................................................. 94

Figura 52 - Resistncia compresso de argamassas com cal e relao gua/finos =

0,80. ................................................................................................................................ 95

Figura 53 - Teste Tukey argamassa cal gua/finos =0,80. ............................................. 98

Figura 54 - Resultado de resistncia compresso de argamassas com cimento e relao

gua/cimento = 0,80. ...................................................................................................... 99

Figura 55 - Teste Tukey de argamassas com cimento e relao gua/cimento = 0,80. 102

Figura 56 - Resistncia compresso de argamassas com cimento e relao gua/finos =

0,80. .............................................................................................................................. 103

Figura 57 - Teste Tukey de argamassas com cimento e relao gua/finos = 0,80. ..... 106

Figura 58 Resultado de resistncia compresso de argamassas com cimento e relao gua/cimento = 0,80 com aditivo superplastificante. ....................................... 108

Figura 59 - Teste Tukey de argamassas com cimento e relao gua/cimento = 0,80 com

aditivo superplastificante. ............................................................................................. 111

Figura 60 - Resultado resistncia compresso de argamassas com cimento e relao

gua/finos = 0,80 com aditivo superplastificante. ........................................................ 113

Figura 61 - Teste Tukey de argamassas com cimento e relao gua/finos = 0,80 com

aditivo superplastificante. ............................................................................................. 115

Figura 62 Comparao da reatividade pelo ensaio de Chapelle modificado com a finura das amostras pelo mtodo de Blaine. ................................................................. 116

Figura 63 - Comparao da reatividade pelo ensaio de Chapelle modificado com a

finura das amostras pelo mtodo de BET. .................................................................... 116

Figura 64 - Comparao das resistncias compresso aos 7 dias das argamassas do

IAP com cal e das argamassas com cal e relao gua/finos = 0,80. ........................... 117

Figura 65 Comparao das resistncias compresso aos 28 dias com a reatividade pelo ensaio de Chapelle modificado. ............................................................................ 118

Figura 66 Comparao de resistncia compresso aos 7 dias de argamassas com cimento e consistncia varivel. ................................................................................... 119

ix

Figura 67 Comparao de resistncia compresso aos 28 dias de argamassas com adies inertes e de baixa reatividade para o caso de consistncia varivel. ............... 120

x

Lista de tabelas

Tabela 1 - Composio qumica do hidrxido de clcio. ............................................... 37 Tabela 2 Proporo de mistura das argamassas para IAP com cal, relao gua/finos e relao hidrxido de clcio/adio mineral. ................................................................... 49 Tabela 3 Proporo de mistura das argamassas para IAP com cimento e relao gua/finos. ...................................................................................................................... 50 Tabela 4 Proporo de mistura das pastas com cal e relao gua/finos = 0,80. ........ 51 Tabela 5 Proporo de mistura das pastas com cimento e relao gua/finos = 0,70. 54 Tabela 6 Proporo de mistura das argamassas, relao gua/finos = 0,80. ............... 57 Tabela 7 Proporo de mistura das argamassas, relao gua/cimento = 0,80. .......... 59 Tabela 8 Proporo de mistura das argamassas e relao gua/finos = 0,80. ............. 60 Tabela 9 Proporo de mistura das argamassas, relao gua/cimento = 0,80 e aditivo (espalhamento de 370 5 mm). ..................................................................................... 62 Tabela 10 Proporo de mistura das argamassas e relao gua/finos = 0,80 e aditivo (espalhamento de 370 5 mm). ..................................................................................... 63 Tabela 11 - Massa especfica dos materiais em estudo. ................................................. 64 Tabela 12 - rea especfica dos materiais em estudo. .................................................... 65 Tabela 13 - Composio Qumica das Amostras............................................................ 68 Tabela 14 - Requisitos qumicos de acordo com a NBR 12653. .................................... 68 Tabela 15 Ensaio de Chapelle Modificado dos materiais em estudo. ......................... 69 Tabela 16- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso do IAP cal. 79 Tabela 17- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso do IAP

cimento. .......................................................................................................................... 88 Tabela 18- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso de argamassas

com cal e relao gua/finos = 0,80. .............................................................................. 96 Tabela 19- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso de argamassas

aos 28 dias com cimento e relao gua/cimento = 0,80. ............................................ 101 Tabela 20- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso de argamassas

com cimento e relao gua/finos = 0,80. .................................................................... 104 Tabela 21 - Resultado do espalhamento das argamassas com cimento e relao

gua/cimento = 0,80 com aditivo superplastificante. ................................................... 107 Tabela 22- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso de argamassas

com cimento e relao gua/cimento = 0,80 com aditivo superplastificante. .............. 109 Tabela 23 - Resultado do espalhamento das argamassas com cimento e relao

gua/finos = 0,80 com aditivo superplastificante. ........................................................ 112 Tabela 24- Anlise ANOVA entre os valores de resistncia compresso de argamassas

com cimento e relao gua/finos = 0,80 com aditivo superplastificante. ................... 114 Tabela 25 - Resultado resistncia compresso IAP com cal. .................................... 130 Tabela 26 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para IAP com cal.

...................................................................................................................................... 130 Tabela 27 - Resultado resistncia compresso IAP com cimento. ............................ 132 Tabela 28 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para IAP com

cimento. ........................................................................................................................ 132 Tabela 29 - Resultado resistncia compresso de argamassas com cal e relao

gua/finos = 0,80. ......................................................................................................... 134 Tabela 30 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para argamassas

com cal e relao gua/finos = 0,80. ............................................................................ 134

xi

Tabela 31 - Resultado de resistncia compresso de argamassas com cimento e relao

gua/cimento = 0,80. .................................................................................................... 136 Tabela 32 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para argamassas

com cimento e relao gua/cimento = 0,80. ............................................................... 136 Tabela 33 - Resultado resistncia compresso de argamassas com cimento e relao

gua/finos = 0,80. ......................................................................................................... 138 Tabela 34 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para argamassas

com cimento e relao gua/finos = 0,80. .................................................................... 138 Tabela 35 - Resultado de resistncia compresso de argamassas com cimento e relao

gua/cimento = 0,80 com aditivo superplastificante. ................................................... 140 Tabela 36 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para argamassas

com cimento e relao gua/cimento = 0,80 com aditivo superplastificante. .............. 140 Tabela 37 - Resultado de resistncia compresso de argamassas com cimento e relao

gua/finos = 0,80 com aditivo superplastificante. ........................................................ 142 Tabela 38 - Teste estatstico de Tukey gerado pelo programa Action para argamassas

com cimento e relao gua/finos = 0,80 com aditivo superplastificante. ................... 142

12

1. Introduo

Os materiais pozolnicos esto atualmente presentes em uma grande parcela dos

concretos empregados no mundo, seja por motivos ligados reduo do impacto

ambiental e econmico ou pelas melhorias relacionadas a durabilidade. difcil pensar

na tecnologia do concreto sem a presena das pozolanas1, ainda que algumas vezes os

usurios as empreguem sem perceber sua presena, como no caso dos cimentos do tipo

CP II Z e CP IV, os quais contm esta adio na sua composio.

A produo do cimento causa um alto impacto ambiental, que pode ser reduzido

com adies minerais em substituio parcial do cimento, tais como: fler calcrio,

escria granulada de alto forno, argila calcinada e cinza volante. Com a diversidade

atual de alternativas para esta substituio, a escolha torna-se cada vez mais complexa,

necessitando de uma avaliao quanto pozolanicidade apresentada por cada material.

Para essa avaliao h diversos mtodos disponveis, normatizados ou no pela

Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT).

A substituio parcial de cimento geralmente oferece vantagens econmicas,

pois est se substituindo o clnquer (um produto nobre) por subprodutos, oriundos, na

maioria dos casos, de resduos agroindustriais. De acordo com Mehta e Monteiro

(2008), as adies minerais so acrescentadas em quantidades relativamente grandes, de

20 a 70% da massa do material cimentcio total, adicionando ou substituindo

parcialmente o cimento, dependendo das propriedades que se quer obter. Desse modo,

pode-se dizer que um dos avanos mais importantes do desenvolvimento do concreto

neste ltimo sculo foi a incorporao de adies minerais na sua produo.

Os estudos na rea tm abordado temas como: alto teor de substituio, nos

trabalhos de Hoppe Filho et al. (2013), Isaia e Gastaldini (2009) e Hoppe Filho (2002),

o uso de composies com mais de uma adio, como nos trabalhos de Isaia (1995) e

1 Os materiais pozolnicos so materiais silicosos ou silicoaluminosos que, por si s, possuem pouca ou

nenhuma propriedade cimentante, mas, quando finamente divididos e na presena de umidade, reagem

quimicamente com o hidrxido de clcio, temperatura ambiente, para formar composto com

propriedades aglomerantes (NBR12653/12).

13

Isaia et al. (2012), e cinzas provenientes da queima de resduos agroindustriais, como

o caso das cinzas de bagao de cana-de-acar, com trabalhos de Frias et al. (2011) e

Gobbi et al. (2010a), de folha de bananeira, como no trabalho de Kanning et al. (2014),

e de casca de arroz, com Zerbino et al. (2011).

Os concretos de alta resistncia e alto desempenho esto diretamente ligados

incorporao de material pozolnico. Conforme afirma Mehta e Monteiro (2008), um

fator importante a reduo do volume total e o tamanho dos poros (importante para o

aumento da resistncia mecnica do compsito de cimento Portland).

Alm disso, segundo Valenzuela e Chodounsky (2010), a evoluo das adies

minerais pozolnicas tornou possvel produzir concretos cada vez mais resistentes e

durveis, muito alm do que se pensava ser possvel h anos atrs. Neste sentido, pode-

se considerar as pozolanas como ferramentas capazes de viabilizar os concretos de alto

desempenho, que so um aprimoramento de concretos convencionais a partir da reduo

da porosidade e das modificaes microestruturais.

A pozolanicidade das adies, ou seja, a capacidade de formar compostos

cimentantes desde que na presena de gua e hidrxido de clcio, pode ser avaliada com

algumas tcnicas normatizadas pela ABNT, a partir de mtodos indiretos de

quantificao do potencial reativo, como o ndice de atividade pozolnica (IAP) com

cimento Portland (NBR 5752/12) ou cal hidratada (NBR 5751/12), ou por mtodo direto

e acelerado, como o ensaio Chapelle Modificado (NBR 15895/10), o qual determina a

capacidade da adio pozolnica em fixar cal.

Donatello et al. (2010) recomendaram que, para avaliar a atividade pozolnica

de um material, importante a escolha do mtodo a ser utilizado, baseando-se nas

limitaes e nas condies de ensaio. Estes pesquisadores tambm indicam que a

avaliao seja realizada por mais de um mtodo e a comparao dos resultados de

diferentes mtodos deve contemplar uma anlise crtica a respeito da temperatura e do

tempo de cura das amostras.

Esta questo surgiu durante o desenvolvimento dos trabalhos de Gobbi et al.

(2010a e 2010b). Nesta pesquisa, foi constatado que alguns dos mtodos normatizados

no Brasil se baseiam fundamentalmente no desenvolvimento de resistncia

14

compresso. Apesar das limitaes, so capazes de subsidiar a seleo das adies

minerais pozolnicas normalmente utilizadas, mas podem subestimar a reatividade das

superpozolanas, como a cinza de casca de arroz, a slica ativa e o metacaulim,

produzindo resultados muito variveis em termos de repetio e, em alguns momentos,

aparentemente inconsistentes, classificando pozolanas reconhecidamente de alta

eficincia como materiais de mdia reatividade.

A alta reatividade destas pozolanas, decorrente do alto teor de compostos

amorfos2 e da grande rea especfica, conduz a um elevado consumo de portlandita que,

nas argamassas de cimento Portland ou cal hidratada preconizadas pelas normas

brasileiras para determinar o IAP, podem esgotar a reserva alcalina do meio, em virtude

da condio de reao catalisada pela cura trmica.

Para tanto, necessrio avaliar corretamente estes materiais, pois uma

caracterizao errnea possibilita a restrio do uso de certo tipo de pozolana ao

classificar o seu desempenho de forma incorreta.

1.1. Hiptese

A hiptese deste trabalho de que as normas brasileiras, atualmente em vigor,

apresentam inconsistncias classificando erroneamente algumas pozolanas. Mtodos

recm normatizados como o Chapelle modificado talvez possam avaliar com maior

preciso estes materiais.

Pelas duas tcnicas prescritas pelas NBR 5751/12 e NBR 5752/12 no se pode

avaliar adequadamente os materiais pozolnicos, pois estas se baseiam

fundamentalmente no desenvolvimento de resistncia compresso e produzem

resultados muito variveis em termos de repetio, como foi constatado nos trabalhos de

Gobbi et al. (2010a e 2010b).

Pelos mtodos indiretos, baseados na resistncia compresso, no se podem

considerar alguns fatores que influenciam no desempenho da adio avaliada, como a

2 Fase sem arranjo atmico bem definido, porm apenas de curta distncia e com composio qumica

similar da fase cristalina equivalente.

15

sua rea especfica, o teor de substituio e a relao gua/slidos constante. Isso faz

com que as pozolanas de grande rea especfica, mais reativas, apresentem desempenho

minorizado em funo da maior demanda de gua de mistura, apresentando resultados

variveis, conforme o mtodo aplicado e demonstrado no trabalho de Gava e Prudncio

Jr. (2007a). Os mesmos autores (GAVA e PRUDNCIO, 2007b) tambm relatam que

outros fatores exercem influncia no IAP, como o tipo de cimento utilizado, o teor de

substituio do cimento e o uso de aditivos dispersantes.

Os resultados obtidos em cada ensaio tendem a variar com o mtodo escolhido,

alm de alguns no simularem condies reais de aplicao na produo de concretos e

de argamassas, conforme est descrito em detalhes no programa experimental deste

trabalho.

1.2. Objetivo

O objetivo deste trabalho testar as tcnicas de investigao de pozolanicidade

de adies minerais normatizadas no Brasil at a primeira metade de 2014, de modo a

produzir uma anlise crtica aos procedimentos prescritos na NBR 5751/12 e NBR

5752/12.

Como objetivos especficos, podem ser listados os que esto apresentados a

seguir:

investigar, por difrao de raios X, os produtos formados nos compsitos

cimentcios usados para a determinao do IAP com cal (NBR 5751/12) e com

cimento (NBR 5752/12);

investigar a relao entre as caractersticas das adies com os resultados

do IAP com cal (NBR 5751/12) e com cimento (NBR 5752/12);

estudar possveis variaes nos ensaios da NBR 5751/12 e NBR 5752/12:

[consistncia varivel X (relao gua/cimento constante), (relao gua/finos3

3 Foi denominado de relao gua/finos, o quociente entre a massa de gua pela somatria de

cimento ou hidrxido de clcio com as adies, pois nem todas so reativas para receberam a

terminologia de aglomerante.

16

constante)]; [consistncia constante com o uso de aditivo superplastificante X

(relao gua/cimento constante), (relao gua/finos constante)].

Para isso, foram utilizadas as seguintes adies minerais: cinza de casca de

arroz, metacaulim, slica ativa, fler quartzoso, fler calcrio e material cermico

calcinado em forno mufla a 700 C e com diferentes graus de moagem (0,5; 1,0 e 1,5 h).

Na presente pesquisa foi avaliado se as tcnicas prescritas nas normas nacionais

da Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) NBR 5751/12, NBR 5752/12 e

NBR 15895/10 so adequadas para a avaliao da reatividade de pozolanas em

compsitos de cimento Portland.

1.3. Justificativa

A seguir, apresentam-se as justificativas ambientais, sociais, econmicas e

tecnolgicas cabveis para essa pesquisa.

1.3.1. Justificativa ambiental

Com a elevao da produo de cimento no Brasil (Figura 1), aumentaram-se

significativamente tambm os impactos ambientais decorrentes da sua produo. A

emisso mdia mundial para cada tonelada de clnquer modo produzido de

aproximadamente 866 kg de gs carbnico (WBCSD, 2011). A reduo nos impactos

causados alcanada com o aumento do teor de adies minerais no cimento Portland,

tais como: escria granulada de alto forno, cinzas volantes, entre outros.

17

Figura 1 - Evoluo da produo de cimento no Brasil em milhes de toneladas de 1970 a 2013.

Fonte: Relatrios anuais do sindicato nacional da indstria do cimento SNIC.

Os inmeros processos industriais de fabricao de bens trazem consigo uma

vasta gama de resduos que, muitas vezes, so depositados inadequadamente no meio

ambiente. Exemplo disso so as usinas de processamento de cana-de-acar para a

produo de etanol, que geram resduos industriais como a cinza de bagao de cana-de-

acar. Outro exemplo a casca de arroz, resduo gerado no beneficiamento de arroz

que, quando calcinada, tende a desenvolver atividade pozolnica. Tambm, pode ser

citado o resduo proveniente da queima de carvo mineral, muito empregado para a

produo de energia eltrica. O problema em questo pode ser reduzido utilizando estes

resduos como adies minerais em substituio parcial do cimento, sendo atualmente

opes j consagradas: a cinza volante, a slica ativa, a cinza da casca de arroz e a

escria granulada de alto forno. Antes de implementar qualquer resduo industrial como

substituto parcial do cimento so necessrios muitos estudos para produzir o

embasamento terico sobre benefcios e consequncias que este tipo de prtica pode

proporcionar tecnologia dos concretos e argamassas.

De acordo com Mehta (2001), a diminuio no consumo de clnquer o

primeiro passo para a reduo no consumo de energia e emisses de gases que

contribuem para o efeito estufa. Embora haja um crescimento estvel na utilizao de

cimento Portland composto, grandes quantidades dos subprodutos industriais com

916,7

27,2

20,6

25,8

28,3

39,9

35,1

68,7

38,7

41,946,6

52

51,7

59,1

64,1

36

70,2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Mil

h

es

de

to

ne

lad

as

Ano

Produo de Cimento no Brasil

18

potencial de serem empregados na produo do cimento ainda recebem aplicaes de

baixo valor, como bases de estradas ou descartes em aterros.

A correta avaliao dos materiais pozolnicos a base para se testar e

desenvolver alternativas de incorporao de resduos ambientais em substituio parcial

ao cimento Portland.

1.3.2. Justificativa social

A presente pesquisa fornece suporte tcnico e cientfico para a melhor avaliao

das adies minerais utilizadas.

Os conhecimentos gerados podem contribuir com informaes que sero usadas

como base para outras pesquisas e, possivelmente, tornar-se uma referncia para a

sugesto de mudanas nas normas nacionais, de modo a torn-las mais eficientes na

avaliao de materiais pozolnicos. Isto possibilitar a utilizao de produtos mais

atrativos economicamente, com menor custo energtico, criando condies de aplicao

de energia em atividades com alto valor agregado e empregos de qualidade. Isso seria

uma forte contribuio deste trabalho para a sociedade.

1.3.3. Justificativa econmica

A substituio de parte do cimento por adies minerais pode oferecer vantagens

econmicas, pois est substituindo o clnquer por resduos slidos industriais. Com isso,

consome-se menor quantidade de recursos naturais, como o calcrio e a argila, matrias-

prima, alm de reduzir o consumo de energia trmica para a clinquerizao e de energia

eltrica na moagem da matria-prima e, tambm, do clnquer, o que implica em reduo

de custos na produo de cimento Portland.

O resultado da incorporao da grande maioria das adies minerais pozolnicas

a reduo do custo do cimento Portland associado melhoria do produto em muitas

aplicaes da engenharia civil.

19

1.3.4. Justificativa tecnolgica

Em termos tcnicos, a incorporao de pozolanas no concreto pode resultar em

vantagens para muitas aplicaes em concretos e argamassas. De modo geral, pode-se

citar que a reao pozolnica tende a reduzir a quantidade de hidrxido de clcio na

microestrutura do concreto, incorporando-o na estrutura do silicato de clcio hidratado.

Isso faz com que haja reduo da susceptibilidade de ocorrncia de reao lcali-

agregado, reduo da lixiviao e refinamento da estrutura de poros do concreto,

tornando-o menos permevel gua, que um agente necessrio maioria dos

mecanismos de degradao.

Desse modo, pode-se dizer que as pozolanas so alternativas com potencial de

elevar a eficincia dos concretos e argamassas em muitos tipos de aplicao da

engenharia civil, justificando a importncia desta pesquisa que se foca em produzir uma

viso crtica da forma que a normalizao nacional atual preconiza para a classificao

de materiais pozolnicos. Neste sentido, avaliar bem as adies minerais potencialmente

pozolnicas a base para o desenvolvimento e o aproveitamento de resduos

potencialmente reativos e passveis de emprego na produo de concretos e argamassas

de cimento Portland.

20

2. Reviso bibliogrfica

No presente captulo esto apresentadas as informaes sobre os materiais

pozolnicos e seus efeitos, tanto fsicos quanto qumicos. Apresentam-se tambm

informaes sobre os materiais utilizados neste trabalho: a slica ativa, o metacaulim, a

cinza de casca de arroz, o fler quartzoso, o fler calcrio e o material cermico

submetido moagem e calcinao.

2.1. Efeitos das adies minerais

De acordo com Malhotra e Mehta (1996), o termo adio refere-se a qualquer

material alm da gua, agregados e cimento, que utilizado como um constituinte do

concreto e adicionado massa imediatamente antes ou durante a mistura.

No Brasil, os cimentos com adio pozolnica comearam a ser comercializados

em 1969, no Rio Grande do Sul, por iniciativa da S.A. Indstrias Reunidas Francisco

Matarazzo, utilizando cinzas volantes coletadas na Termoeltrica de Charqueadas.

Anteriormente, havia o uso espordico de argila calcinada na obra da barragem de

Jupi, no Rio Paran, cuja fbrica iniciou sua operao em 1965 (SILVA, 2010).

Desde a dcada de 80, as adies minerais tm desempenhado um papel

importante na produo de concreto de alto desempenho e seu predecessor, o concreto

de alta resistncia. A heterogeneidade na pasta de cimento Portland hidratada limita a

resistncia destes concretos, sendo solucionada pela modificao na microestrutura, a

partir da incorporao de materiais pozolnicos, devido a sua reao com o hidrxido de

clcio resultar em um produto semelhante ao silicato de clcio hidratado (C-S-H).

As adies minerais podem ser classificadas em 3 grandes grupos: 1) materiais

cimentantes que no necessitam de hidrxido de clcio para formar produtos

cimentantes, como o C-S-H; 2) materiais pozolnicos que reagem quimicamente com o

hidrxido de clcio desde que na presena de gua, formando compostos com

propriedades cimentantes; e 3) fler, materiais finamente divididos e sem atividade

qumica, que causam o efeito fsico de empacotamento granulomtrico.

21

A auto-hidratao dos materiais cimentantes normalmente lenta e a quantidade

de produtos formada insuficiente para a sua aplicao com fins estruturais. Como

exemplo deste material h a escria granulada de alto-forno proveniente da produo de

ferro-gusa. Quando utilizado como adio ou substituio parcial de cimento Portland, a

presena de hidrxido de clcio e a gipsita acelera a hidratao (DAL MOLIN, 2011).

A utilizao de material pozolnico se d de duas formas, como adio ao

cimento Portland durante sua fabricao, gerando os cimentos compostos (forma mais

usual em pases como Brasil, Frana e Alemanha), ou como adio ao concreto (como

o caso nos Estados Unidos). Independente da forma, o resultado final semelhante: a

adio mineral interage qumica e fisicamente com os produtos de hidratao do

cimento Portland, modificando a microestrutura da pasta (SILVA, 2010).

O material pozolnico, quando natural, dispensa qualquer tratamento para

apresentar ou potencializar sua pozolanicidade, exceto a moagem, procedimento que

aumenta a rea de contato para as reaes. J, no caso das pozolanas artificiais, aquelas

que necessitam de beneficiamento, os tratamentos a elevadas temperaturas influenciam

na cristalizao do material, pois durante o resfriamento as fases cristalinas so

transformadas em amorfas, atribuindo reatividade ao material. O dixido de silicio

presente nos materiais pozolnicos possui fases polimrficas4 como o quartzo, a

tridimita, a cristobalita, entre outras. Os materiais com estrutura desordenada (amorfa)

so os que apresentam maior reatividade comparada aos de estrutura cristalina

(CORDEIRO, 2006).

Segundo Dal Molin (2011), o material no reativo, denominado fler, um

material finamente dividido sem atividade qumica, ou seja, sua atuao se resume a um

efeito fsico de empacotamento granulomtrico, como exemplo: fler calcrio, fler

quartzoso, p de pedra.

De acordo com Dal Molin (2011), vrios so os efeitos fsicos gerados pelas

adies minerais no concreto:

4 Fase slida com mesma composio qumica, porm com estrutura cristalina diferenciada.

22

efeito microfler: aumento da densidade da mistura, resultante do

preenchimento dos vazios pelas minsculas partculas das adies, cujo

dimetro mdio deve ser semelhante ou menor que o dimetro mdio das

partculas de cimento;

refinamento da estrutura dos poros e dos produtos de hidratao do

cimento: a adio mineral restringe os espaos nos quais os produtos de

hidratao podem crescer, gerando um grande nmero de pequenos

cristais;

alterao na microestrutura da zona de transio: melhora significativa da

zona de transio devido somatria de efeitos: interferncia na

movimentao das molculas de gua em relao aos slidos da mistura,

reduzindo a exsudao, preenchimento de vazios deixados pelas

partculas de cimento prximas superfcie do agregado e interferncia

no crescimento dos cristais.

O efeito qumico obtido da reao entre a pozolana e o hidrxido de clcio

denominado reao pozolnica e como aspectos principais apresenta: a reao lenta,

desta forma a liberao de calor e o desenvolvimento da resistncia tambm so lentos.

Os produtos das reaes so muito eficientes em preencher os espaos capilares,

melhorando o desempenho (resistncia e impermeabilidade) do produto final (MEHTA

e MONTEIRO, 2008).

De acordo com Mehta e Monteiro (2008), embora todas as adies tendam a

melhorar a coeso e a trabalhabilidade do concreto fresco, muitas no possuem a

capacidade redutora de gua da cinza volante e da escria granulada de alto forno. Para

uma determinada consistncia do concreto, o uso de materiais com alta rea superficial

especfica, como cinza de casca de arroz e slica ativa, aumenta a demanda de gua

(MEHTA e MONTEIRO, 2008). Segundo Malhotra e Mehta (1996), este aumento no

consumo de gua pode no ocorrer em concretos com consumo de cimento menor do

que 300 kg/m. J, para um concreto com elevado consumo de cimento, possvel a

utilizao de aditivos superplastificantes para evitar o aumento da relao a/c.

O uso de adies minerais oferece a possibilidade de reduzir o aumento da

temperatura quase que em proporo direta quantidade de cimento Portland

23

substitudo pela adio, sendo considerado o calor de hidratao total produzido pelas

reaes pozolnicas como a metade do calor mdio produzido pela hidratao do

cimento Portland (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

O refinamento dos poros quando se faz uso das adies minerais pode ser

observado no trabalho de Senhadji et al. (2014), sendo evidenciado que as argamassas

de cimento Portland possuem porosidade total mais elevada que as argamassas com

adies minerais. Tambm, foi observada que a reduo dos poros de maior volume

mais acentuada para a argamassa contendo adies minerais do que para a argamassa de

referncia, sendo esta reduo mais significativa quando as adies apresentam

pozolanicidade.

Conforme demonstrado no trabalho de Hoppe Filho et al. (2013), concretos

contendo adio de cinzas volantes diminuem a quantidade de hidrxido de clcio em

relao ao concreto de referncia. Para minimizar este efeito, realizou-se a adio de cal

hidratada na mistura, que propiciou o aumento na quantidade de portlandita em

concretos produzidos com cimento e cinzas volantes, acima do valor encontrado no

concreto de referncia. Esse trabalho ainda sugere que as previses relativas

durabilidade do concreto com base na resistncia compresso so inadequadas, pois

concretos de referncia e com adies minerais, com a mesma resistncia compresso,

quando submetidos penetrao de cloretos, apresentam coeficientes de difuso

distintos, devido s melhorias nas propriedades da microestrutura da pasta.

De acordo com o trabalho de Krivenko et al. (2014), a presena de metacaulim e

cinza volante permite reduzir a expanso ocasionada pela reao lcali-agregado a graus

admissveis ou evit-la completamente.

Conforme cita Dal Molin (2011), inmeros so os casos de utilizao de adies

minerais em obras de concreto (cimentos compostos). Seu uso justificado em obras

onde a reduo do calor de hidratao essencial, como barragens, e em ambientes com

presena de cloretos, para reduzir a sua penetrao e aumentar a durabilidade quanto

corroso das armaduras.

24

2.2. Adies que compem este estudo

2.2.1. Fler calcrio

Como fler calcrio deve ser entendido o material proveniente da rocha calcria

finamente moda. O essencial que possuam uniformidade e, principalmente, sejam

finamente divididos (DAL MOLIN, 2011).

O fler possui dimetro mdio prximo ao do cimento Portland, que em

decorrncia da sua ao fsica, melhora algumas propriedades do concreto quando em

teores menores que 15% em relao massa de cimento, de acordo com Silva (2010).

Na Figura 2, est apresentada a imagem obtida por microscopia eletrnica de varredura

do fler calcrio.

Figura 2 - Micrografia obtida por MEV com ampliao de 500x do fler calcrio.

Fonte: Chen et al. (2011).

Quando presentes no cimento, o fler calcrio serve para tornar os concretos e as

argamassas mais trabalhveis, porque os gros desse material modos tm dimenses

adequadas para se alojar entre os gros ou partculas dos demais componentes do

concreto, funcionando como um verdadeiro lubrificante (BATTAGIN e BATTAGIN,

2010).

Quando utilizado nos concretos autoadensveis, a maior capacidade da partcula

de fler calcrio em adsorver gua causa aumento de viscosidade e maior resistncia

exsudao (REPETTE, 2011).

25

De acordo com Battagin e Battagin (2010), o filer apesar de apresentar ao

predominantemente fsica, pode possuir alguma reatividade qumica com os aluminatos

de clcio, formando os carboaluminatos e substituindo parcialmente o papel da gipsita.

Por apresentar moabilidade mais fcil que o clnquer, durante a moagem

conjunta nos moinhos industriais, ele se concentra nas fraes mais finas do cimento.

Essas partculas mais finas preenchem os poros e ao mesmo tempo promovem uma

acelerao da hidratao ao se comportarem como locais de nucleao5 na formao dos

novos compostos hidratados, pois alteram a cintica do sistema fazendo com que as

partculas de cimento reajam mais rapidamente com a gua (BATTAGIN, 2011).

Segundo Bonavetti et al. (2003), para uma baixa relao gua/cimento no

concreto (0,25), uma grande proporo (mais de 35%) de cimento Portland permanece

no hidratado atuando como material de enchimento de alto custo. O uso de filler

calcrio como demonstrado no trabalho, foi uma opo para a diminuio do consumo

de energia e das emisses poluentes pela reduo do consumo de cimento, porm no

foi possvel apontar um valor timo da adio mineral que varia de acordo com o

proporcionamento dos materiais que compem o concreto.

2.2.2. Fler quartzoso

Trata-se de slica com elevado grau de moagem, o que resulta em partculas

mdias da ordem de 15m, conforme material utilizado no trabalho de Henche (2013).

Na realidade, esses materiais esto disponveis em granulometrias variadas e esto

destinados a produo de tintas, plsticos, borrachas, esmaltes, abrasivos, concretos de

alta resistncia, etc (CASTRO et al., 2009). Na Figura 3, est uma imagem de

microscopia eletrnica de varredura do fler quartzoso apresentando forma angular.

5 Nucleao a etapa em que as molculas slidas dispersas no solvente comeam a se precipitar.

26

Figura 3 - Micrografia por MEV do fler quartzoso com ampliao de 250x.

Fonte: Felekoglu (2009).

utilizado na produo de concretos de ps reativos (CPR) com dimetro

mximo entre 5 a 25 m, sendo adicionado mistura para contribuir para o fechamento

do pacote granulomtrico, preenchendo os vazios deixados pelos gros de areia.

Quando submetido ao tratamento trmico, intensifica as reaes pozolnicas,

consumindo o hidrxido de clcio [Ca(OH)2] gerado na hidratao do cimento,

produzindo silicato de clcio hidratado (C-S-H) em maior quantidade e tamanho

superior ao original proveniente da hidratao do cimento. Essa mudana provoca

melhora considervel da resistncia da pasta e da zona de transio (pasta-agregado

mido), diminuindo, inclusive, sua espessura (BIZ, 2001).

Richard & Cheyrezy (1995, apud TUTIKIAN et al., 2011), apresentam

controvrsias sobre o material, ressaltando que o fler quartzoso apresenta reatividade

quando submetido a altas temperaturas, o que ocorre durante a cura do CPR, elevando a

resistncia final da mistura.

Quando utilizado em concretos autoadensveis, o efeito de sua adio aumenta a

viscosidade da pasta, assemelhando-se ao da incorporao da mesma quantidade de fler

calcrio. No entanto, enquanto o fler calcrio pode promover a acelerao do

enrijecimento da pasta, o p de quartzo causa retardo (DESMET et al., 2010 apud

REPETTE, 2011).

De acordo com Lawrence et al. (2003), os graus de hidratao a curto prazo de

argamassas contendo fler quartzoso so sempre mais elevados do que aqueles para a

27

argamassa de referncia, confirmando o aumento da hidratao do cimento na presena

de adies minerais inertes em virtude da nucleao heterognea.

2.2.3. Material cermico

As cermicas so obtidas a partir de uma massa a base de argila, submetida a um

processo de secagem lento e, aps a retirada de grande parte da gua, sintetizada em

temperaturas elevadas. Um dos critrios mais tradicionais para a classificao das

cermicas a cor da massa, que pode ser branca ou vermelha (KASMIERCZAK, 2010).

Atualmente existem muitos tipos de resduos cermicos de barro vermelho que

constituem subprodutos da indstria, cada tipo com diferenas marcadas pela

constituio mineralgica, cor, dureza, em grande parte resultante da matria-prima

utilizada, mas tambm do tratamento trmico a que os produtos foram sujeitos

(MATIAS et al., 2012).

De acordo com Vieira (2005), a dureza das matrias-primas um fator

importante na seleo do equipamento a ser utilizado para a realizao da moagem. Em

se tratando de materiais cermicos, cuja matria-prima bsica argila, o processo de

moagem utilizando moinhos de bolas largamente utilizado. O referido processo

permite obter uma distribuio granulomtrica bastante fina e pode ser realizado a

mido ou a seco.

Os tempos de moagem excessivamente grandes no correspondem

necessariamente a uma melhor moagem, pois existe um tempo de moagem adequado

para cada material e moinho. Ultrapassando-se este tempo no haver um melhor

rendimento, apenas elevao do custo do processo e o desgaste do moinho, sem obter

uma moagem mais fina ou maior reatividade do material, como pode ser observado no

trabalho de Vieira (2005).

Em pastas com cimento, Farias Filho et al. (2000) obtiveram aumento da

resistncia compresso se comparado com o trao de referncia, porm com teores de

substituio de tijolo modo acima de 20%, houve decrscimo nas resistncias flexo.

Para a substituio de 20% de cimento por resduo cermico em concretos, Gonalves

28

(2007) afirmou no haver influncia no mdulo de elasticidade e nas demais

propriedades mecnicas aos 28 dias, como na resistncia compresso, na resistncia

trao por compresso diametral e na resistncia trao na flexo, independentemente

da relao gua/cimento. Nesses trabalhos, no foi realizado tratamento trmico no

material cermico, apenas o beneficiamento pela moagem. Tambm no foi realizado

um estudo aprofundado sobre a reatividade pozolnica deste resduo de construo.

2.2.4. Cinza de casca de arroz

O Brasil considerado um dos 10 maiores produtores de arroz no mundo,

produzindo no ano de 2011, cerca de 13,4 milhes de toneladas de arroz em casca

(IBGE, 2012), sendo a regio sul a principal responsvel por essa produo.

A cinza de casca de arroz o material resultante da sua combusto, sendo usado

pelas indstrias beneficiadoras de arroz como fonte calorfica na gerao de calor e de

vapor necessrios nos processos de secagem e parboilizao dos gros (DAL MOLIN,

2011). Grande quantidade de resduos gerados por estas indstrias de beneficiamento,

que na maioria das vezes no possuem local prprio para a sua disposio, so lanados

em aterros ou em terras produtivas, utilizados como fertilizantes, ficando muitas vezes

prximo a rios e crregos, causando a poluio dos mesmos (GAVA, 1999).

Segundo Mehta e Monteiro (2008), cada tonelada de arroz colhido produz cerca

de 200 kg de casca que, na combusto, produz aproximadamente 40 kg de cinza. A

eficincia da cinza de casca de arroz como material pozolnico est relacionada ao seu

processo de obteno. Cinzas provenientes de combusto no controlada geralmente

contm uma grande proporo de minerais de slica no reativos (cristalinos) e de baixo

valor pozolnico. J, com a queima controlada, com temperaturas entre 500 e 700 C,

possibilita a obteno de cinzas amorfas de alta pozolanicidade (DAL MOLIN, 2011).

O trabalho de Zerbino et al. (2011) destaca a importncia do beneficiamento, por

moagem, de determinados materiais para melhorar o desempenho das pastas de cimento

que os recebem. A avaliao de diferentes finuras da cinza de casca de arroz

incorporada ao concreto propiciou melhoras no estado fresco e, tambm, no estado

endurecido. Outra pesquisa de Zerbino et al. (2012), evidenciou alguns dos benefcios

29

desta pozolana como o poder de influenciar na inibio ou no desenvolvimento da

reao lcali-slica (RAS). O estudo com cinza de casca de arroz comprovou que,

dependendo do tempo de moagem, tamanho das partculas e do teor de substituio do

cimento, esta pozolana pode inibir ou desenvolver a RAS.

Na Figura 4, a imagem obtida por microscopia eletrnica de varredura da cinza

de casca de arroz com 30 minutos de moagem.

Figura 4 - Micrografia por MEV da cinza de casca de arroz com moagem de 30 minutos e ampliao de

4.500x.

Fonte: Fedumenti. (2013).

Diante da aplicao da cinza de casca de arroz em concretos e argamassas, a

oportunidade de reduo no impacto ambiental fortalecida pelo concreto ser, de

acordo com Pedroso (2009), o segundo material mais consumido no mundo, perdendo

apenas para o consumo de gua. Sendo estimada a utilizao de 11 bilhes de toneladas

de concreto anualmente, ou seja, um consumo mdio de 1,9 toneladas de concreto por

habitante por ano (FEDERACIN IBEROAMERICANA DE HORMIGN

PREMESCLADO - FIHP, apud PEDROSO, 2009).

2.2.5. Metacaulim

O metacaulim pode ser produzido de duas formas. A primeira a partir da

calcinao da argila caulintica em temperaturas que variam entre 500 C e 800 C, com

posterior moagem do material e sua tonalidade se caracteriza por um tom rosceo. A

30

segunda forma de obteno do metacaulim consiste na utilizao do rejeito da indstria

do papel, passando, da mesma forma pelo processo de calcinao e moagem, com

tonalidade extremamente clara (KIRCHHEIM et al., 2011).

Sua composio qumica predominantemente slica (aproximadamente 50%) e

alumina (em torno de 40%) (MEDINA, 2011). Segundo Dal Molin (2011), o

metacaulim possui uma colorao varivel, dependendo do teor de xido de ferro

presente na matria prima. A pureza do caulim influencia tanto na reatividade como na

colorao do material, quanto menor a quantidade de slica e alumnio, menor a

reatividade e menor a brancura.

Ao contrrio da maioria de outras adies minerais, o metacaulim no um

rejeito industrial e possui controle de produo especfico (FONSECA, 2010). Apesar

desta afirmao de Fonseca (2010), a publicao de Kirchheim et al. (2011) evidencia

que o metacaulim pode sim ser proveniente de um resduo industrial, porm, verdade

que na maioria dos casos trata-se de uma argila com composio qumica e calcinao

controlados. Uma das vantagens da utilizao do metacaulim referente questo

ambiental, pois um dos resduos gerados pela produo desta adio o vapor de gua,

o qual lanado diretamente na atmosfera sem qualquer dano ao meio ambiente.

Portanto, como a utilizao de metacaulim no concreto faz com que o consumo de

cimento seja menor, h uma menor emisso de gs carbnico na atmosfera (NITA,

2006). No se pode deixar de citar como vantagem a economia de energia, pois se a

temperatura de calcinao do metacaulim entre 500 C e 800 C, inferior a de

produo do cimento (1450 C), e na maioria dos casos o seu emprego ser em

substituio parcial do cimento, pode-se dizer que existe uma reduo de energia

aplicada para a produo de um metro cbico de concreto.

De acordo com Kuperman et al. (2005), na dcada de 60 a Companhia

Energtica de So Paulo (CESP) tornou-se a primeira empresa brasileira a descobrir que

suas estruturas de concreto poderiam apresentar reao lcali-agregado (RAA) e

tomaram providncias, pois em maro de 1963 veio a divulgao de dois relatrios

pioneiros pelo Instituto de Pesquisas Tecnolgicas no Estado de So Paulo (IPT), que

mencionavam as reaes lcali-agregado nas Centrais Eltricas de Urubupung S.A..

Uma das medidas adotadas foi a aplicao de metacaulim no concreto. Para atender esta

31

demanda, foi construda uma fbrica de pozolana em Trs Lagoas MS, ao lado da

futura Usina Hidreltrica Jupi, devido a existncia de jazidas de argila caulintica.

No final de 2010, foi publicada a primeira norma brasileira referente a esta

adio, que prescreve parmetros especficos para o uso do metacaulim: NBR

15894/2010: Metacaulim para uso com cimento Portland em concreto, argamassa e

pasta, que prescreve parmetros especficos para o uso do metacaulim.

O trabalho de Chakchouk et al. (2009) acerca da temperatura e do tempo de

calcinao de argilas para a produo de pozolanas artificiais a serem utilizadas em

substituio parcial do cimento e com diferentes teores, mostrou que as propriedades

mecnicas foram regidas pela temperatura de calcinao e pelo teor de substituio,

sendo possvel aumentar os teores de substituio desde que a temperatura de calcinao

seja elevada.

Segundo Dal Molin (2011), tem-se tambm obtido esta pozolana a partir da

moagem e da calcinao em baixas temperaturas de argilas especiais como o caulim

muito puro, resduo proveniente da indstria do papel. Neste processo, obtida uma

pozolana com alta atividade pozolnica, fazendo com que recebesse a denominao de

metacaulim de alta reatividade (MCAR).

Medeiros e Helene (2004) realizaram um extenso estudo que demonstrou a

eficincia do metacaulim quanto mitigao da reao lcali-agregado, resistncia

penetrao de cloretos, reduo da absoro e permeabilidade a gua, elevao da

resistividade eltrica, entre outros fatores.

Na Figura 5, constam as imagens obtidas por microscopia eletrnica de

varredura do metacaulim com ampliao de 3.000x e 10.000x.

32

a) b) Figura 5 - Micrografia por MEV do metacaulim com ampliao de 3.000x (a) e 10.000x (b).

Fonte: Rocha (2005).

2.2.6. Slica ativa

A slica ativa, tambm conhecida, como slica volatilizada, microsslica ou

fumo de slica condensado, um subproduto obtido dos fornos a arco nas indstrias de

silcio metlico e de ligas ferro-silcio, com temperaturas acima de 2000 C. Durante o

processo, gerado o gs SiO que, ao sair do forno, se oxida e condensa na zona de

baixa temperatura do forno em partculas esfricas minsculas, consistindo em slica

no cristalina. Esse material removido por filtragem (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

O material constitui um tipo de pozolana formada essencialmente por partculas

esfricas de slica no estado amorfo (ABNT NBR 13956/12). Na Figura 6, est ilustrada

uma imagem obtida por microscopia eletrnica de varredura da slica ativa.

Figura 6 - Micrografia da slica ativa com ampliao de 20.000x.

Fonte: Dal Molin (2011).

33

A slica ativa amorfa conhecida a mais de 55 anos. Tem-se conhecimento que

a primeira utilizao prtica deste subproduto tenha sido relatada em 1952 por um

pesquisador noruegus. No final dos anos 70, a slica ativa comeou a ser utilizada no

concreto na Escandinvia. Tem sido relatada que na Amrica do Norte e diversos outros

pases seu uso deu-se no incio dos anos 80 (AITCIN, 2000 apud LUZ, 2005).

Segundo Dal Molin (2011), dependendo do tipo de liga de silcio produzida,

tipo de forno, composio qumica e dosagem das matrias-primas, resultaro diferentes

tipos de slica ativa no que tange a composio qumica, cor, distribuio

granulomtrica e demais caractersticas. Por exemplo: a slica ativa proveniente da

manufatura do silcio metlico mais fina que a proveniente da manufatura do ferro-

silcio, isso se deve as diferenas nas temperaturas alcanadas pelos fornos, que tendem

a diminuir medida que aumente a proporo de ferro na liga metlica.

De acordo com Aictin (2000) apud Luz (2005), a slica ativa exerce um efeito

benfico na fluidez do concreto (em quantidades inferiores a aproximadamente 10% da

massa de cimento). Pequenas partculas de slica so distribudas dentro dos espaos

entre as partculas do cimento e atuam como pequenssimos rolamentos deslocando

parte da gua presente entre os gros de cimento, e aumentando a quantidade de gua

disponvel para fluidificar o concreto. Esta ao pode ser considerada como efeito

lubrificante da slica ativa.

Porm, segundo Rao (2003), a afirmao do pargrafo anterior apresenta

controvrsia, porque, a fluidez de uma argamassa diminui quando adicionada slica

ativa, devido alta superfcie especfica da slica ativa que necessita de mais gua para

completar a hidratao e, consequentemente, para a obteno de uma fluidez adequada.

Porm, possvel que este efeito s ocorra em quantidades superiores a

aproximadamente 10% da massa de cimento, o que no seria contra o que foi afirmado

por Aictin (2000) apud Luz (2005).

Conforme o exposto sobre os materiais deste estudo, a atividade pozolnica das

adies se faz necessria quando existe a inteno de utiliz-los como material ativo. E

esta a principal importncia dos ensaios de pozolanicidade, quantificar as propriedades

de reatividade apresentadas pelas adies.

34

3. Programa experimental

Neste captulo esto apresentados os materiais utilizados para a execuo dos

ensaios e as adies minerais estudadas: cinza de casca de arroz, metacaulim, slica

ativa, fler quartzoso, fler calcrio e material cermico com diferentes graus de moagem

(0,5; 1,0 e 1,5 h) e calcinao em forno mufla a 700 C. Entre estas amostras existem

pozolanas, materiais no pozolnicos para servir de referncia e materiais com potencial

de atividade pozolnica.

Tambm esto descritos os procedimentos para a calcinao do material

cermico em laboratrio, alm dos mtodos prescritos em norma e os procedimentos

laboratoriais para a realizao da massa especfica e da rea especfica, o ndice de

atividade pozolnica com cal e com cimento, ensaio Chapelle modificado, fluorescncia

de raios-X, difrao de raios-X, granulometria a laser e anlise termogravimtrica.

Tambm, foram dosadas argamassas onde se manteve a relao gua/cimento e

gua/finos6 constantes, com e sem a presena de aditivo superplastificante.

3.1. Variveis do estudo

A pesquisa compreende a anlise de 11 adies minerais: fler calcrio, fler

quartzoso, material cermico com moagem por 0,5 hora, moagem por 1,0 hora, moagem

por 1,5 hora, moagem por 0,5 hora e calcinao a 700 C com resfriamento rpido,

moagem por 1,0 hora e calcinao a 700 C com resfriamento rpido, moagem por 1,5

hora e calcinao a 700 C com resfriamento rpido, cinza de casca de arroz,

metacaulim, e slica ativa, conforme mostrado na Figura 77.

6 Consideram-se como finos o hidrxido de clcio, o cimento Portland e as adies minerais.

35

Adies inertes

Fler calcrio;

Fler quartzoso.

Adies pozolnicas

Cinza de casca de arroz;

Metacaulim;

Slica ativa.

Adies com possvel atividade pozolnica

Material cermico 0,5 h;

Material cermico 1 h;

Material cermico 1,5 h;

Material cermico 0,5 h 700 C RR;

Material cermico 1 h 700 C RR;

Material cermico 1,5 h 700 C RR.

Ensaios de caracterizao fsico-qumica das adies

Massa especfica;

Finura Blaine;

BET;

Granulometria a laser;

Fluorescncia de raios-X;

Chapelle Modificado;

Difrao de raios-X;

Anlise termogravimtrica.

Anlise em argamassas/ pastas

Argamassa para

IAP com cal;

Argamassa para

IAP com cimento;

Pastas para

difrao de raios-X;

Em uma primeira etapa, as adies foram submetidas aos seguintes ensaios de

caracterizao: massa especfica (necessria para a realizao dos ndices de atividade

pozolnica com cal e com cimento), finura Blaine e BET (ensaios comparativos para a

rea superficial), granulometria laser, fluorescncia de raios-X, Chapelle modificado,

difrao de raios-X e anlise termogravimtrica. Posteriormente, foram confeccionadas

argamassas para os ensaios de determinao da atividade pozolnica: IAP com cal e

IAP com cimento (as tabelas com traos seguem ao longo do programa experimental),

pastas com hidrxido de clcio (gua/finos = 0,80) e com cimento Portland (gua/finos

= 0,80) para a difrao de raios-X, conforme Figura 88.

Figura 8 - Ensaios de caracterizao das adies e anlises em argamassas.

Figura 7 - Adies minerais utilizadas no estudo.

36

Fixao a/c e a/finos

Argamassa com hidrxido de clcio e relao gua/finos 0,80;

Argamassa com cimento e relao gua/cimento 0,80;

Argamassa com cimento e relao gua/finos 0,80.

Fixao da consistncia

Argamassa com cimento e relao gua/cimento 0,80 e aditivo

superplastificante;

Argamassa com cimento e relao gua/finos 0,80 e aditivo

superplastificante.

Na segunda etapa, aps as moldagens das argamassas para IAP com cal e

cimento, foram fixados parmetros distintos a norma, conforme Figura 99. Para tanto,

foram moldadas argamassas com hidrxido de clcio e fixao da relao gua/finos em

0,80 e argamassas com cimento e fixao da relao gua/cimento e gua/finos em 0,80.

Em seguida, tomando como base o espalhamento obtido pela argamassa de referncia

(com cimento), foram fixadas as consistncias das demais argamassas com o uso de

aditivo superplastificante. As tabelas com traos seguem ao longo do programa

experimental.

Figura 9 - Argamassas com fixao de parmetros distintos da norma.

3.2. Materiais utilizados

3.2.1. Cimento

O cimento CPV-ARI, fornecido pela Itamb, de massa especfica de 3,13 g/cm3,

foi utilizado para a execuo de todas as argamassas.

3.2.2. Hidrxido de clcio

O hidrxido de clcio P.A. utilizado possui massa especfica de 2,22 g/cm e foi

produzido pelo fabricante Biotec Reagentes Analticos. Os dados apresentados pelo

hidrxido de clcio constam na Tabela 1.

37

Tabela 1 - Composio qumica do hidrxido de clcio.

Teor Ca(OH)2 Min. 96% Teor (CaCO3) Mx. 5%

Insolvel em HCl Mx. 0,05%

Cloreto (Cl) Mx. 0,033%

Sulfato Mx. 0,04%

Metais Pesados (como Pb) Mx. 0,002%

Arsnico Mx. 0,0003%

Magnsio e Sais Alcalinos Mx. 4,0%

Fonte: Fabricante.

3.2.3. Agregado mido

O agregado mido utilizado em todos as argamassas e pastas foi a areia normal,

de acordo com as prescries da NBR 7214 (ABNT, 2012).

3.2.4. gua de amassamento

Foi utilizada gua potvel proveniente da rede de abastecimento da Companhia

de Saneamento do Paran (SANEPAR).

3.2.5. Aditivo superplastificante

O aditivo superplastificante utilizado foi o ViscoCrete 60 HE, produzido pela

Sika. um aditivo lquido de pega normal de terceira gerao, com colorao castanha

e composio bsica de soluo de policarboxilato em meio aquoso. Este aditivo

apresenta densidade de 1,05 0,02 g/L, pH de 4,5 1,0 e teor de slidos de 35,58%.

3.2.6. Fler calcrio

O fler calcrio utilizado foi proveniente da fbrica Ita de Minas da Votorantim

Cimentos, sendo este material utilizado na produo de cimentos e argamassas nesta

fbrica. A massa especfica medida deste material foi de 2,70 g/cm.

38

3.2.7. Fler quartzoso

O fler quartzoso utilizado neste estudo foi comercialmente chamado de Slica

Malha 325 e foi disponibilizado pela Minerao Jundu. O produto foi extrado e

beneficiado na cidade de Araguari, interior do estado de So Paulo. A massa especfica

medida deste material foi de 2,60 g/cm.

3.2.8. Material cermico

O material cermico utilizado foi oriundo de tijolos de 6 e 8 furos de cermica

vermelha provenientes de olarias da regio de Prudentpolis no estado do Paran.

Posteriormente, foram triturados em britador de mandbula da marca Furlan, para

obteno de 100% de material passante pela peneira de abertura 4,8 mm (peneira n. 4).

No se utilizou o britador de martelo devido ao excesso de material pulverulento

que gerado no processo. Desse modo, o material passante na peneira 4,8 mm foi

modo em um moinho de bolas da marca Gardelini, durante os tempos determinados:

0,5; 1,0 e 1,5 h. Aps essa etapa, amostras dos trs graus de moagem foram submetidas

a calcinao em forno mufla, em que o elemento de partida foi a temperatura ambiente,

elevando-se gradativamente a temperatura no perodo de 1 h. Aps esse perodo

chegou-se na temperatura de 700 C. As amostras foram inseridas no forno mufla aps

este atingir a temperatura de calcinao desejada e mantidas durante o patamar de

estabilizao de 5 h. Os parmetros foram baseados nos resultados obtido nas pesquisas

de Freitas (2005), Gobbi et al. (2010b) e Gobbi (2010).

Para o resfriamento das amostras haviam duas opes estudadas em Gobbi

(2010), o resfriamento lento (RL), ou seja, o material permaneceria dentro do forno

mufla at que a temperatura baixasse gradativamente de 700 C temperatura ambiente

(entorno de 23 C) ou o choque trmico (ou resfriamento rpido), onde as amostras que

estavam em temperatura de 700 C no forno mufla, eram colocadas imediatamente a

temperatura ambiente aps completar as 5 h de calcinao, conforme esquema

apresentado na Figura 10. No estudo prvio de Gobbi (2010), o melhor resultado foi

obtido com o resfriamento rpido (RR), sendo esta a opo escolhida para realizar o

resfriamento do material cermico na presente pesquisa. Contudo, vale salientar que o

39

estudo de Gobbi (2010) foi realizado com cinza de bagao de cana-de-acar, sendo

adotado como elemento de partida para arbitrar o patamar de temperatura a ser testado.

Figura 10 Esquema da temperatura de calcinao vs permanncia da amostra no forno mufla.

Desta forma, as amostras de cermica foram as seguintes:

0,5 h: material cermico modo por 0,5 h, com massa especfica de 2,60 g/cm;

1,0 h: material cermico modo por 1 h, com massa especfica de 2,63 g/cm;

1,5 h: material cermico modo por 1,5 h, com massa especfica de 2,65 g/cm;

0,5h 700 C RR: material cermico modo por 1, calcinado em forno mufla por

5 h a temperatura de 700 C e deixado resfriar rapidamente (choque trmico),

com massa especfica de 2,57 g/cm;

1,0 h 700 C RR: material cermico modo por 1 h, calcinado em forno mufla

por 5 h a temperatura de 700 C e deixado resfriar rapidamente (choque

trmico), com massa especfica de 2,61 g/cm;

1,5 h 700 C RR: material cermico modo por 1,5 h, calcinado em forno mufla

por 5 h a temperatura de 700 C e deixado resfriar rapidamente (choque

trmico), com massa especfica de 2,60 g/cm.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Tem

per

atu

ra ( C

)

Tempo (horas)

Insero das amostras noforno mufla

Retirada das amostras

Patamar de estabilizao

Aquecimentoforno mufla

1 hora 5 horas

40

3.2.9. Cinza de casca de arroz

A cinza de casca de arroz foi proveniente da combusto controlada em caldeira

com leito fluidizado na Geradora de Energia Eltrica Alegrete (GEEA), com massa

especfica de 2,12 g/cm.

3.2.10. Metacaulim

O metacaulim utilizado para a realizao desta pesquisa foi fabricado pela

Metacaulim do Brasil e denominado metacaulim HP (high performance). A massa

especfica medida foi de 2,50 g/cm.

3.2.11. Slica ativa

A slica ativa utilizada foi fabricada pela Tecnosil. Sua massa especfica

medida foi de 2,18 g/cm.

3.3. Ensaios realizados

3.3.1. Caracterizao fsico-qumica das adies minerais

3.3.1.1. Massa especfica

A massa especfica necessria para a realizao do ndice de atividade

pozolnica com cal e com cimento onde, para a determinao da quantidade de material

pozolnico a ser utilizado na argamassa confeccionada preciso conhecer tanto com a

massa especfica da cal e do cimento como da amostra de adio em anlise, conforme

preconiza a norma de ndice de atividade pozolnica com cal e com cimento, NBR

5751/12 e NBR 5752/12, respectivamente. O ensaio foi realizado conforme prescrito na

norma NBR NM 23/01.

Para a sua execuo fez-se uso do frasco volumtrico de Le Chatelier (Figura

11), de vidro de borossilicato com capacidade de 250 cm at a marca zero da escala. O

recipiente tem graduao que permite leituras com preciso de 0,05 cm. Sendo

utilizado gua para as adies minerais e querosene para o cimento CPV-ARI.

41

Figura 11 - Execuo do ensaio de massa especfica.

Fonte: Prpria.

3.3.1.2. rea especfica Blaine e BET

A rea especfica Blaine foi determinada conforme preconizado na NBR NM

76/98, fazendo uso do permemetro de Blaine com o qual medido o tempo para que

uma quantidade de ar passe pela camada de material compactada, de dimenses e

porosidade especificadas. Este mtodo somente permite uma determinao limitada das

propriedades dos materiais em uso e o mtodo de permeabilidade ao ar pode no

fornecer resultados significativos para materiais contendo partculas ultrafinas, no

sendo a tcnica mais adequada para o estudo de adies minerais de elevada finura. O

mtodo mais comparativo que absoluto e, portanto, requer uma amostra de superfcie

especfica conhecida para calibrao do aparelho.

O mtodo BET (Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett e Edward Teller) baseia-

se na adsoro de molculas de um gs inerte na superfcie externa e interna dos poros

abertos e interligados das partculas do slido ensaiado. De acordo com Odler (2003),

largamente utilizado para determinar a superfcie especfica de materiais slidos com

diferentes tamanhos de poros.

A tcnica BET tende a fornecer um valor mais alto para a rea superficial

especfica em comparao com a tcnica Blaine, pois o gs nitrognio penetra e se

42

adsorve nos poros e microporos das partculas e no simplesmente em sua superfcie

(ROCHA et al., 2009).

Para a superfcie especfica pelo mtodo BET, no equipamento p