A microsslica em materiais a base de cimento

Isadora Cota, Matheus Rainato, Pedro Alberto, Tlio Esteves

Materiais a base de cimento Cimento gua Agregados (areia/cascalho...) Aditivos (latex, fibras curtas, microsslica...)Figura I - Adio de microsslica a uma mistura para produo de concreto. No preciso abrir a embalagem.

microsslica...que : A microsslica um p com partculas de dimetro 100x menores que as de cimento Portland.

Figura II Comparao entre tamanho dos gros de cimento (direita) e slica ativa (esquerda)

Artigo de Reviso Melhorando materiais a base de cimento usando microsslica. Autor: D. D. L. Chung Laboratrio de Pesquisa de Materiais Compsitos - Universidade Estadual de Nova Iorque, EUA.

Aumento de fora, mdulo e ductilidade. Diminuio da retrao por secagem. Diminuio da permeabilidade lquida e de ons cloreto. Aumento da durabilidade sob condies de temperatura cclica.

Benefcios da adio da microsslica

Figura III Esquematizao do efeito microfler da silica ativa. No presente no artigo.

Trabalhabilidade do material O uso da microsslica pode causar perda da consistncia do concreto -> uso de silano (se acopla microsslica antes da incorporao na mistura).

Figura IV e V - Frmula de uma molcula de silano e esquematizao da estrutura do SiO2. No presente no artigo

Efeitos fsicos e qumicos O efeito pozolnico da microsslica, associado ao efeito microfler, propicia uma melhora na microestrutura dos materias a base de cimento, diminuindo a porosidade e a permeabilidade, densificando a pasta de cimento e melhorando as caractersticas da zona de transio pasta-agregado, o que aumenta o desempenho dos concretos e argamassas, tanto sob o ponto de vista de durabilidade, como das propriedades mecnicas.

Se deve ao aumento da densidade da argamassa/concreto -> preenchimento dos vazios entre o cimento e os agregados. 15%10% 5% 0% Grfico I Comparao da resistncia de concretos com diferentes parcelas de microsslica. Informao adicional.

Aumento da fora (resistncia)

0

3

60

7

(dias)

28

Trabela I -Propriedades mecnicas de pastas de cimento Puro com 28 dias microsslica no microsslica tratada Silano etratada Fora de trao (MPa) 0.91+-0.02 Mdulo de trao (GPa) 11.2+-0.24 1.53+-0.06 10.2+-0.7 2.04+-0.06 11.5+-0.6 0.020+-0.0004 77.3+-4.1 microsslica no tratada 2.07+-0.05 10.9+-0.05 0.021+-0.0004 77.4+-3.7

Ductilidade tenso 0.0041+-0.00008 0.020+-0.0004 (%) Fora de compresso 57.9-1.8 (MPa) Mdulo de compresso (GPa) Ductilidade compresso (%) 2.92+-0.07 1.72+-0.04 65.0+-2.6

13.6+-1.4 0.614+-0.023

10.9+-1.8 0.503+-0.021

15.8+-1.6 0.474+-0.015

- a 15% do peso do cimento

- a 0.2% do peso do cimento

Vibrao e capacidade de amortecimento Aumenta a capacidade de amortecimento e a rigidez do concreto reduo da vibrao A reduo da vibrao valiosa para a estabilidade e desempenho estrutural

Tabela II Propriedades de flexes dinmicas de pastas de cimento a uma frequncia de flexo de 0.2HzTangente da perda Mdulo de (tan aproximadamente armazenamento 0.002) (GPa=0.03) Cimento sem adicionais 0.035 1.91 Mdulo da perda (GPa=0.02) 0.067

Adio de slica ativa 0.082 no tratada(15%do peso do cimento) Adio de slica ativa 0.087 tratada(15%do peso do cimento) Adio de 0.055 silano(0.2%) e slica ativa no tratada(15%)

12.71

1.04

16.75

1.46

17.92

0.99

Mdulo de armazenamento Slica Alto mdulo comparada ao cimento Slica tratada e silano Acoplamento qumico Slica no tratada e silano Rede de ligaoes covalentes entre as partculas de slica ativa

Mdulo de perda Mdulo de perda

Tagente de perda x mdulo de armazenamento

Mede a habilidade de reduo da vibrao

Absoro de som A adio de slica ativa ao concreto melhora a habilidade de absoro do som. relacionado ao aumento na vibrao e na capacidade de amortecimento.

Durabilidade sob congelamento e descongelamento Suportar variaes de temperatura:abaixo e acima de 0C. Variao no volume Presena de gua Melhorar a durabilidadeEspaos vazios e adio de slica ativa

Resistncia abraso

A adio de slica no tratada argamassa melhora a resistncia abraso( tanto slida quanto hidrulica) . Pode melhorar ainda mais com o uso de cido de slica ativa.

Retrao A re a o d e h i ra ta o q u e o co rre d u ra n te a cu ra d o d ci e n to p ro vo ca re tra o , ch a m a d a re tra o m a u t g e n a , q u e a co m p a n h a d a p o r u m a d i i u i o n a u m i a d e re l ti d o a r n o i te ri r m n d a va n o d o s p o ro s.

Existem vrios tipos de retrao, dentre elas esto: *A retrao por secagem, que pode causar rachaduras e perdas de protenso. A adio da slica ativa no tratada na pasta de cimento diminui a retrao por secagem. *A retrao por carbonizao que e causada pela reao do gs carbnico com o cimento, que tambem pode ser evitada pela adio da slica ativa. *E a retrao plstica que e causada pela exposio do concreto ao clima quente.

Contedo de vazios de ar e densidadeO teor de vazios de ar na pasta de cimento aumentada pela adio de slica ativa no tratada. Juntamente com esse efeito esta a diminuio da densidade. Ambos os efeitos esto relacionados reduo da retrao por secagem. A introduo de silano por qualquer mtodo de revestimento ou mistura diminui os vazios de ar, mas o valor ainda superior ao de pasta de cimento liso.

Tabela III Contedo de vazios de ar (%, +- 0.02) de pastas de cimento

PuraCom slica ativa no tratada Com slica ativa tratada Com silano e slica ativa no tratada

Contedo de vazios de ar (%) na pasta de 2.32 cimento 3.73 3.26 3.19

Densidade (g /cm) da pasta de cimento Pura 2.01 Com slica ativa no 2.01 Com slica ativa tratada tratada 1.72 Com silano e slica ativa 1.97 no tratada

Tabela IV Densidade (g/cm, +- 0.02) de pastas de cimento

Permeabilidade A permeabilidade dos ons de cloro no concreto diminui com a adio da slica ativa no tratada e relacionado a isso esta a diminuio na absoro de gua.

Resistncia corroso e o vergalho de ao A adio da slica ativa no tratada no concreto reforado por ao aumenta a resistncia a corroso deste ao. Isto esta relacionado com a diminuio da permeabilidade. Figura VI - Colunas

de concreto de alta resistncia

Reduo da reatividade da slica alcalina

A reatividade da slica alcalina refere a reao da slica presente na maioria dos agregados e dos ons alcalinos presentes no cimento. Isto prejudicial devido a expanso causada pelo produto da reao. Deste modo esta reatividade pode ser reduzida com adio da slica ativa pois ela reduz a concentrao do on alcalino na soluo dos poros e retarda o transporte dos ons alcalinos para os locais de reao.

Resistncia ao ataque qumico e fora de ligao A adio da slica ativa no tratada no concreto tambm aumenta a resistncia ao ataque qumico relacionado aos cidos, sulfato, cloro e etc. Este efeito tambm esta relacionado com a diminuio da permeabilidade. A adio da slica ativa no tratada no concreto aumenta a fora de ligao entre o concreto e o vergalho de ao. Este efeito se deve a reduo da porosidade e espessura da zona de transio adjacente ao ao, desse modo aumentando a adeso em nveis pequenos de deslize.

Taxa de fluncia A adio da slica ativa no tratada na pasta de cimento diminui a taxa de fluncia compressiva aos 200C de 0.000013 para 0,0000024 min-.

Calor Especfico e Coefieciente de Dilatao Trmica O CE aumenta com a adio de slica ativa no tratada.

O CDT aumenta a adio de slica ativa nao tratada

Condutividade Trmica Concretos de baixa condutividade trmica til para o isolamento trmico dos edifcios,por outro lado,concretos com alta CT til para reduzir gradientes de temperaturas em estruturas. A Condutividade Trmica diminui com a adio de slica ativa tratada ou no tratada. Por outro lado,com a adio de slica ativa no tratada e silano,a condutividade trmica aumenta. Condutividade Trmica(w/m.K) de pastas de cimento com: Puro - 0.53Com microssilica no tratada - 0.35 Com microssilica tratada - 0.33 Com silano e microsilica no tratada - 0.61

Disperso da Fibra Pequenas microfibras como carbono,vidro,polipropileno,ao,entre outras,so usadas,misturadas com o cimento,para melhorar as propriedades de trao e flexo e diminuir a retrao por secagem. Se adicionarmos slica ativa no tratada a esse cimento com microfibras,ela ajuda na mistura das fibras com o cimento,melhorando ainda mais as propriedades de trao e flexo e tambm a diminuio da retrao por secagem.

Alm disso,a slica melhora a estrutura da interface fibramatriz,reduzindo a fragilidade do concreto e diminuindo o nmero e o tamanho de rachaduras\fendas.

Grficos 1 e 2 mostram a mudana fracionria da resistividade (linha mais grossa) durante o ciclo de compresso da tenso (linha mais fina).

TENSO

RESISTIVIDADE

CICLO N.

RESISTIVIDADE

CICLO N.

TENSO

1-Sem slica ativa--------------------------------------------------------------2-Com slica ativa

CONCLUSO O uso da slica ativa em materiais a base de cimento tem seus pontos negativos e positivos.

Em construes, com motivo de moradia, onde requer uma resistncia maior,como por exemplo,um lugar de clima mais pesado,um relevo mais acidentado,com riscos de terremotos, desejvel que use um cimento com adiao de microssilica,pois ir melhorar a resistncia da estrura.J em lugares onde o clima muito quente,a microssilica extremamente necessria para abaixar a condutividade trmica,tendo assim o isolamento trmico.Ao contrrio de lugares de baixar temperaturas,onde o isolamento trmico no muito recomendado. J as pontes esto entre as estruturas que tendem a ter diferentes temperaturas entre o topo e sua parte inferior.Em contraste com prdios,onde tambm se encontram diferentes temperaturas,as pontes no precisam de isolamento trmica,ou seja,no necessrio de uso de microssilica em sua construo. Por isso, o uso de microsslica no to simples como parece.Ela pode ser essencial em certo lugar,mas um problema em outro.

OBRIGADO\ THANK YOU \ GRACIAS \ MERCI \ DANKE ENGENHARIA DE MATERIAIS CEFET-MG Integrantes: Isadora Cota Carvalho Pedro Alberto Tlio Esteves Matheus Rainato 25/10/2010

CHUNG, D. D. L. (2002) .Review Improving cement-based materials by using silica fume. Journal of Materials Science, 37: 673-682.