7. adições minerais para concretos

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7. adições minerais para concretos

  1. 1. 19/09/2012 1 Adições Minerais ao Concreto Materiais de Construção II Pontifícia Universidade Católica de Goiás Engenharia Civil Professora: Mayara Moraes Adições Minerais ASTM C125 Aditivos/adições (Admixtures): “Qualquer material – que não seja água, agregados, cimentos hidráulicos ou fibras – usado como ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à massa imediatamente antes ou durante a mistura”.
  2. 2. 19/09/2012 2 Adições Minerais ASTM C125 Aditivos/adições (Admixtures): “Qualquer material – que não seja água, agregados, cimentos hidráulicos ou fibras – usado como ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à massa imediatamente antes ou durante a mistura”. Fonseca, 2010: Aditivos químicos Adições minerais “Alterar as características do cimento, sem alterar sua proporção na composição do concreto” “Somar ou substituir parcialmente o cimento (devido às suas propriedades semelhantes às do cimento)” Histórico 1.500 a.C.: Adições minerais Grécia: Cinzas vulcânicas (Ilha de Santorini) Alemanha: Tufos vulcânicos (trass) Outras regiões: Algilas calcinadas 79 a.C.: Cinzas pozolânicas Bahia de Nápoles Monte Vesúvio Puzzuoli – Vila destruída pelas cinzas
  3. 3. 19/09/2012 3 Histórico Século XIX: Louis Vicat observou semelhanças entre as propriedades de alguns subprodutos de indústrias siderúrgicas e do cimento. Fabricação do cimento Portland com adição de escória. Início: Grandes desconfianças. Após 1950: Divulgação e informação. Êxito: Após a Segunda Guerra Mundial: •Economia notável de combustível, uma vez que cada tonelada de clínquer substituído por escória gerava uma redução de 200 Kg no consumo de carvão (COUTINHO, 1997). Adições Minerais Pozolânicas Cimentantes Inertes Naturais Artificiais REAÇÃO POZOLÂNICA Pozolana + Ca(OH)2  Cimentante Hidratação acelerada na presença de Ca(OH)2 e gipsita EFEITOS FÍSICOS Empacotamento Pontos de Nucleação
  4. 4. 19/09/2012 4 Reação Pozolânica Cimento Água C-S-H Ca(OH)2 POZOLANA C-S-H -Resistência -Durabilidade -Coesão -Plasticidade (*) Etringita HIDRATAÇÃO DO CIMENTO IMAGENS DE MICROSCÓPIO ELETRÔNICO Hidróxido de Cálcio C-S-H Etringita
  5. 5. 19/09/2012 5 Adições Minerais Classificação Tipo de adições Cimentantes Escória granulada de alto-forno Cimentantes e pozolânicas Cinzas voltantes com alto teor de cálcio Superpozolanas Sílica ativa Metacaulim Cinzas de casca de arroz Pozolanas comuns Cinzas voltantes com baixo teor de cálcio Argilas calcinadas Materiais naturais (origem vulcânica e sedimentar) Pozolanas pouco reativas Escória de alto-forno resfriada lentamente Cinzas de forno Escória de caldeira Palha de arroz queimada em campo Adições inertes (filler) Calácio, pó de cálcio, pó de pedra (MEHTA, MONTEIRO; 2008) DETALHADOS A SEGUIR Benefícios das adições minerais no concreto Benefícios econômicos: Benefícios ecológicos: Benefícios técnicos: Plasticidade e coesão Exsudação e segregação Durabilidade (porosidade) Resistência Calor de hidratação Resistência a sulfatos Substituição parcial do cimento Energia de produção Subprodutos industriais Liberação de CO2
  6. 6. 19/09/2012 6 DETALHADOS A SEGUIR Benefícios das adições minerais no concreto Benefícios econômicos: Benefícios ecológicos: Benefícios técnicos: Plasticidade e coesão Exsudação e segregação Durabilidade (porosidade) Resistência Calor de hidratação Resistência a sulfatos Substituição parcial do cimento Energia de produção Subprodutos industriais Liberação de CO2 As adições minerais melhoram as propriedades do concreto, mas não se deve esperar que possam compensar a baixa qualidade dos constituintes do concreto ou de um traço pobre!! Influência das adições minerais nas propriedades do concreto fresco 1. Plasticidade e coesão: Maior relação “volume de sólidos / volume de água”; Melhor trabalhabilidade; Facilidade de bombeamento e acabamento do concreto. 2. Exsudação e segregação: Maior volume de finos e menor consumo de água para uma dada trabalhabilidade; Menor quantidade de canais de exsudação.
  7. 7. 19/09/2012 7 Exsudação em concretos com sílica ativa (CANMET, 1985 apud MALHOTRA; MEHTA, 1996) Influência das adições minerais nas propriedades do concreto fresco 3. Consumo de água: Efeito dispersor das partículas pequenas (forças eletrostáticas); Superpozolanas (extrema finura):  Consumo de água  Uso de aditivos superplastificantes. 4. Calor de hidratação: Clínquer: estágio de energia elevado Reação pozolânica: menor calor de hidratação do que nas reações de hidratação do cimento. Risco de fissuração térmica diminuído.
  8. 8. 19/09/2012 8 Calor de hidratação em concretos com adições pozolânicas (MASSAZZA; COSTA, 1978 apud MALHOTRA; MEHTA, 2008) Influência das adições minerais nas propriedades do concreto endurecido 1. Resistência Mecânica: Formação de composto mecanicamente resistente; Refinamento dos poros e dos cristais na pasta; Maior resistência da matriz na zona de transição; 2. Durabilidade: Redução na porosidade e permeabilidade do concreto; Menor possibilidade de entrada de agentes nocivos.
  9. 9. 19/09/2012 9 Porosidade por intrusão de mercúrio (PIM) (ROSSIGNOLO, 2005) 3. Resistência a sulfatos: Refinamento dos poros; Redução da quantidade de Ca(OH)2 disponível para combinar com sulfatos e gerar compostos expansivos. 4. Reação álcali-agregado: Menor absorção de água; Redução do total de álcalis do aglomerante (substituição de parte do cimento); Consumo de parte dos álcalis pela reação pozolânica. Influência das adições minerais nas propriedades do concreto endurecido
  10. 10. 19/09/2012 10 Reatividade potencial álcali-agregado (CARMO; PORTELA, 2006) Adições Minerais mais Utilizadas em Concreto
  11. 11. 19/09/2012 11 Cinzas Volantes Sub-produto da combustão de carvão mineral. Teor de cálcio variável: Depende do tipo de carvão utilizado. Teor de carbono não-queimado variável: Teores acima de 5% - indesejável. Principais efeitos: Retardamento do tempo de pega; Baixo calor de hidratação; Trabalhabilidade e coesão; Redução da porosidade. Partículas vítreas esféricas (MEHTA; MONTEIRO, 2008) Sílica Ativa Subproduto da produção de silício metálico; Pozolana altamente reativa; Principais efeitos no concreto: Refinamento dos poros; Melhoria das resistências mecânicas; •10 a 40% (resistência à compressão) Aumento da coesão da pasta. Desvantagens: Aumento do consumo de água; Carbonatação: • Consumo elevado do Ca(OH)2; • Diminuição do PH da água capilar. Diâmetros Médios: Sílica ativa: 0,1-0,12 mm Cimento: ~10 mm Cinza volante : ~10 mm Metacaulim: 1,5mm
  12. 12. 19/09/2012 12 Granulometria (Sílica Ativa x Cinza volante) (MEHTA; MONTEIRO, 2008) Escória de alto-forno Sub-produto da fabricação de ferro-gusa. Composição: Cal, Sílica, Alumina. Principais efeitos no concreto: Melhor trabalhabilidade (dispersão das partículas); Refinamento dos poros; Maiores resistências (microestrutura mais densa); Resfriamento rápido: Partículas vítreas (não-cristalinas). Moagem (finuras adequadas).
  13. 13. 19/09/2012 13 Cinzas de Casca de arroz 1 ton (Arroz)  200 kg (Casca)  40 kg (Cinza). Propriedades similares à da sílica ativa. Combustão controlada: Sílica na forma não-cristalina; Estrutura celular porosa; Pozolana altamente reativa. Micrografia eletrônica de varredura (a)sílica ativa (b) cinza de casca de arroz (MEHTA; MONTEIRO, 2008) Metacaulim Calcinação e moagem de argilas cauliníticas:  600°C a 900°C. Produto primário. Processo de produção rigorosamente controlado: Pozolana de alta pureza e reatividade. MCAR: Metacaulim de alta reatividade: Argilas extremamente finas; Altos teores de caulinita. Sílica e alumina no estado amorfo. Efeito semelhante ao da sílica ativa.
  14. 14. 19/09/2012 14 Fíller Calcário Materiais carbonáticos. Praticamente inertes na mistura. Diâmetro médio similar ao do cimento ou menor. Principais efeitos no concreto: Trabalhabilidade Densidade Permeabilidade Exsudação ESCÓRIA POZOLANA FILLER Cimentos Compostos
  15. 15. 19/09/2012 15 Tipos de Cimento Portland TIPO Sigla Composição (%) Norma Brasileira Clínquer + Gesso Escória Pozolana Fíler Comum CP I 100 0 NBR 5732 CP I-S 95 a 99 1 a 5 Composto CP II-E 56 a 95 6 a 34 0 0 a 10 NBR 11578 CP II-Z 76 a 94 0 6 a 14 0 a 10 CP II-F 90 a 94 0 0 6 a 10 Alto-forno CP III 25 a 65 35 a 70 0 0 a 5 NBR 5735 Pozolânico CP IV 45 a 85 0 15 a 50 0 a 5 NBR 5736 ARI CP V - ARI 95 a 100 0 0 0 a 5 NBR 5733 Teores Ideais para Concretos com Adições Minerais Adição Mineral Teor Ideal Sílica Ativa 5 a 20% Escória de Alto-Forno 55 a 70% Cinzas Volantes 25 a 60% Cinzas de Casca de Arroz 15 a 50% Fíller Calcário 10 a 50% (HOPPE FILHO, 2002 apud FURQUIM, 2006)
  16. 16. 19/09/2012 16 Obrigada!!

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