Adições minerais Pozolanas naturais Cinza volante Sílica ativa Metacaulin Escória Fíler.

Adições minerais

Pozolanas naturaisCinza volante

Sílica ativa

MetacaulinEscória

Fíler

“... desd

e os prim

órdios

até hoje em dia, o

homem ainda faz .

..”

... uso de adições minerais

Em 1.500 a.C. os gregos faziam uso de cinzas vulcânicas

Hoje se faz uso de resíduos de outras indústrias• Escória de alto-forno• Escória de cobre• Resíduo de construção

e demolição (RCD)• Beneficiamento de

rochas ornamentais

CONSTITUEM UM

PROBLEMA AMBIENTAL

Produzidos e descartados em grandes quantidades

Depositados em locais inadequados

Risco elevado de contaminação do solo e das águas

PONTOS POSITIVO

S

Redução da poluição gerada

Redução na quantidade de recursos naturais extraídos

Melhoria nas características técnicas do concreto• Modificações na estrutura interna

da pasta

PROPRIEDADES DO

MATERIAL

ESPECIFICIDADES DA APLICAÇÃO

Assim como para os aditivos...

... há a necessidade

de adequação

Classificação das Adições

FilerMaterial CimentanteMaterial Pozolânico

Material silicoso ou silico-aluminoso

Sozinho não possui propriedades cimentícias

Apresenta propriedade cimentante quando• Finamente

dividido• Entra em contato

com a umidade• Reagem com o

hidróxido de cálcio

Ação Físico-química

Não necessita do hidróxido de sódio do cimento para formar produtos cimentante

Hidratação lenta

Material finamente dividido

Inerte (sem atividade química)

Tem efeito físico de empacotar a granulometria

Classificação das Adições

Saber se o material a ser usado é pozolânico

Ensaios de reatividade

• Com cimento ou cal

• NBR 5752 - método físico

• NBR 5753 - método químico

PONTO CRÍTICO

Base dos métodos de ensaio físico

• Comparar o desempenho da resistência à compressão de argamassas• Sem adição –

argamassa de referência

• Com adição

Base dos métodos de ensaio químico

• Comparação da quantidade de Ca(OH)2

Efeitos Físicos e Químicos

AÇÃO QUÍMICA

Depende da capacidade de reação do material com o hidróxido de cálcio

Valores limites para a caracterização do material• Mínimo

• 70% de SiO2+Al2O3+Fe2O3

• Máximo• 5% de SO3

• 12% de perda ao fogo• 1,5 de Na2O


Ação Física

Efeito microfiller

Refinamento da estrutura de poros e dos produtos dehidratação

Alteração da micro-estrutura da zona de transição


Ação Física

• Aumento da densidade da mistura pelo preenchimento dos vazios

• As partículas do material da adição devem ter diâmetro, no máximo, igual ao cimento

Efeito microfiller


Ação Física

• As partículas da adição podem servir como pontos de nucleação para produtos de hidratação;

• Os cristais surgem não só das partículas de cimento;

• Influencia a cinética da hidratação e os tipos de produtos de hidratação;

• Restrição de espaço• muitos cristais pequenos ao invés de poucos

cristais grandes.

Refinamento da estrutura de poros e dos produtos dehidratação


Ação Física

Alteração da micro-estrutura da zona de transição

• As partículas finamente divididas interferem na movimentação das partículas de água;

• Reduz ou elimina o acúmulo de água livre sob os agregados;

• Efeito microfiler;• Restringe o tamanho dos cristais e a orientação

dos cristais de hidróxido de cálcio junto ao agregado.


AÇÃO FÍSICA

• Os efeitos impactam diretamente a zona de transição

• Geram melhoras significativas• Redução da espessura• Redução no tamanho dos cristais

• Aumentam o desempenho do concreto• Sob o ponto de vista mecânico• Sob o ponto de vista de durabilidade

CONSTATAÇÃO• É bom fazer uso de adições minerais• Uso justificado apenas para concretos

estruturais

Tipos de Adições Minerais

1

•Pozolanas naturais

2

•Cinza volante

3

•Sílica ativa

4

•Metacaulin

5

•Cinza da casca de arroz

6

•Escória granulada de alto-forno

7

•Filler


1

•Pozolanas naturais

ROCHAS NATURAIS

Necessitam apenas de moagem para serem aplicada

Composições muito variadas

CLASSIFICAÇÃO

Função do principal componente químico capaz de reagir com o hidróxido de cálcio

• Vidros vulcânicos• Tufos vulcânicos• Argilas ou folhelhos

calcinados• Terra diatomácea


2

•Cinza volante

Pozolana artificial, obtida por precipitação mecânica ou eletrostática dos gases de exaustão de estações alimentadas por carvão.Suas partículas são esféricas, com diâmetros entre 1μm e 100μm, e têm finura elevada, normalmente entre 250 e 600m²/Kg.Suas características são influenciadas, principalmente, por:

Natureza do carvão;Modo de pulverização;Operação da fornalha;Processo de retirada por precipitação dos gases de exaustão; Grau de classificação das partículas pelo sistema de exaustão.


3

•Sílica ativa

Subproduto resultante da produção de ferro-silício e silício-metálico

Produção média estimada de 180.000 ton/ano em 2005

Ação pozolânica

Produz efeitos físicos e químicos na microestrutura do concreto

Reage rapidamente com o hidróxido de cálcio

• 1952: primeira utilização do subproduto da fabricação silício metálico e das ligas de ferro silício é relatada em por um pesquisador norueguês, Bernhardt;

• Década de 70: começa a ser utilizada como material cimentício suplementar ao concreto, pela Escandinávia, chegando a América do Norte no início dos anos 80.

Silício cinza Ferro-silício cinza Ferro-silício branco

SiO2 93,7 87,3 90,0

Al2O3 0,6 1,0 1,0

CaO 0,2 0,4 0,1

Fe2O 0,3 4,4 2,9

MgO 0,2 0,3 0,2

Na2O 0,2 0,2 0,9

K2O 0,5 0,6 1,3

Perda na queima

2,9 0,6 1,2

Composição química típica de algumas sílicas ativas

Principais propriedades físicas da sílica ativa

Propriedade DescriçãoTamanho médio Em média 100 vezes mais fino que o

cimentoÁrea específica De 15.000 m²/kg a 25.000 m²/kgForma das partículas EsféricasMassa específicaDa ordem de 2.200 kg/m³Massa unitária Em torno de 600 kg/m³ para produto

compactadoColoração Cinza

Descrição esquemática da formação da zona de transição

(a) e (b) mistura contendo apenas cimento Portland, respectivamente antes e após a hidratação e (c) e (d) mistura contendo cimento Portland e sílica ativa, respectivamente antes e após as reações de hidratação e pozolânicas.


4

•Metacaulin

Material aluminosilicoso decorrente da calcinação de alguns argilas

Ação pozolânica

• Modificações na estrutura cristalina do material induzidas pela temperatura


5

•Cinza da casca de arroz

Material obtido a partir da queima da casca de arroz para geração de calor no processo de beneficiamento do grão

Ação pozolânica

Desempenho depende do grau de controle no processo de queima

Processos descontrolados geram cinzas de baixo valor pozolânico


6

•Escória granulada de alto-forno

Material não metálico proveniente da produção de ferro-gusa

Produção média em 2004 – 11.375.000 ton

Ação cimentante

Tradicionalmente adicionada na produção de cimento


7

•Filer

Material fino e inerte

Constituídos de materiais naturais ou materiais inorgânicos processados

Influencia positivamente as propriedades do concreto

• Trabalhabilidade• Massa específica• Permeabilidade• Exsudação

Efeito nas Propriedades do Concreto

ESTADO FRESCO

Aspectos reológicos• Trabalhabilidade (coesão e viscosidade)• Exsudação e segregação são reduzidasConsumo de água• Depende

• da superfície específica• da quantidade empregada como adição

Calor de hidratação é reduzido


ESTADO ENDURECIDO

Resistência à compressão melhora

significativamente

• Quantidade e características da adição

• Do traço empregado (ex.: fator a/c)

• Das condições de cura


DURABILIDADE

Porosidade capilar• Há menos vazios;• Aumenta a dificuldade de absorção de água

com agentes agressivos;Aumenta a resistência a sulfatos o que reduz a possibilidade de reações expansivas;Inibe ou reduzem a reação alcali-agregado;Melhora a proteção contra corrosão das armaduras.

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