DESEMPENHO DE MATRIZES DE CIMENTO ... - reciclos.ufop.br · O Brasil é um dos maiores produtores...
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Tatiana Nunes Oliveira
DESEMPENHO DE MATRIZES DE CIMENTO ADITIVADAS COM LAMA DE GRANITO
Dissertação de Mestrado
Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil do CEFET-MG como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil
Orientador: Prof. Dr. Ricardo André Fiorotti Peixoto Co-Orientadora: Profª. Dra. Viviana Possamai Della Sagrillo
Belo Horizonte, 29 de Junho de 2011
Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial do trabalho sem a autorização da Instituição, do autor e do orientador.
Tatiana Nunes Oliveira Graduação em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia Kennedy (1998). Licenciatura Plena em Matemática pela Fundação de Educação para o Trabalho de Minas Gerais -UTRAMIG (2002). Especialização em Docência do Ensino Superior pelas Faculdades Integradas de Jacarepaguá - FIJ (2007). Especialização em Gestão Ambiental pelas Faculdades Integradas de Jacarepaguá - FIJ (2008).
Ficha Catalográfica Na parte inferior desta página, é colocada a ficha catalográfica,
conforme normas da biblioteca do CEFET-MG
Tatiana Nunes Oliveira
Desempenho de Matrizes de Cimento Aditivadas com Lama de Granito
Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil do CEFET-MG como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil
Prof. Dr. Ricardo André Fiorotti Peixoto Orientador
Departamento de Engenharia Civil, CEFET-MG
Profª. Dra Maria Teresa Paulino Aguiar Departamento de Engenharia de Materiais e
da Construção Civil, UFMG
Prof. Dr Sidney Nicodemos da Silva Departamento de Engenharia de Materiais, CEFET-MG
Prof. Dr José Celso da Cunha Departamento de Engenharia Civil, CEFET-MG
Belo Horizonte, 29 de junho de 2011
i
Dedico este trabalho à minha família, Cleber, Filipe, Mariana e Laura,
razão de minhas lutas e conquistas.
ii
Agradecimentos
Agradeço a todos que contribuíram para a realização deste trabalho e em
especial:
A Deus por estar sempre me guiando em minha jornada;
Ao meu marido Cleber pelo carinho, cumplicidade, apoio incondicional e
incentivo nos momentos difíceis;
Aos meus filhos Filipe, Mariana e Laura pelo amor e compreensão nos
momentos de minha ausência;
Ao meu orientador, Prof. Doutor Ricardo André Fiorotti Peixoto pelo
conhecimento, apoio, orientação e exemplo de trabalho;
Aos companheiros do curso de mestrado, em especial à Viviane de Jesus
Gomes pela amizade, companheirismo, incentivo, apoio e conhecimento;
Ao Grupo de Pesquisa RECICLOS pela oportunidade de trabalho e pesquisa;
Aos professores do DPPGEC do CEFET-MG, em especial ao Prof. Doutor
Conrado de Souza Rodrigues pelo conhecimento e solicitude sempre;
Ao Prof. Augusto Cesar da Silva Bezerra pela ajuda que se fez fundamental no
processo desta pesquisa;
Ao Engenheiro Douglas Marcus de Oliveira pelo apoio e companheirismo;
À UFMG, IFES, CEFET-MG/Araxá, Grupo Pesquisa NOC (Novos Olhares Sobre
a Construção) e CETEM, pelo apoio na pesquisa e ensaios laboratoriais;
Ao Prof. Doutor José Roberto de Oliveira pela orientação e apoio;
À D.Sc. Mônica Castoldi Borlini, Centro de Tecnologia Mineral - CETEM/MCT,
pela ajuda nos ensaios laboratoriais;
Ao CEFET-MG pela oportunidade e bolsa de estudos;
À empresa Marmoraria Santo Antônio, CNPQ, FAPEMIG e empresa
CICLOMETAL pelo apoio.
Muito obrigada.
iii
Resumo O Brasil é um dos maiores produtores de rochas ornamentais do mundo. A
grande produção destas rochas, bem como os processos de beneficiamento
geram, no processo industrial, grande quantidade de resíduos na forma de
mais 25% do volume dos blocos transformados em
chapas. Os resíduos gerados pela atividade de beneficiamento de granito são
lançados em tanques de decantação. O material decantado é processado em
filtros-prensa e então conduzido a aterros industriais especializados.
Infelizmente, em muitos casos os resíduos do beneficiamento de granito in natura são lançados em mananciais, comprometendo a qualidade das águas e o
desenvolvimento da biota local. Em contrapartida, a construção civil consiste de
uma atividade que consome grandes volumes de recursos naturais e, cada vez
mais, demanda soluções especializadas para matérias primas, produtos e
componentes aplicadas à construção civil. Tendo em vista contribuir para a
redução do impacto gerado pela atividade industrial de beneficiamento de rochas
ornamentais e com processos para construção civil a partir do desenvolvimento
de materiais de base tecnológica de comprovada eficiência. O presente trabalho
tem como objetivo analisar a lama de granito proveniente do corte de blocos e
chapas de granito, bem como avaliar as propriedades mecânicas de matrizes
produzidas com adições deste resíduo. Para tanto foram moldados corpos de
prova de matrizes cimentícias com diferentes combinações de teores de adição
de lama de granito (2, 5, 10 e 20%), em volume, e tempo de ativação mecânica
(0, 12 e 24 horas), comparando-se com a matriz-referência. Para cada idade das
matrizes (1, 3, 7, 28 e 56 dias) realizaram-se ensaios mecânicos, tais como,
resistência à compressão uniaxial e resistência à tração na flexão. Os resultados
mostraram que o resíduo não possui características pozolânicas e que as
matrizes com adições possuem melhor resistência quanto à tração na flexão
quando comparadas à matriz-referência.
Palavras-chave Matriz cimentícia, reciclagem, resíduo de granito, sustentabilidade, tecnologia
dos materiais.
iv
Abstract Brazil is one of the largest ornamental stones producers in the world. The large
production of these rocks, as well as the procedures for processing generate, in
the industrial process, large quantities of residue in the form of "mud", which can
by the activity of granite processors are launched into decanting tanks. The
decanted material is processed into filter presses and then led to specialized
industrial landfills. Unfortunately, in many cases, the in nature granite residues
are launched into water sources, affecting water quality and the development of
the local biota. On the other hand, the civil construction consists of an activity
that consumes large volumes of natural resources and increasingly demand for
specialized solutions to raw materials, products and components applied to high-
performance solutions. In order to contribute to the generated impact reduction
from industrial activity of ornamental stones and with processes for civil
construction from the development of efficiency technology materials. This work
aims to analyze the granite mud by cutting blocks and plates, as well as assess
the mechanical properties of matrices produced with additions of this residue. For
this reason were molded evidence bodies from cementitious with different
and time of mechanical activation (0, 12 and 24 hours) compared with the matrix
reference. For each age of the matrices (1, 3, 7, 28 and 56 days) matrix
mechanical assays were made such as uniaxial compressive strength and tensile
pozzolanic characteristic and matrices with additions have better resistance on
the traction in flexion and lower resistance on the uniaxial compression when
compared to the matrix reference.
Keywords: Cement matrix, recycling, waste granite, sustainability, materials technology.
v
Sumário LISTA DE FIGURAS ..................................................................... X LISTA DE TABELAS ..................................................................... XiV LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS ......................................... XVi
1. INTRODUÇÃO ...........................................................................
1
1.1. Considerações iniciais ...................................................... 1 1.2. Justificativa .......................................................................... 1.3. Objetivos ............................................................................
1.3.1 Objetivo geral ................................................................
1.3.2 Objetivos específicos .....................................................
3 4 4
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................
5
2.1. Rochas ornamentais ......................................................... 2.1.1. Processos de extração de rochas ornamentais ..........
5 5
2.1.2. Processo de beneficiamento de rochas ornamentais ...
2.1.3. Geração de resíduo ......................................................
6
8
2.1.4. Classificação do resíduo ..............................................
2.2. Adições minerais ................................................................. 2.2.1. Material pozolânico .......................................................
2.2.2. Sílica ativa ....................................................................
2.2.3. Resíduo de granito .......................................................
2.3. Propriedades mecânicas do concreto ............................... 2.3.1. Módulo de elasticidade estático ...................................
2.3.2. Módulo de elasticidade dinâmico .................................
11
13 14
17
18
19 19
21
vi
3. METODOLOGIA .........................................................................
3.1. Materiais ............................................................................. 3.1.1. Cimento Portland ..........................................................
3.1.2. Agregado miúdo ...........................................................
3.1.3. Água .............................................................................
3.1.4. Lama de Granito ..........................................................
3.2. Métodos .............................................................................. 3.2.1. Modelo experimental ....................................................
3.2.2. Cimento ........................................................................
3.2.2.1. Massa específica ..................................................
3.2.3. Agregados miúdos ........................................................
3.2.3.1. Granulometria .......................................................
3.2.3.2. Massa específica ..................................................
3.2.3.3. Massa unitária .......................................................
3.2.3.4. Teor de materiais pulverulentos ............................
3.2.3.5. Teor de umidade ...................................................
3.2.4. Resíduo de granito lama de granito ..........................
3.2.4.1. Amostra .................................................................
3.2.4.2 Ativação da amostra .............................................
3.2.4.3. Massa específica ..................................................
3.2.4.4. Análise granulométrica ..........................................
3.2.4.5. Fluorescência de raios x .......................................
3.2.4.6. Microscopia eletrônica de varredura MEV .........
3.2.4.7. Caracterização ambiental .....................................
3.2.4.8. Índice de atividade pozolânica ..............................
3.2.4.8.1. Método ABNT NBR 5752/1992 ......................
3.2.4.8.2. Método Luxan condutividade elétrica .........
3.2.5. Matrizes cimentícias (microconcretos) .........................
3.2.5.1. Resistência à compressão uniaxial .......................
2.3.5.2. Resistência à tração na flexão .............................
24
24 24
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38
38
39
39
41
41
43
vii
3.2.5.3. Absorção de água por capilaridade e coeficiente
de capilaridade ...................................................................
3.2.5.4. Densidade de massa aparente no estado fresco ..
3.2.5.5. Densidade de massa aparente no estado
endurecido .........................................................................
3.2.5.6. Módulo de elasticidade estático ...........................
3.2.5.7. Módulo de elasticidade dinâmico por frequência
ressonante forçada ............................................................
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...........................................
4.1 Cimento ............................................................................... 4.1.1. Massa específica ..........................................................
4.2. Agregados miúdos ............................................................ 4.2.1. Granulometria ...............................................................
4.2.2. Massa específica ..........................................................
4.2.3. Massa unitária ..............................................................
4.2.4. Teor de materiais pulverulentos ...................................
4.2.5. Teor de umidade ..........................................................
4.3. Resíduo de granito lama de granito .............................. 4.3.1. Ativação da amostra .....................................................
4.3.2. Massa específica ..........................................................
4.3.3. Análise granulométrica .................................................
4.3.4. Fluorescência de raios x ...............................................
4.3.5. Caracterização ambiental .............................................
4.3.6. Índice de atividade pozolânica .....................................
4.3.6.1. Método ABNT NBR 5752/1992 .............................
4.3.6.2. Método Luxan condutividade elétrica .................
46
47
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51
53
53 53
53 53
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64
64
65
viii
4.4. Matrizes cimentícias (microconcretos) ........................... 4.4.1. Resistência à compressão uniaxial ..........................
4.4.2. Resistência à tração na flexão .................................
4.4.3. Absorção de água por capilaridade e coeficiente de
Capilaridade ..............................................................
4.4.4. Densidade de massa aparente no estado fresco .....
4.4.5. Densidade de massa aparente no estado endurecido
4.4.6. Módulo de elasticidade estático ...............................
4.4.7. Módulo de elasticidade dinâmico por freqüência
Ressonante ..............................................................
4.4.8. Microscopia eletrônica de varredura MEV ...........
5. CONCLUSÕES ........................................................................... 6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................ 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................... 8 . APÊNDICES ................................................................................
Apêndice A - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 1 dia ................................................. Apêndice B - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 3 dias .............................................. Apêndice C - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 7 dias .............................................. Apêndice D - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 28 dias ............................................
67 67
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100
ix
Apêndice E - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 56 dias ............................................ Apêndice F - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 1 dia ........................................... Apêndice G - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 3 dias ......................................... Apêndice H - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 7 dias ......................................... Apêndice I - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 28 dias ....................................... Apêndice J - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 56 dias .......................................
101
101
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102
103
103
x
Lista de figuras
Figura 1 Fio diamantado ......................................................... 7
Figura 2 Corte de bloco de granito ........................................... 8
Figura 3 Resíduo de blocos de granito ................................... 9
Figura 4 Destinação inadequada de resíduos dos teares ....... 9
Figura 5 Resíduo devido à abrasão das pastilhas durante o polimento .....................................................................................
10
Figura 6 Lama proveniente do corte e acabamento de rochas ornamentais .................................................................................
10
Figura 7 Bacias de decantação ................................................ 11
Figura 8 Filtro-prensa ............................................................... 11
Figura 9 Vazios presentes na matriz de cimento quando no estado endurecido .......................................................................
15
Figura 10 Bancada contendo vibrador acústico, acelerômetro e gerador ........................................................................................ Figura 11 Curva de amplitude de vibração pela frequência .... Figura 12 Resíduo de granito in natura .................................. Figura 13 Resíduo de granito seco em estufa ....................... Figura 14 Ensaio de massa específica do cimento CPV ARI Figura 15 Ensaio realizado no Frasco de Chapman ............. Figura 16 Esferas de porcelana no interior do moinho de porcelana ................................................................................... Figura 17 Equipamento Mastersizer 2000 ............................. Figura 18 Espectrômetro de raio x EDX 720 ................... Figura 19 Porta-amostras com amostras de RGN e RGA12 Figura 20 Câmara de metalização ........................................ Figura 21 Equipamento MEV aberto .....................................
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xi
Figura 22 Equipamento MEV interligado ao computador ..... Figura 23 Condutivímetro DM32, DIGIMED .......................... Figura 24 Corpos de prova capeados com enxofre .............. Figura 25 Prensa utilizada para a realização do ensaio de compressão uniaxial ................................................................. Figura 26 Corpo de prova na prensa para o ensaio de compressão uniaxial ................................................................. Figura 27 Moldagem de corpos de prova na mesa de adensamento utilizando-se espátulas ...................................... Figura 28 Identificação dos corpos de prova prismáticos ..... Figura 29 Marcação no corpo de prova para realização do ensaio de tração na flexão ....................................................... Figura 30 Corpo de prova sendo rompido após carga aplicada de 50N/s ..................................................................... Figura 31 Pesagem do molde com argamassa ....................... Figura 32 Aparelho deflectômetro instalado na prensa EMIC Figura 33 Deflectômetro EE05 .............................................. Figura 34 Realização do ensaio de determinação de módulo de elasticidade estático juntamente com o ensaio de tração na flexão com deflectômetro interligado à prensa EMIC ............... Figura 35 Bancada com corpo de prova ............................... Figura 36 Leitura dos valores Q, Fr, Fh e Fi no equipamento ERUDITE MK II ........................................................................ Figura 37 Gráfico da curva granulométrica do agregado miúdo (areia) ............................................................................ Figura 38 Ensaio de determinação da massa específica do agregado miúdo ....................................................................... Figura 39 Comparação entre teor de material pulverulento do agregado utilizado e limite máximo normalizado ...................... Figura 40 Rochas beneficiadas das quais resultou-se o resíduo utilizado neste trabalho ................................................
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xii
Figura 41 - Comparação de massa específica das adições .... Figura 42 Tamanho de partículas amostra RGN ................... Figura 43 Tamanho de partículas amostra RGA12 ............... Figura 44 Tamanho de partículas amostra RGA24 ............... Figura 45 Composição química do RGN ............................... Figura 46 Comparação entre os resultados das amostras das adições de resíduo de granito referente ao ensaio de índice de atividade pozolânica segundo ABNT NBR 5752/1992 .............................................................................
Figura 47 Comparação entre os resultados das amostras das adições de resíduo de granito referente ao ensaio de índice de atividade pozolânica por condutividade elétrica ....
Figura 48 Comparação entre os ensaios de resistência à compressão RGN ................................................................. Figura 49 Comparação entre os ensaios de resistência à compressão RGAN12 ...........................................................
Figura 50 Comparação entre os ensaios de resistência à compressão RGA24 ..............................................................
Figura 51 Comparação entre os resultados dos ensaios de resistência à compressão em todas as idades de rompimento ...........................................................................
Figura 52 Comparação entre os ensaios de resistência à tração na flexão RGN ............................................................
Figura 53 Comparação entre os ensaios de resistência à tração na flexão RGA12 ........................................................
Figura 54 Comparação entre os ensaios de resistência à tração na flexão RGA24 ........................................................
Figura 55 Comparação entre os resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão em todas as idades de rompimento ...........................................................................
Figura 56 Absorção de água por capilaridade .................... Figura 57 Coeficiente de capilaridade ................................. Figura 58 Densidade no estado fresco ...............................
58
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xiii
Figura 59 Densidade no estado endurecido ....................... Figura 60 Módulo de elasticidade estático .......................... Figura 61 Módulo de elasticidade dinâmico ........................ Figura 62 Amostra RGN aumentada 50 vezes no MEV ...... Figura 63 Amostra RGA12 aumentada 50 vezes no MEV ... Figura 64 Amostra RGN aumentada 100 vezes no MEV .... Figura 65 Amostra RGA12 aumentada 100 vezes no MEV
79
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83
83
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xiv
Lista de Tabelas
Tabela 1 Exigências físicas materiais pozolânicos ................... 16
Tabela 2 Exigências químicas materiais pozolânicos ............... 16
Tabela 3 Componente do cimento Portland de alta resistência inicial ............................................................................................... Tabela 4 Qualidade da água distribuída pela COPASA durante o período de 01/10 a 12/10 ................................................................
24
25
Tabela 5 Fatores e teores do experimento .................................. Tabela 6 Dosagens para microconcretos ....................................
27
28
Tabela 7 Porcentagem em peso retida acumulada do agregado miúdo ..............................................................................................
54
Tabela 8 Massa específica das amostras de resíduo de granito . 58
Tabela 9 Resultados dos ensaios de caracterização ambiental 62
Tabela 10 Índice de atividade pozolânica segundo ABNT NBR 5752/1992 .......................................................................................
64
Tabela 11 Índice de atividade pozolânica pelo método LUXAN et al. (1989) .........................................................................................
65
Tabela 12 Parâmetros para classificação do material quanto à atividade pozolânica .......................................................................
65
Tabela 13 Resultados ensaio resistência à compressão RGN .... 67
Tabela 14 Resultados ensaio resistência à compressão RGA12 . 68
Tabela 15 Resultados ensaio resistência à compressão RGA24 . 69
Tabela 16 Resultados ensaio resistência à tração na flexão RGN
71
Tabela 17 Resultados ensaio resistência à tração na flexão RGA12 .........................................................................................
72
Tabela 18 Resultados ensaio resistência à tração na flexão RGA24 .........................................................................................
73
Tabela 19 Absorção de água por capilaridade ............................ 75
Tabela 20 Coeficiente de capilaridade ......................................... 77
xv
Tabela 21 Densidade de massa aparente no estado fresco ....... 78
Tabela 22 Densidade no estado endurecido ............................... 79
Tabela 23 Módulo de elasticidade estático .................................. 80
Tabela 24 Módulo de elasticidade dinâmico ................................ 81
xvi
Lista de Abreviações e siglas ABNT
CEFET-MG
COPASA
CPs
IAP
Mpa
MEV
ED
Eci
Ecs
NBR
NOC
RECICLOS
REF
RGA 12
RGA 24
RGN
UFMG
Associação Brasileira de Normas Técnicas
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Companhia de água e saneamento de Minas Gerais
Corpos de Prova
Índice de Atividade Pozolânica
Mega Pascal
Microscopia Eletrônica de Varredura
Módulo de Elasticidade Dinâmico
Módulo de Deformação Tangencial Inicial
Módulo de Deformação Secante
Norma Brasileira
Novos Olhares sobre a Construção
Grupo de Pesquisa em resíduos Sólidos Industriais
Referência
Resíduo de Granito Ativado por 12 Horas
Resíduo de Granito Ativado por 24 Horas
Resíduo de Granito in natura
Universidade Federal de Minas Gerais
1
1. Introdução
1.1. Considerações iniciais
O Desenvolvimento Sustentável pode ser definido, segundo ARGERICH (2004),
como o desenvolvimento que supre as necessidades do momento presente
fazendo uso da natureza sem comprometê-la assegurando satisfação das
necessidades das gerações futuras. A busca por matérias-primas recicladas que
possibilitem a diminuição do extrativismo desordenado de recursos minerais se
torna objetivo crucial para o desenvolvimento sustentável das atividades industriais,
de uma forma geral. Esta abordagem tecnológica tem despertado na comunidade
científica interesse por produtos de maior eficácia estrutural e econômica. Um
exemplo é a crescente a utilização de materiais particulados com grande
quantidade de SiO2, reativos ou não, na fabricação de misturas especiais.
O Brasil é um dos maiores produtores de rochas ornamentais do mundo
destacando-se por possuir cerca de 500 variedades de rochas produzidas em
quase 1.500 frentes de lavra. A produção nacional, em 2002, foi de 3,059 milhões
de toneladas, MATTA (2003). Estima-se que a perda total na lavra e no
beneficiamento seja na ordem de 70%, sendo aproximadamente 40% na lavra e o
restante no beneficiamento (ALMEIDA e CHAVES, 2002). No processo de
beneficiamento é gerada grande quantidade de resíduos na forma de lama, as
quais podem alcançar mais de 25% do volume dos blocos transformados em
chapas. Na maioria das vezes estes resíduos provenientes do processo de
extração e beneficiamento de rochas ornamentais não recebem destinação
adequada. Sem quaisquer tratamentos para reduzir a quantidade de constituintes
poluentes estes materiais são lançados diretamente no ecossistema (SILVA, 1998).
Um dos fatores que induz a este cenário devastador é a falta de alternativas para
destinação adequada de resíduos de acordo com a realidade de cada empresa. O
lançamento e destinação inadequados podem contribuir de forma significativa para
a contaminação de mananciais, quando são lançados diretamente nos recursos
hídricos. O seu lançamento no solo pode formar depósitos instáveis em locais
inadequados, sem a devida proteção ou contenção. Estas ações muito comuns nas
2
indústrias de beneficiamento de rochas ornamentais, além de contaminar o próprio
solo, possivelmente pode alterar as condições naturais do subsolo e do lençol de
água subterrânea (SILVA, 1998).
Se de um lado, a indústria das rochas ornamentais se coloca como geradora de
grande volume de resíduos, por outro, a indústria da construção civil se apresenta
como potencial consumidora destes e outros resíduos na produção de concreto. A
indústria da construção civil busca processos que sejam capazes de produzir
concretos com maior durabilidade e resistência mecânica implementando e
incorporando novos materiais à mistura convencional de água, cimento e
agregados o que influencia na qualidade final do concreto que, segundo Monteiro
(2003), é segundo material mais utilizado no mundo, atrás apenas da água. Através
de novos materiais com incorporação de resíduos será possível viabilizar a
construção de estruturas mais sustentáveis que tenham maior durabilidade
evitando gastos futuros.
3
1.2. Justificativa
Nas últimas décadas a comunidade científica tem conquistado grandes avanços na
tecnologia do concreto. A indústria da construção civil se beneficia desta melhoria
da performance dos materiais com estruturas arrojadas considerando ganhos nas
propriedades: resistência, leveza, durabilidade e economia. A adição de materiais a
misturas cimentícias convencionais tem apresentado contribuições significativas
quanto à trabalhabilidade, deformação, resistência e permeabilidade na fabricação
destas novas matrizes de cimento. Este processo também contribui com princípios
relacionados à sustentabilidade ambiental na reciclagem de resíduos industriais,
redução de emissão de poluentes e diminuição do consumo de matérias-primas.
Desta forma, este trabalho visa incorporar à matriz de cimento adições minerais,
obtidas através do pós-processamento de lama de granito, geradas em processo
de arte a fio diamantado (sem granalha metálica), para produção de
microconcretos com propriedades mecânicas especiais e maior durabilidade.
4
1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivo Geral
Este trabalho tem por objetivo geral o estudo da influência da adição de resíduos
sólidos da indústria de beneficiamento de rochas ornamentais (lama de granito)
como alternativa na produção de matrizes cimentícias especiais, a partir do estudo
de suas características físicas, químicas e ambientais.
1.3.2. Objetivos Específicos
1. Estudo da caracterização física e química do resíduo da lama de granito.
2. Determinação do índice de atividade pozolânica para matrizes
produzidas.
3. Avaliação dos parâmetros de absorção de água por capilaridade e
densidade de massa aparente nos estados fresco e endurecido das
argamassas.
4. Definição do comportamento mecânico das argamassas através dos
ensaios de resistência à flexão, resistência à compressão uniaxial,
módulo de elasticidade estático e módulo de elasticidade dinâmico por
frequência ressonante.
5
2. Revisão Bibliográfica
2.1. Rochas ornamentais
Denominam-se rochas ornamentais as rochas que, após serragem, polimento e
lustração, ressaltam características intrínsecas (textura, estrutura, trama dos
minerais, etc.) conferindo-lhes grande beleza e permitindo seu uso em
revestimentos, pisos e ornamentação (ABREU et al., 1990). São classificadas
como rochas ornamentais aquelas pedras passíveis de serem utilizadas como
adornos e/ou peças decorativas in natura ou trabalhadas sob as mais diversas
formas (BRANDÃO et al., 1991).
2.1.1. Processos de extração de rochas ornamentais
Segundo SILVA (1998), a industrialização de rochas ornamentais se dá através dos
estudos de pesquisa e extração, da transformação dos blocos em chapas na
serralheria e de processos de acabamento para obtenção do produto final.
Conforme ALMEIDA e CHAVES (2002), a atividade de extração de rochas
ornamentais no Brasil é recente e possui técnicas ainda em desenvolvimento. São
utilizados recursos de sensoriamento remoto, tais como análise morfo-estrutural em
imagens de satélite e fotos aéreas convencionais permitem a identificação de
rochas maciças e/ ou isótropas, área com matacões, etc. (GIACONI, 1998). A
partir do momento em que se obtém conhecimento sobre forma, volume, qualidade
do material, dimensões dos blocos a serem lavrados, características geológicas e
petrogáficas, pode-se passar ao estudo de planejamento de lavra da pedreira
adotando-se uma metodologia de extração e recuperação ambiental
(CARANASSIOS e CICCU, 1992).
A lavra dos maciços rochosos propicia um melhor controle de qualidade, melhores
recuperações dos materiais, bem como menor degradação do meio ambiente em
comparação aos matacões. Comumente, maciços rochosos são lavrados de forma
6
inadequada e a extração das rochas ornamentais se dá, na maioria das vezes, em
lavras a céu aberto embora, em alguns casos, seja feita a extração por meio de
lavra subterrânea. A extração consiste na retirada de blocos prismáticos (SILVA,
1998). Os blocos extraídos possuem volumes normalmente entre 5m3 e 8m3,
podendo alcançar até 10m3 (MATTA, 2003). GIACONI (1998) afirma que ações
referentes à recuperação ambiental muitas vezes não são levadas em
consideração desde o início da atividade na cadeia produtiva. Alguns dos impactos
ambientais causados pela extração de rochas ornamentais nas lavras são:
alteração do lençol de água subterrâneo, poluição sonora, poluição visual, poluição
da água, do ar e do solo, alterações da fauna e da flora, assoreamento, erosão,
mobilização de terra, instabilidade de taludes, encostas e terrenos em geral,
lançamento de fragmentos e vibrações.
2.1.2. Processo de beneficiamento de rochas ornamentais
O beneficiamento de rochas ornamentais se dá através de uma sucessão de
etapas de desgaste abrasivo. Ao chegar à indústria de beneficiamento,
transportados por caminhões desde as jazidas, os blocos de rochas ornamentais
de até 10m3 e 28 toneladas são dispostos no pátio da indústria. O equipamento
para desdobramento dos blocos mais utilizado no Brasil é o tear, que geralmente
se encontra no interior de galpões de indústrias de beneficiamento. Segundo
PINHEIRO (1995), a tecnologia empregada para a realização do corte de rochas
ornamentais está vinculada a fatores tais como: tipo de rocha, suas características
petrográficas e estruturais, valor do material no mercado, meioambiente,
disponibilidade financeira da empresa, dentre outros. Dentre as tecnologias
utilizadas para corte de rochas ornamentais estão o tear com lâmina de aço e
granalha, o jato de água e o corte diamantado. Segundo ALMEIDA e CHAVES
(2002), praticamente 100% do desdobramento de granitos é executado em teares
convencionais com lâminas de aço mais granalha, os quais possuem largura de 2,5
m, devido ao preenchimento da carga com um único bloco, o que resulta em um
menor investimento e custo de instalação reduzido. O tear é um equipamento que
possui um quadro de múltiplas lâminas de aço carbono dispostas longitudinal e
paralelamente. O movimento vaivém descendente do quadro de lâminas no sentido
7
de seu alinhamento contra o bloco faz com que este seja cortado em placas.
Objetivando a lubrificação, a abrasão e o resfriamento, uma mistura abrasiva de
água, cal e granalha de aço é lançada sobre este sistema durante sua
movimentação. O corte de blocos de granito utilizando jato de água com pressão
elevada é um processo a frio que corta por erosão e necessita da adição de
mistura abrasiva (granalha) para a promoção de cortes com precisão e qualidade
de acabamento. Esse processo de corte é executado por sistemas de movimentos
controlados por software que determina a velocidade e padrões de corte
automaticamente. Este processo de corte possui como vantagens de utilização a
ausência do aquecimento, preservando a integridade do material e a diversidade de
espessuras de corte. Já o desdobramento dos blocos por tear de fio diamantado
necessita apenas da adição de água no processo de corte de blocos de granito, o
que torna a operação menos degradante em relação aos teares convencionais. O
fio diamantado é composto por um cabo de aço, sobre o qual são fixadas
pequenas pérolas diamantadas, distanciadas entre si por um plástico ou borracha
especial, conforme figura 1.
Figura 1 Fio diamantado.
FONTE: COMERCIAL GUIDONI / PRODUTOS PARA MINERAÇÃO, 2011.
O tear de fio diamantado realiza movimentos longitudinal e em torno do próprio
eixo, promovendo desgaste uniforme, à medida que efetua o corte dos blocos de
granito através de sistema computadorizado, conforme figura 2. Este sistema
permite explorar por completo a capacidade dos teares. A área necessária para a
8
ocupação do tear de fio diamantado pode chegar a um quarto da utilizada pelos
teares convencionais.
Figura 2 Corte de bloco de granito.
FONTE: COMERCIAL GUIDONI / PRODUTOS PARA MINERAÇÃO, 2011.
O equipamento talha-bloco é outra alternativa para a realização do desdobramento
dos blocos utilizando discos diamantados de diâmetros variáveis, em uma estrutura
de sustentação formada por colunas, que suportam uma trave onde se instalam o
mandril e o conjunto de acionamento dos discos. CHIODI FILHO (1995) afirma que
o equipamento talha-bloco possui um rendimento produtivo superior em 10 % em
relação aos teares e que, devido à possibilidade da movimentação dos discos
diamantados nos mais diferentes ângulos, este equipamento se torna mais versátil
que os teares. Após o desdobramento dos blocos, as chapas passam por um
acabamento na superfície com o objetivo de conferir brilho à superfície. O
polimento das chapas se dá na politriz através do atrito entre estas e pastilhas
abrasivas de diferentes granulometrias. O corte da chapa e o acabamento final
realizam-se nas máquinas de corte. Este procedimento também é executado em
meio úmido favorecendo o resfriamento do disco de corte diamantado e a remoção
do pó proveniente desta atividade.
9
2.1.3. Geração de resíduo Em todo o processo de beneficiamento do granito é gerada grande quantidade de
resíduos sólidos. Na recepção e estocagem, os blocos recebem aparas para que
seu formato se adéque ao formato e medidas do tear, ilustra a figura 3, fazendo
com que resíduos sejam gerados.
Figura 3 Resíduos de blocos de granito
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
.
Conforme SILVA (1998), cerca de 20 a 25% do bloco são transformados em pó
durante seu desdobramento nos teares para a produção de chapas. A figura 4
ilustra os resíduos provenientes dos teares sendo lançados no meio ambiente de
forma inadequada.
Figura 4 Destinação inadequada de resíduos dos teares.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
10
Para a estocagem de chapas serradas é realizada a lavagem das mesmas para a
remoção de resíduos de pó ou lama provenientes do processo. O processo de
polimento gera grande quantidade de resíduo, devido à abrasão das pastilhas
abrasivas, conforme figura 5. Posteriormente, na maioria das vezes, este resíduo é
descartado sem tratamento algum.
Figura 5 Resíduo devido à abrasão das pastilhas durante o polimento.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Ao passar pela máquina de corte e acabamento, a chapa de pedra ornamental
adquire formatos específicos e gera grande quantidade de lama formada pelo pó
da pedra beneficiada, como mostra a figura 6.
Figura 6 Lama proveniente do corte e acabamento de rochas ornamentais.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
11
Algumas empresas de beneficiamento de rochas ornamentais utilizam bacias de
decantação para depositar toda a lama descartada pelos teares. Parte da água
contida nessas bacias é evaporada, conforma figura 7, mas não há nenhum
reaproveitamento posterior do resíduo desidratado.
Figura 7 Bacias de decantação.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
O filtro-prensa (figura 8) de acordo com o BANCO DE DESENVOLVIMENTO DO
ESPÍRITO SANTO (2004), é o único sistema para retirar a água da lama (até 90%),
propiciando sua reutilização e geração de resíduo sólido com baixo teor de
umidade (até 20%).
Figura 8 - Filtro-prensa.
Fonte: WELDERS FILTRATION TECHNOLOGY, 2006.
12
Segundo PEYNEAU (2004), a água retirada da lama através do filtro-prensa é
reaproveitada no processo de serragem. Com isso, os resíduos sólidos ficam
reduzidos a 50% de seu volume.
2.1.4. Classificação do resíduo
A utilização de resíduos como adição ou mesmo como matéria prima em processos
de construção civil na produção de matrizes cimentícias, é um tema de grande
interesse para a comunidade científica e a sociedade, de uma forma geral assim
como o processamento de resíduos industriais, quer para produção de agregados
(OLIVEIRA et al, 2010), quer para produção de aditivos especializados (JOHN,
1995). Adicionalmente, pesquisas atuais têm demonstrado que a inclusão de
resíduos industriais devidamente processados e tratados, têm proporcionado a
produção de matrizes de cimento com adequadas características mecânicas e
ambientais (STIEF, 2009). O resíduo da serragem ou lama de granito possui
granulometria fina, com 71 % de materiais com dimensões inferiores a 0,075 mm.
(SOUZA; RODRIGUES; SOUZA NETO, 1999). A norma NBR 10004 (1987) divide
os resíduos sólidos nas seguintes classes:
a) Resíduos classe I perigosos; aqueles que apresentam características além
das já citadas anteriormente, como: inflamabilidade, corrosividade, reatividade,
toxicidade, patogenicidade.
b) Resíduos classe II não-inertes; segundo a norma, são aqueles que não se
enquadram como resíduo classe I ou de classe III. Estes resíduos podem ter como
propriedades a combustibilidade, a biodegradabilidade ou a solubilidade em água.
c) Resíduo classe III inertes; são aqueles que, quando submetidos a um contato
estático ou dinâmico com a água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente,
conforme teste de solubilização realizado segundo a norma NBR 10006 (1987), não
possuir nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos
de potabilidade de água.
13
2.2. Adições minerais
Ao promover adições minerais ao concreto busca-se a melhora de suas
propriedades. Redução da permeabilidade e reforço da zona de transição são
alterações produzidas devido ao emprego de adições minerais na microestrutura da
pasta de cimento (METHA, 1994). Segundo ZHANG et al. (1996), as adições
minerais se diferem do cimento Portland nos seguintes aspectos:
possuem menor densidade específica;
possuem partículas menores;
podem apresentar uma atividade pozolânica.
Inicialmente, segundo AITCIN (2003), ao ser adicionado à massa cimentícia, o
material mineral pulverulento pode ser considerado apenas inerte, pois suas
reações químicas ocorrem mais lentamente que as reações de hidratação do
cimento. Porém, ocorre o efeito físico provocado sobre o empacotamento de
partículas e, consequentemente, sobre as forças de atração e repulsão, que
definem a distância entre as partículas de cimento no início do processo de
hidratação. Durante a hidratação da massa de cimento contendo adição mineral,
ocorre a diluição do cimento onde o aumento da relação água/cimento é
inversamente proporcional à taxa de substituição, a distribuição granulométrica
(que modifica a porosidade inicial da mistura) e a nucleação heterogênea (apenas
em adições minerais mais finas) que acelera o processo de nucleação dos hidratos
por meio da redução da barreira de energia (LAWRENCE et al., 2003). A adição
de certos minerais ao concreto acarreta, principalmente, alterações de suas
características microestruturais. Os aditivos minerais atuam tanto na argamassa
cimentícia quanto na interface agregado-argamassa. Segundo ALMEIDA (1992),
aditivos minerais atuam no concreto de duas formas:
Física com o efeito filler (ou de preenchimento de vazios) na pasta
cimentícia, colaborando para o aumento da coesão e da compacidade da
argamassa.
Química com a reação pozolânica de transformação do frágil hidróxido de
cálcio, presente na área de transição entre a pasta e o agregado, no
resistente silicato de cálcio hidratado.
14
Segundo COUTINHO (1997), algumas adições minerais atuam nas características
químicas do cimento Portland ocasionando menor concentração de Ca(OH)2
inibindo reações de expansão entre os sulfatos e os aluminatos diminuição do calor
de hidratação gerando resistências químicas e mecânicas superiores às do cimento
Portland. Assim sendo, as adições minerais contribuem para a redução da
porosidade da argamassa e fortalecimento da zona de transição que coloca os
agregados em contato direto com a massa cimentícia, acarretando a elevação da
resistência mecânica e o aumento da durabilidade do material como um todo.
Porém, na massa cimentícia, uma fração da água adicionada preenche os vazios
entre as partículas definidos pelo empacotamento e outra fração forma um filme
da mistura. A área
superficial dos minerais adicionados com efeito filler é superior à do cimento, o que
implica no aumento da fração de água necessária para a formação do filme
sobre a superfície das partículas da massa cimentícia, embora a densidade do
empacotamento do sistema seja alterado. Caso a área superficial do material
mineral adicionado for muito elevada, ocorrerá um aumento da água total utilizada
(ZANG et al., 1996).
2.2.1. Material Pozolânico
A ABNT NBR 5736/91 conceitua materiais pozolânicos como materiais silicosos ou
silicoaluminosos que possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante e em
presença de água reagem com hidróxido de cálcio formando compostos com
propriedades cimentícias. Podem ser naturais (vulcânicas ou sedimentar), artificiais
(subprodutos com atividade pozolânica) ou argilas calcinadas (com atividades
pozolânicas). NEVILLE (1997) descreve a pozolana como um material silicoso ou
sílico-aluminoso com pouco ou nenhum valor cimentício, porém, quando finamente
moído e na presença de umidade, reage quimicamente com o hidróxido de cálcio
(CH) formando silicatos estáveis com propriedades cimentícias, o que caracteriza a
reação pozolânica. Já BUEKETT (1998) define pozolanas como materiais
inorgânicos finamente moídos, adicionados em quantidades significativas para
melhorar certas propriedades ou para alcançar propriedades especiais no concreto.
A presença de poros existentes nos agregados, na interface pasta/agregado e na
15
pasta de cimento, como mostra a figura 9, possibilita a entrada de agentes
agressivos como gases, líquidos e sólidos dissolvidos através da pasta de cimento
endurecida intervindo em suas propriedades (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Figura 9 - Vazios presentes na matriz de cimento quando no estado endurecido.
Fonte: MEHTA & MONTEIRO (1994).
Além de preencher os poros do concreto tornando-os descontínuos e possibilitar
uma melhor homogenização da microestrutura tanto na matriz quanto na zona de
transição, o material pozolânico atua quimicamente junto ao Hidróxido de Cálcio
(CH) transformando-o em um dos principais componentes do concreto endurecido
responsáveis pela sua resistência, o Silicato de Cálcio Hidratado (CSH). A redução
do Hidróxido de Cálcio (que se trata de um composto de alta solubilidade) a partir
de reações pozolânicas ocasiona o melhoramento das propriedades do concreto
principalmente em relação à durabilidade e resistência a ataque químico. Assim, o
concreto adquire maior resistência à compressão, à abrasão e à corrosão química,
devido à sua porosidade próxima de zero, além de maior adesão a outras
superfícies de concreto e ao aço. GUEDERT (1989) afirma que a utilização das
pozolanas em adição ao cimento proporciona a argamassas e concretos:
Menor calor de hidratação (durante a hidratação do cimento), devido a suas
reações atérmicas;
16
Maior durabilidade e resistência a ataques de substâncias como cloretos e
sulfatos, devido a diminuição das reações álcali-agregados e diminuição dos
poros na pasta cimentícia;
Melhor resistência a ataque ácido, devido a estabilização do hidróxido de
cálcio proveniente da hidratação do clínquer e à formação do C-S-H com
menor relação CaO/SiO2 de menor basicidade.
Segundo a ABNT NBR 12653/1992, os materiais pozolânicos se classificam em
pozolanas naturais (N), cinza volante (C) e outras pozolanas (N), conforme tabelas
1 e 2.
Tabela 1 Exigências Físicas - Materiais Pozolânicos
Propriedades
Classes de material pozolânico
N C E
Material retido na peneira 45µm
(% máxima)
34
34
34
IAP cimento aos 28 dias, % mín.
75 75 75
IAP cal aos 7 dias, em MPa
6,0 6,0 6,0
IAP água requerida, % max.
115 110 110
Fonte: Adaptado ABNT NBR 12653/1992.
Tabela 2 Exigências Químicas - Materiais Pozolânicos Propriedades Classes de material pozolânico
N C E
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 (%mín.)
70
70
50
SO3 (%máx.) 4,0 5,0 5,0
Teor umidade (%máx.) 3,0 3,0 3,0
Perda ao fogo (%máx.) 10,0 6,0 6,0
Álcalis disponíveis em Na2O (%máx.)
1,5 1,5 1,5
Fonte: Adaptado ABNT NBR 12653/1992.
17
O polimorfo de alta cristalinidade do dióxido de silício chamado de cristobalita é
uma adição mineral que promove elevada durabilidade à microestrutura de
concretos de cimento Portland pois é que é quimicamente estável até 1.750°C e
isenta de quaisquer ânions potencialmente deletérios, tais como cloretos, fluoretos
e demais halogênios, sulfatos, dicromatos, nitratos e fosfatos, (TECHNE, 2011).
2.2.2. Sílica Ativa
As partículas da sílica ativa são cerca de cem vezes menores que as do cimento o
que possibilita o preenchimento dos espaços vazios da zona de transição entre a
pasta de cimento e o agregado (TÉCHNE, 2002). De acordo com METHA &
MONTEIRO (1994), o efeito filler da sílica ativa promove o preenchimento dos
espaços capilares com maiores dimensões resultando em ganho de resistência e a
diminuição da permeabilidade do sistema. Com a utilização da sílica ativa ocorre
uma maior aderência entre o agregado e a pasta de cimento o que atribui ao
agregado participação no aumento da resistência do concreto. Segundo ROJAS et al. (1999), nos primeiros instantes em que a sílica ativa adicionada à pasta
cimentícia convencional reage com o hidróxido de cálcio, é promovido o aumento
do calor de hidratação, o que não ocorre com qualquer outro material cimentício
suplementar de baixa reatividade. Verifica-se então a dependência da reação
pozolânica a fatores como a origem, as composições química e mineralógica, a
morfologia e a granulometria da adição mineral. No concreto de alto desempenho,
segundo HASSAN et al. (2000), a adição do superplastificante se torna essencial,
pois promove a diminuição da quantidade de água total no sistema, ocasionando a
diminuição dos poros e a quantidade de ar no interior da massa cimentícia,
enquanto a adição da sílica ativa melhora a interface da pasta com os agregados e
preenche grande parte dos poros restantes proporcionando uma maior densidade à
matriz. A microsílica possui propriedades pozolânicas, com teores de sílica amorfa
Promove melhora significativa nas características do concreto tanto no estado
fresco quanto no estado endurecido (SOUZA, 1998).
18
2.2.3. Resíduo de Granito
Poucos estudos científicos mundiais se referem à substituição ou adição de lama
de granito a argamassas ou concretos. O resíduo de granito em substituição da cal
na confecção de elementos construtivos da construção civil, segundo SILVA
(1998), se comporta como filler indicando que o resíduo poderá ser utilizado na
melhoria das propriedades de outras argamassas, que não somente as de
assentamento. Segundo OLIVEIRA (2010), a utilização de resíduo da indústria de
beneficiamento de granito em substituição ao cimento em matrizes cimentícias
indica melhorias pontuais nas características físicas e mecânicas das misturas.
Matrizes cimentícias com substituição de 10% e 20% do cimento por resíduo de
granito natural e ativado 12 e 24 horas em moinho de bolas não apresentaram
potencial pozolânico, porém, matrizes com substituição de 20% obtiveram
melhorias na resistência à tração na flexão quando comparada com o valor de
referência. Segundo OLIVEIRA e MATOS (2006), blocos cerâmicos e de concreto
fabricados utilizando adições de 5% e 10% de resíduos de beneficiamento de
granito possuem como características: nenhuma anormalidade ou
descaracterização quanto à geometria dos blocos, queda do índice de absorção de
água à medida que se elevam os teores de resíduo de granito, redução da
porosidade e propriedades mecânicas similares a dos blocos de referência no
ensaio de compressão uniaxial para os blocos cerâmicos, melhora nas
propriedades mecânicas para blocos de concreto chegando a aproximadamente
66% de aumento em comparação à referência. Ainda segundo OLIVEIRA e
MATOS (2006), o resíduo de granito adicionado à composição de blocos de
concreto atua como filler preenchendo os espaços vazios (poros) dos blocos,
diminuindo o índice de absorção de água e, consequentemente, aumentando a
resistência mecânica.
Um ponto negativo observado em relação à utilização de lama de granito em
adição ou substituição de materiais em misturas cimentícias é o potencial de
oxidação da fração metálica presente na composição do resíduo de granito
proveniente de teares convencionais onde é utilizada granalha no processo de
serragem. Segundo OLIVEIRA e MATOS (2006), a fim de tornar viável a utilização
do resíduo nas indústrias de construção civil (produção de blocos estruturais) e
19
indústrias de cerâmica vermelha (produção de tijolos maciços, tijolos vazados,
telhas, lajotas, etc.), se faz necessária a remoção da fração metálica de amostras
de resíduo de granito utilizando-se do processo de peneiramento, separação
magnética, concentração gravítica e ciclonagem. Outra forma de composição do
resíduo de granito é o proveniente de teares a fio diamantado onde granalha
metálica não se faz presente proporcionando maior viabilidade de sua utilização
nas indústrias de construção civil.
2.3. Propriedades mecânicas do concreto
Segundo SPONHOLZ (1998), alguns fatores influenciam na resistência à
compressão dos concretos, tais como: granulometria, natureza e dosagem do
aglomerante, dimensão máxima, forma e textura superficial dos agregados,
resistência e rigidez das partículas, relação água/cimento, porosidade, relação
cimento/agregados, idade do concreto, grau de adensamento, condições de cura e
de ensaio. Segundo LEONARDO (2002), a resistência de concretos de alto
desempenho não se estabiliza aos 28 dias, chegando a aumentar na ordem de
10% até atingir os 56 dias de idade.
2.3.1. Módulo de elasticidade estático
Segundo LEONARDO (2002), o módulo de elasticidade de um concreto está
relacionado às características da pasta e dos agregados, da zona de transição
entre a pasta cimentícia e os agregados e a idade do concreto. Segundo
SCANDIUZZI e ANDRIOLO (1986), concretos com baixa relação água/cimento e
baixos teores de ar, nas idades avançadas, têm aumento na resistência e no
módulo de elasticidade. Segundo MONTEIRO (1993), a zona de transição em
concretos normais representa um ponto vulnerável do concreto devido à grande
incidência de micro-fissuras nela existentes. Isto ocorre devido aos efeitos de
superfícies produzidos pelos agregados que resultam em uma pasta de cimento
com maior relação água-cimento na zona de transição. Os grãos de cimento se
20
dissolvem em íons integrando-se à pasta com maior teor de água que se encontra
ao redor da interface com o agregado. Estes íons se precipitam em cristais maiores
devido à maior porosidade existente na zona de transição. Estando em contato
direto com a superfície do agregado, os cristais (de hidróxido de cálcio) formam
fissuras. Segundo GIAMMUSSO e VASCONCELOS (1998), a adição da sílica ativa
no concreto aumenta sua resistência e contribui para o aumento do módulo de
elasticidade devido ao retardamento da fissuração da pasta. O concreto apresenta
como módulo de elasticidade a relação entre a tensão aplicada sobre o material e a
deformação ocorrida durante o evento. O módulo de elasticidade do concreto de
alto desempenho pode chegar a 50 GPa, mas geralmente situa-se na faixa de 30 a
40 GPa (SPONHOLZ,1998). Segundo SOBRAL (1997), o módulo de elasticidade,
de modo geral, é dado pela equação 1.
(1)
Onde:
E = Módulo de Elasticidade;
= Tensão ;
= Deformação.
Ao sofrer um esforço de tensão, um dado material sofre uma deformação
longitudinal proporcional ao esforço aplicado. Proporcionalmente à deformação
longitudinal o material sofre uma deformação transversal. A razão entre a
deformação transversal associada a uma deformação longitudinal, na direção do
esforço de tração chama-se coeficiente (ou razão) de Poisson (n). Algumas
definições do módulo estático de elasticidade segundo a ABNT NBR 8522:
Deformação específica: Grandeza adimensional, que expressa a variação
de comprimento da base de medida de um corpo-de-prova em relação ao
seu comprimento inicial.
Diagrama tensão-deformação: Representação gráfica da relação tensão-
deformação específica em ensaio de compressão axial simples.
Módulo de deformação secante (E cs): Propriedade do concreto, cujo valor
numérico é o coeficiente angular da reta secante ao diagrama tensão-
deformação específica, passando pelos seus pontos A e B
21
correspondentes, respectivamente, à tensão de 0,5 MPa e à tensão
considerada no ensaio.
Módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente inicial (Eci):
Módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente à origem ou
inicial, que é considerado equivalente ao módulo de deformação secante ou
cordal entre 0,5 MPa e 30% fc, para o carregamento estabelecido neste
método de ensaio.
Base de medida: Cada trecho do corpo-de-prova onde são feitas medidas
de deformação. Cada base de medida deve ficar sobre uma geratriz do
corpo-de-prova.
O gráfico tensão x deformação do concreto possui, na maioria das vezes, a forma
de uma linha suavemente curva caracterizando um módulo de elasticidade não
constante e dependente do nível de tensão em que é avaliado. A não-linearidade
do gráfico tensão x deformação demonstra o comportamento elástico imperfeito do
concreto e define três módulos de elasticidade quando submetido à compressão
uniaxial:
Módulo de elasticidade tangente - coeficiente angular da tangente
geométrica no ponto específico considerado valor da tangente de origem;
Módulo de elasticidade secante - inclinação da reta que une a origem à
tensão dada;
Módulo de elasticidade obtido nas linhas de carga e descarga do diagrama
tensão deformação.
2.3.2. Módulo de elasticidade dinâmico
MEHTA e MONTEIRO (2001) definem o módulo de elasticidade dinâmico como
uma tensão instantânea muito pequena dada aproximadamente pelo inicial
tangente (módulo tangente para uma linha extraída na origem). O valor do módulo
de elasticidade dinâmico se eleva aproximadamente de 20% a 40% do valor do
módulo de elasticidade estático para concretos de elevada, média, e baixa
22
resistência, respectivamente. Segundo GERMANN INSTRUMENTS, 2007, o
módulo de elasticidade por frequência ressonante é determinado através de um
ensaio laboratorial que consiste na utilização de uma bancada contendo um
vibrador acústico em uma extremidade e um acelerômetro em outra, conforme
figura 10.
Figura 10 Bancada contendo vibrador acústico, acelerômetro e gerador.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Com o auxílio de um gerador, o vibrador acústico emite uma determinada
frequência e a vibração do corpo-de-prova, que se posiciona no centro da bancada,
é medida pelo acelerômetro. O vibrador acústico emite frequência (com escala
incorporada pelo usuário) variada continuamente e a amplitude da vibração do
corpo-de-prova é monitorada. BEZERRA (2007) afirma que, uando o corpo-de-
prova é dirigido em sua freqüência ressonante, a amplitude da vibração do
espécime está em seu máximo, permitindo que o material seja avaliado por suas
propriedades elásticas Para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico
utiliza-se o aparelho ERUDITE MK II com o qual, a freqüência ressonante, as duas
homogeneidade de uma amostra, podendo sofrer alterações devido à presença de
imperfeições no corpo-de-prova, e é calculado utilizando-se as leituras dos valores
da frequência ressonante e de duas frequências referentes à amplitude de vibração
0,707 da amplitude máxima, conforme figura 11, e através da equação 2. O usuário
pode medir as frequências ressonantes para a modalidade longitudinal, a
modalidade transversal, e a modalidade de torção ao alterar a posição do corpo-de-
prova.
23
lh
r
F-FF Q (2)
Onde:
Q = homogeneidade da amostra;
Fr = frequência ressonante;
Fh e Fi = frequências referentes à amplitude de vibração 0,707 da amplitude
máxima.
Figura 11 Curva de amplitude de vibração pela freqüência.
FONTE: CNS, 1995 apud BEZERRA, 2007.
O cálculo do módulo de elasticidade dinâmico (ED) de um corpo-de-prova na
posição longitudinal utilizando o equipamento ERUDITE MKII é dado pela equação
3 apresentada a seguir.
1210 4 lnED (3)
Onde:
l = comprimento do corpo-de-prova em mm;
n = frequência do modo fundamental da vibração longitudinal em Hz;
= densidade em Kg/m³.
24
3. Metodologia
3.1. Materiais
3.1.1. Cimento Portland
Para dosagem das misturas estudadas utilizou-se o cimento CPV ARI da empresa
HOLCIN em virtude da sua alta resistência em baixas idades e por possuir pequena
quantidade de adição mineral. Os sacos utilizados foram adquiridos em loja de
material de construção da cidade de Belo Horizonte e foram armazenados em local
seco e bem protegido para preservação da qualidade. Segundo a ABNT NBR
5733/1991, o cimento CPV-ARI é um produto constituído em sua maior parte por
silicatos de cálcio com propriedades hidráulicas e pequena concentração de
materiais carbonáticos finamente divididos, constituídos em sua maior parte de
carbonato de cálcio, conforme apresentado a seguir na tabela 3.
Tabela 3 Componente do cimento Portland de alta resistência inicial.
Componentes (% em massa)
Sigla
Clínquer + sulfatos de cálcio
Material carbonático
CPV ARI
100 95
0 5
Fonte: ABNT NBR 5733/1991.
25
3.1.2. Agregado miúdo
Para a produção dos microconcretos (argamassas) foi utilizada areia de fundo de
rio, disponível em escala comercial na região metropolitana de Belo Horizonte.
Todo o material utilizado foi proveniente de único lote, caracterizado segundo a
ABNT NBR 7211/1983 com amostragem representativa deste lote.
3.1.3. Água
Para a condução do experimento, foi utilizada água potável proveniente da
COPASA (rede pública de distribuição da cidade de Belo Horizonte) cuja qualidade,
durante o período de sua utilização, se encontra na tabela 4.
Tabela 4 Qualidade da água distribuída pela COPASA durante o período de 01/10 a 12/10
OBSERVAÇÕES
Para os parâmetros "Coliforme Total" e "Escherichia Coli", os valores médios não se aplicam. Para o parâmetro "Coliforme Total" o valor apresentado refere-se ao percentual de amostras que atende aos padrões de potabilidade no período.
Coliformes totais:
os de 40 amostras por mês: apenas uma amostra poderá apresentar resultado positivo em 100ml.
Escherichia coli:
Fonte: COPASA, 2011
26
3.1.4. Lama de granito
Para produção das adições utilizou-se lama de granito proveniente da indústria
Santo Antônio Granitos Ltda, localizada em Cachoeiro de Itapemirim, E.S. O
resíduo foi coletado da pista de corte em que se processa apenas granito. O corte
dos blocos é realizado segundo processos mecânicos e se utiliza tear de fio
diamantado, o que assegura a ausência de teor de granalha ou fração metálica na
amostra. A lama apresentou-se como massa uniforme, com alto teor de umidade,
coloração escura (marrom) quando úmida e mais clara quando seca (cinza)
conforme figuras 12 e 13 respectivamente, apresentadas a seguir. A amostra foi
acondicionada em bombonas plásticas, identificadas e lacradas em sua origem e
transportada ao laboratório do Grupo de Pesquisa RECICLOS no CAMPUS II do
CEFET-MG.
Figura 12 Resíduo de granito in natura. FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Figura 13 Resíduo de granito seco em estufa.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
27
3.2. Métodos
Para estudo de influência das adições de resíduo de granito em seu estado natural
(RGN) e ativado no moinho de bolas de porcelana por 12 HORAS (RGA12) e 24
horas (RGA24) foram produzidas matrizes cimentícias, dosadas de acordo com
método IPT, segundo Soares & Peixoto (2009), para produção de matrizes
cimentícias com utilização de software especialista para dosagem de misturas
cimentícias. As misturas foram realizadas seguindo a dosagem: uma parte de
cimento, três partes de areia (em massa) e fator água/cimento de 0,4 (determinado
de acordo com o espalhamento realizado na mesa de fluxo). Para todos os ensaios
utilizou-se balança digital com resolução de 0,01g.
3.2.1. Modelo Experimental
Para a produção de matrizes foram produzidas adições a partir de lama de granito
ativada em moinho de bolas como base para as adições minerais nos
microconcretos. Misturas cimentícias com adições minerais (lama de granito)
ativadas e in natura em teores de adição ao cimento de 2%, 5%, 10% e 20% e
ainda, sem adição mineral foram processadas com fator água/cimento constante
de 0,4 e teor único de cimento conforme apresentado a seguir na tabela 5.
Tabela 5 Fatores e teores do experimento.
Fatores
Teores de adições
Adição mineral em relação ao
cimento
0%
2%
5%
10%
20%
Água/cimento
0,40
Assim, um total de 13 traços distintos, relacionadas na tabela 6 a seguir, foram
produzidas como adição para microconcreto.
28
Cada traço foi analisado segundo seu comportamento mecânico aos 1, 3, 7, 28 e
56 dias.
Tabela 6 Dosagens para microconcretos
Teor (%) Tipo de adição
0 REF
2 RGN
5 RGN
10 RGN
20 RGN
2 RGA12
5 RGA12
10 RGA12
20 RGA12
2 RGA24
5 RGA24
10 RGA24
20 RGA24
As terminologias utilizadas para a designação das diferentes adições são:
REF - referência
RGN - resíduo de granito in natura
RGA12 - resíduo de granito ativado por 12 horas
RGA24 - resíduo de granito ativado por 24 horas
3.2.2. Cimento
3.2.2.1. Massa Específica
A determinação da massa específica do cimento CPV-ARI utilizando-se do frasco
de Le Chatelier conforme ilustrado na figura 14 foi realizada segundo prescrições
da ABNT NBR NM 23/2000.
29
Figura 14 Ensaio de Massa Específica do Cimento CPV-ARI.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Foi utilizado o querosene como reagente no ensaio por não reagir quimicamente
com o material e possuir densidade igual a 0,8 g/cm³ a 15°C. Após a leitura do
volume deslocado no frasco de Le Chatelier determinou-se a massa específica
conforme a equação 4.
= m/v (g/cm3) (4)
Onde:
= massa específica do material ensaiado em g/cm³;
m = massa do material ensaiado em gramas;
V = volume deslocado pela massa do material ensaiado (V2 V1), em centímetros
cúbicos.
3.2.3. Agregados Miúdos
3.2.3.1. Granulometria
Uma amostra representativa do agregado miúdo foi segregada
granulometricamente por peneiramento. Utilizaram-se 500g da fração seca de
amostra de agregados com dimensão abaixo de 4,8mm tratada termicamente em
estufa até estabilização da massa. O ensaio de granulometria foi realizado com a
30
utilização de um conjunto de peneiras sucessivas da série normal que atendem a
ABNT NBR NM 248/2003. Duas amostras foram peneiradas e realizou-se a
pesagem da quantidade de material retido em cada uma das peneiras.
Como resultado, calculou-se, para as 2 amostras, a porcentagem retida, em
massa, em cada peneira e as porcentagens médias retidas e acumuladas em cada
peneira. O módulo de finura foi determinado através da soma das porcentagens
retidas acumuladas em massa nas peneiras de série normal dividida por 100.
3.2.3.2. Massa específica
A determinação da massa específica do agregado foi realizada com a utilização do
frasco de Chapman, conforme apresentado na figura 15 a seguir, segundo a ABNT
NBR 9776/87. A interpretação do resultado consistiu na leitura do ensaio e
utilização da equação 5.
)(g/cm 200
500 3
L (5)
Onde:
= Massa Específica do agregado miúdo expressa em g/cm3,
L = Leitura do frasco (volume ocupado por água - agregado miúdo).
Figura 15 Ensaio realizado no Frasco de Chapman
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
31
3.2.3.3. Massa Unitária
A determinação da Massa Unitária se deu conforme a ABNT NBR 7251/82 para
amostra em estado solto. Utilizou-se um vasilhame paralelepipédico com
dimensões mínimas de base 316mm x 316mm, altura 150mm e volume 15dm3,
para agregados com diâmetro máximo de 4,8mm. O material foi lançado de uma
altura de 10 cm a 12 cm do topo do recipiente. Obteve-se como resultado a média
de 3 determinações dividindo-se a massa do agregado pelo volume do recipiente
utilizado na unidade Kg/dm3.
3.2.3.4. Teor de Materiais Pulverulentos
A determinação do Teor de Materiais Pulverulentos do agregado foi realizada
segundo a ABNT NBR 7219/97 utilizando-se massa de 500g de amostra para
agregados com dimensão máxima característica abaixo de 4,8mm. Após secagem
em estufa a (105 ± 5)°C até constância de massa determinou-se sua massa seca
e as amostras foram lavadas através das peneiras 1,2 mm e 0,075 mm. O teor de
materiais pulverulentos pode ser determinado com a diferença entre as massas da
amostra antes (Mi) e depois da lavagem (Mf) e expresso em porcentagem da
massa da amostra ensaiada conforme a equação 6:
Teor de Materiais Pulverulentos = (Mi Mf) / Mi x 100 (%) (6)
Onde:
Mi = massa da amostra antes da lavagem;
Mf = massa da amostra após a lavagem.
32
3.2.3.5. Teor de Umidade
Seguindo a ABNT NBR 9939/1987, realizou-se o ensaio para a determinação do
teor de umidade da amostra de agregado (areia). Após secas ao ar as amostras
foram pesadas e colocadas em estufa a (105 ± 5)°C até constância de massa. O
teor de umidade foi calculado através da equação 7.
Tu = Pu Ps x 100 (%) (7)
Ps
Onde:
Tu = Teor de Umidade
Pu = Peso Úmido
Ps = Peso Seco
3.2.4. Resíduo de Granito Lama de Granito
3.2.4.1. Amostra
Para a produção experimental das adições bem como caracterização da lama de
granito a amostra precisou ser seca ao ar por 7 dias. A amostra acondicionada em
ambiente protegido era revolvida periodicamente 3 vezes ao dia a fim de produzir
secagem homogênea.
3.2.4.2. Ativação da Amostra
Uma amostra de 500g de lama de granito foi seca em estufa à temperatura
controlada de 80°C até constância de massa. Logo após, realizou-se a moagem do
material em um moinho, conforme figura 16 apresentada a seguir, com vaso de
porcelana (36cm de diâmetro e 46cm de comprimento) e carga em esferas de
33
porcelana (42 esferas com diâmetro de 5,2cm e 506 bolas com diâmetro de 2,6cm)
durante todo o processo.
Figura 16 Esferas de porcelana no interior do vaso de porcelana.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Parte da amostra seca em estufa foi moída durante 12 horas e outra parte 24
horas, a fim de promover a ativação mecânica do resíduo em tempos diferentes. A
amostra do resíduo de granito natural (que não sofreu ativação), denominada RGN,
a amostra do resíduo de granito ativado mecanicamente por 12 horas denominada
RGA12 e o resíduo de granito ativado mecanicamente por 24 horas denominado
RGA24. Assim, a partir da amostra da lama de granito inicial foram produzidos
diferentes tipos de adição mineral: RGN, RGA12 e RGA24.
3.2.4.3. Massa Específica
Determinou-se a massa específica das três adições distintas de material (RGN,
RGA12 e RGA24) segundo prescrições da ABNT NBR NM 23/2000 utilizando-se do
frasco de Le Chatelier. Foi realizado o ensaio em duas amostras para cada
tipologia de adição. Foi utilizado o querosene como reagente no ensaio por não
reagir quimicamente com o material e possuir densidade igual a 0,8 g/cm³. Após a
leitura do volume deslocado no frasco de Le Chatelier, o ensaio se deu através da
determinação da massa específica conforme a equação 8.
34
= m/v (g/cm3) (8)
Onde:
= massa específica do material ensaiado em g/cm³;
m = massa do material ensaiado em gramas;
V = volume deslocado pela massa do material ensaiado (V2 V1), em centímetros
cúbicos.
3.2.4.4. Análise Granulométrica
As análises para medir a faixa de distribuição do tamanho das partículas das
adições por difração à laser foram realizadas em equipamento Mastersizer 2000
(Malvern Instruments), conforme figura 17, nos laboratórios do Centro de
Tecnologia Mineral - CETEM no Estado do Espírito Santo. Utilizou-se o acessório
Hydro 2000MU para a medição do tamanho das partículas em dispersão aquosa.
Com este acessório é possível medir a faixa de tamanho de partícula através de
seu sistema de detectores para os comprimentos de onda da luz vermelha néon da
fonte de Hélio.
Figura 17 Equipamento Mastersizer 2000
Fonte: CAER EQUIPAMENT, 2011
35
O procedimento padronizado para determinação consiste na dispersão da amostra
em 50ml de água deionizada e exposição a ultrassom em amplitude 30 por 4
minutos. Os parâmetros utilizados nos cálculos foram sensibilidade normal e
partícula esférica. Para o cálculo das curvas de distribuição granulométrica foi
utilizada a Teoria de Fraunhofer, que considera as ondas incidentes e difratadas
planas, pois se trata de uma mistura de índice de refração desconhecido.
3.2.4.5. Fluorescência de Raios X
A análise dos elementos constituintes da amostra de resíduo de granito (lama de
granito) se deu através do aparelho Espectrômetro de Raio X EDX-720 da
empresa SHIMADZU, conforme figura 18 apresentada a seguir. O equipamento foi
ligado ao computador, para medir das amostras de
acordo com as características de cada elemento. O ensaio se deu nos laboratórios
do CEFET-MG CAMPUS I.
Figura 18 Espectrômetro de Raio X EDX-720.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
A amostra foi colocada em um porta-amostra transparente na parte superior e
inferior possibilitando a efetivação da leitura. Realizou-se a leitura aproximada da
36
composição química da amostra de resíduo de lama de granito in natura através da
técnica de energia dispersiva.
3.2.4.6. Microscopia Eletrônica de Varredura MEV
Um ensaio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi realizado a fim de se
obterem imagens de alta resolução da superfície de amostra do resíduo de granito
in natura (RGN) e de amostra de resíduo de granito ativado mecanicamente por 12
horas em moinho de bolas de porcelana (RGA12), possibilitando a avaliação da
estrutura superficial de cada uma das amostras. Uma pequena quantidade de cada
uma das amostras foi colocada no porta -amostras, conforme figura 19, aderida
com fita de carbono dupla-face.
Figura 19 Porta-amostras com amostras de RGN e RGA12.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
As amostras passaram por um processo de cobertura ultrafina de material
eletricamente condutivo (ouro) na câmara de metalização da marca ELETRON
SANYU (figura 20) a fim de prevenir a acumulação de campos elétricos estáticos,
devido à irradiação elétrica durante a produção da imagem e melhorar o contraste.
37
Figura 20 Câmara de Metalização.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Posteriormente, o porta-amostras foi inserido no interior do microscópio eletrônico
de varredura (MEV) por sistema de energia dispersivo da marca SHIMADZU para a
realização do ensaio conforme figuras 21 e 22.
Figura 21 Equipamento MEV aberto.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
38
Figura 22 Equipamento MEV interligado ao computador.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
3.2.4.7. Caracterização Ambiental
Para amostra de resíduo de granito in natura (RGN) foram conduzidas análises
para os ensaios:
Classificação de resíduos sólidos conforme a NBR 10.004/2004;
Lixiviação segundo a NBR 10.005/2004;
Solubilização de acordo com a NBR 10.006/2004.
Os ensaios de caracterização ambiental do resíduo de beneficiamento de granito
(lama de granito) foram realizados pela empresa ECOLABOR Consultoria e
Análises L.T.D.A. localizada na cidade de São Paulo, S. P., Brasil.
3.2.4.8. Índice de Atividade Pozolânica
Para caracterização da atividade pozolânica das adições produzidas a partir do
pós-processamento de lama de granito foram conduzidas análises para a
determinação do Índice de Atividade Pozolânica (IAP), segundo dois métodos
específicos: o método de Condutividade Elétrica utilizando as três adições RGN,
39
RGA12 e RGA24 e o método normalizado pela ABNT NBR 5752/1992 utilizando
microconcreto aditivado com resíduo de granito.
3.2.4.8.1. Método ABNT NBR 5752/1992
Para a determinação da atividade pozolânica das adições RGN, RGA12 e RGA24
foram produzidas, conforme a ABNT NBR 7215/1996, com amostras de dois
microconcretos distintas: microconcreto A, sem substituição do cimento, e
microconcreto B, com substituição de 35% do volume absoluto do cimento. O
índice de consistência estabelecido é de (225±5) mm utilizando-se a mesa de fluxo.
Para a determinação do índice de atividade pozolânica (IAP) das adições foram
moldados 4 (quatro) CPs para cada tipo demicroconcreto. Foram analisados
microconcretos segundo 3 (três) adições distintas: RGN, RGA12 e RGA24 mais
microconcreto referência (REF) totalizando 16 CPs moldados. Após sua moldagem,
os CPs foram submersos durante 28 dias. A ruptura à compressão dos CPs foi
realizada de acordo com as recomendações da NBR 7215. O índice de atividade
pozolânica foi definido pela equação 9 apresentada a seguir.
(9)
Onde:
IAP = Índice de Atividade Pozolânica;
fcB = Resistência média, aos 28 dias, dos CP`s da microconcreto B;
fcA = Resistência média, aos 28 dias, dos CP`s da microconcreto A.
3.2.4.8.2. Método LUXAN - condutividade elétrica
O método determinado por LUXAN et al. (1989) foi aplicado como alternativa ao
método IAP normalizado para determinação da atividade pozolânica através de
condutividade elétrica .
40
O método LUXAN (1989) consiste na aplicação de uma diferença de potencial
elétrico que cria variação de condutividade em uma solução saturada de Ca(OH)2
antes e depois de 120 segundos das adições serem misturadas de forma contínua
na solução a 40ºC (5g de amostra para 200ml de solução).
Após a adição dos 5g da amostra na solução saturada de Ca(OH)2, em função de
menor disponibilidade de íons Ca+2 e (OH)- na solução, a condutividade decresce.
O índice de atividade pozolânica LUXAN pode ser definido como a relação entre a
condutividade da solução saturada Ca(OH)2 antes e após 120 segundos da adição
das amostras.
É possível classificar o material da seguinte forma:
Materiais sem atividade pozolânica:
IAP < 0,4 mS/cm
Materiais de atividade pozolânica moderada:
0,4mS/cm IAP 1,2 mS/cm
Materiais de boa atividade pozolânica:
IAP > 1,2 mS/cm
A solução saturada de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) foi preparada no dia de
realização do ensaio. Foram utilizados 200ml de água destilada, acondicionados
em um becker e mantidos em agitação a 40ºC em agitador magnético com
aquecimento. Após a estabilização da temperatura, adicionaram-se 2g de hidróxido
de cálcio puro. Após a dissolução de todo Ca (OH)2 , a solução foi transferida para
um balão volumétrico de um litro onde se adicionou água destilada até completar o
volume do recipiente. A solução passou por um processo de decantação e
filtragem em filtro de papel para o uso. Mediram-se 200ml de solução de Ca(OH)2
filtrada, que foram acondicionadas em um becker de 600ml, posicionado em cima
de um agitador magnético que manteve a solução em agitação por meio da
inserção de um bastão magnético no interior do Becker. A temperatura da solução
foi controlada por meio de um termômetro de mercúrio em 40ºC. A condutividade
elétrica foi verificada através do condutivímetro, apresentado na figura 23 a seguir,
no CEFET-MG CAMPUS Araxá.
41
Figura 23 Condutivímetro DM32, DIGIMED.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
3.2.5. Matrizes cimentícias (microconcretos)
Os trabalhos experimentais foram conduzidos a partir de dosagens com um traço
composto de uma parte de cimento, três partes de areia (em massa), e com fator
água/cimento de 0,40, determinado de acordo com o espalhamento obtido através
da utilização da mesa de fluxo, ABNT NBR 7215 (1996).
3.2.5.1. Resistência à Compressão Uniaxial
Foram moldados 205 corpos de prova cilíndricos ensaiados à compressão uniaxial
em idades 1,3, 7, 28 e 56 dias com adições de 2%, 5%, 10% e 20% para cada uma
das três adições produzidas em pós-processamento (RGN, RGA12 e RGA24).
Foram criadas séries de 3 corpos de prova para cada parâmetro por idade. Os
resultados foram agrupados por médias segundo desvio padrão calculado. Os
corpos de prova foram moldados em moldes cilíndricos (50x100mm) de acordo
com prescrições normativas da ABNT NBR 7215/1996 em 4 camadas
compactadas com 30 golpes cada. Após 24 horas de cura inicial ao ar, os corpos
de prova foram desmoldados, devidamente identificados e submersos em água não
corrente. Antes da realização do ensaio na prensa, os corpos de prova passaram
42
por um capeamento à base de enxofre para regularização superficial conforme
figura 24.
Figura 24 Corpos de Prova capeados com enxofre.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
O ensaio de resistência à compressão foi realizado na prensa EMIC, com aplicação
de carga uniforme e sem choque de (500± 50) N/s em conformidade com ABNT
NBR 7215/1996 com velocidade de de carregamento, equivalente a (0,25 ± 0,05)
MPa/S, conforme apresentação a seguir, as figuras 25 e 26.
Figura 25 Prensa utilizada para a realização do ensaio de compressão uniaxial.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
43
Figura 26 Corpo-de-prova na prensa para o ensaio de compressão uniaxial.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
A resistência à compressão (MPa) de cada corpo de prova foi calculada dividindo-
se a carga de ruptura pela área da seção do corpo-de-prova.
3.2.5.2. Resistência à Tração na Flexão
Foram moldados 205 corpos de prova prismáticos que foram ensaiados à tração na
flexão em idades 1,3, 7, 28 e 56 dias com adições de 2%, 5%, 10% e 20% para
cada uma das três adições propostas. Foram avaliadas séries de 3 corpos de prova
para cada parâmetro por idade, segundo prescrições da ABNT NBR 13279/2005.
Os resultados foram agrupados por médias, segundo desvio padrão calculado.
Para a produção dos corpos-de-prova prismáticos moldados em formas com
dimensões 40 x 40 x 16 (mm), utilizou-se mesa de adensamento e conjunto de
espátulas para espalhamento e nivelamento de cada uma das camadas de
microconcreto adensadas nos moldes prismáticos conforme figura 27, a seguir.
44
Figura 27 Moldagem de corpos de prova na mesa de adensamento utilizando-se
espátulas. FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Após 48 horas de cura inicial ao ar, os corpos-de-prova foram desmoldados,
devidamente identificados conforme figura 28, e curados em condição submersa.
. Figura 28 Identificação dos corpos-de-prova prismáticos.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Para condução dos ensaios mecânicos de tração na flexão, os corpos de prova
foram identificados segundo sua dosagem e receberam marcações para
acondicionamento no sistema de introdução de cargas a fim de que os aparelhos
de apoio e solicitação pudessem ser posicionados de forma precisa e equivalente
em todos os CPs conforme figura 29, a seguir.
45
Figura 29 Marcação no corpo-de-prova para a realização do ensaio de Tração na Flexão.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
A face rasada não entrou em contato com os dispositivos de apoio, nem com o
dispositivo de carga e aplicou-se uma carga de (50 ± 10) N/s até a ruptura de cada
um dos corpos-de-prova conforme ilustrado, a seguir, na figura 30.
Figura 30 Corpo-de-prova sendo rompido após carga aplicada de 50N/s.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Os valores obtidos no ensaio foram determinados a partir de aplicação da equação
10 apresentada a seguir.
Rf = 1,5 Ff . L (10)
403
46
Onde:
Rf = resistência à tração na flexão, em MPa;
Ff = carga aplicada verticalmente no centro do prisma, em N;
L = distância entre os suportes, em mm.
3.2.5.3. Absorção de água por Capilaridade e Coeficiente de Capilaridade
Foram produzidos 3 corpos-de-prova para cada uma das adições (RGN, RGA12 e
RGA24), com dosagens de 2%, 5%, 10% e 20% e, ainda, 3 CPs com
microconcreto de referência totalizando 39 corpos-de-prova prismáticos, ABNT
NBR13279/2005.
Os corpos-de-prova prismáticos foram ensaiados aos 28 dias de idade conforme
ABNT NBR 15259/2005. O ensaio se deu após lixar a superfície de uma das faces
40 x 40 (mm) de cada corpo-de-prova, determinar sua massa inicial, em gramas, e
posicionar cada um com a face lixada para baixo em um níve
5mm ± 1mm. Determinou-se a massa de cada corpo-de-prova, em gramas, após
10min e 90min em contato com a água. O resultado do ensaio da absorção de
água por capilaridade é dado pela equação 11.
At = mt m0 (11)
16
Onde: At = absorção de água por capilaridade, para cada tempo, em g/cm2;
mt = massa do corpo-de-prova em cada tempo, em g;
m0 = massa inicial do corpo-de-prova, em g;
t = tempos de 10 min e 90 min, em s;
16 = área do corpo-de-prova, em cm2.
O valor equivalente ao coeficiente de capilaridade é determinado (em g/dm2.min ½)
a partir do coeficiente angular da reta que passa pelos pontos representativos das
leituras realizadas aos 10 minutos e aos 90 minutos tendo como gráfico a abscissa
47
tempo (min) e a ordenada absorção de água por capilaridade (cm2). Como
resultado, utilizou-se a equação 12.
C = (m90 m10) (12)
Onde:
C = coeficiente de capilaridade;
m90 = determinação realizada aos 90 minutos;
m10 = determinação realizada aos 10 minutos.
3.2.5.4. Densidade de massa aparente no estado fresco
Para a realização do ensaio de densidade de massa aparente no estado fresco foi
utilizado um recipiente cilíndrico de PVC produzido para condução do experimento
segundo prescrições normativas e uma balança com resolução de 0,01g. Cada
uma das dosagens de microconcretos foi introduzida no recipiente cilíndrico de
PVC calibrado formando três camadas de alturas aproximadamente iguais. Cada
camada recebeu 20 golpes da espátula na posição vertical e, ao final do
golpeamento da terceira camada, aplicaram-se cinco golpes com soquete ao redor
da parede externa do recipiente. Ao final, o recipiente foi rasado com régua em
duas passadas ortogonais entre si. Pesou-se o molde com microconcreto e
registrou-se sua massa, conforme figura 31.
Figura 31 Pesagem do molde com argamassa.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
48
O ensaio de para se obter a densidade de massa no estado fresco foi realizado a
partir da ABNT NBR 13278/2005. Utilizou-se a equação 13 para a realização do
cálculo para a determinação do volume.
Vr = Ma Mv (13)
Onde:
Vr = volume do recipiente (cm3)
Ma= massa do recipiente com água (g)
Mv = massa do recipiente vazio (g)
A densidade de massa do microconcreto no estado endurecido foi calculado
através da equação 14.
A = Mc Mv (14)
Vr Onde: A = densidade de massa do microconcreto (g/cm3)
Mc = massa do recipiente cilíndrico de PVC, contendo microconcreto (g)
Mv = massa do recipiente cilíndrico de PVC vazio (g)
Vr = volume do recipiente cilíndrico de PVC (cm3)
3.2.5.5. Densidade de massa aparente no estado endurecido
Foram produzidos 3 corpos-de-prova prismáticos (40x40x160)mm, ABNT NBR
13279/2005) para cada traço com adição e 3 corpos-de-prova referência para a
realização do ensaio de densidade no estado endurecido segundo a ABNT NBR
13280/2005 totalizando 39 corpos de prova. Aos 28 dias de idade os corpos-de-
prova foram retirados da água e colocados em estufa a uma temperatura mantida
entre (110 ± 5)°C até constância de massa. Após processo de secagem, foram
resfriados por 2 horas à temperatura ambiente. As determinações das dimensões
de cada corpo-de-prova (largura, altura e comprimento) foram adquiridas com um
49
paquímetro e suas massas foram determinadas através das pesagens em balança
digital. Para a determinação da densidade no estado endurecido utilizou-se a
equação 15, conforme apresentado a seguir.
ap = 10000 . M/V (15)
Onde:
ap = densidade de massa aparente no estado endurecido, em Kg/m3
M = massa do corpo-de-prova seco, em Kg;
V= volume do corpo-de-prova seco, em m3.
3.2.5.6. Módulo de Elasticidade Estático
Para a realização do ensaio de determinação do módulo de elasticidade estático,
utilizou-se o deflectômetro - EE05 da empresa EMIC, conforme figura 32, a seguir,
que possui faixa de medição entre 0 e 12,5mm, um curso útil de 12,5mm,
alimentação elétrica através de canal de extensometria da prensa EMIC, peso
aproximado de 350g e efetua a medição de deformação e interface com o operador
através dos softwares EMIC.
Figura 32 Aparelho deflectrômetro instalado na prensa EMIC.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
50
A figura 33, apresentada a seguir, indica os componentes do deflectômetro
utilizado no experimento.
Legenda:
01. Conector do deflectômetro (DB25)
02. Núcleo do conjunto eletrônico (sensor)
03. Corpo do deflectômetro
04. Apalpador
Figura 33 Deflectômetro EE05.
Fonte: EMIC, 2007
A determinação do módulo de elasticidade estático foi realizada a partir de leituras
realizadas pelo apalpador do deflectômetro em um total de 39 CPs (40x40x160)mm
apoiados no conjunto para determinação de esforços de tração na flexão mais
deflectômetro, ABNT NBR 13279/2005, conforme ilustra a figura 34.
Figura 34 Realização do ensaio de determinação de módulo de elasticidade estático juntamente com o ensaio de tração na flexão com deflectômetro interligado à prensa EMIC.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
51
3.2.5.7. Módulo de Elasticidade Dinâmico por Frequência Ressonante Forçada
Para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico (Fr) foram produzidos 39
corpos de prova, ABNT NBR 13279/2005, com 3 CPs para cada dosagem de
microconcreto com adição nos teores 2%, 5%, 10% e 20% e 3 unidades de
microconcreto referência totalizando 39 corpos de prova. O ensaio foi realizado
utilizando-se uma bancada, conforme figura 35, contendo um vibrador acústico em
um lado do corpo-de-prova e um acelerômetro no outro lado, montado no
laboratório do grupo de pesquisas NOC - Novos Olhares Sobre a Construção,
situado na escola de Engenharia da UFMG.
Figura 35 Bancada com corpo-de-prova.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Utilizou-se o equipamento ERUDITE MK II para a realização do ensaio, conforme
figura 36, a seguir, que indicou os valores de Q, Fr , Fh e Fi.
Figura 36 Leitura dos valores de Q, Fr , Fh e Fi no equipamento ERUDITE MK II.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
52
Para a determinação do campo de frequência a ser utilizado foi adotado o valor de
10KHz de frequência ressonante longitudinal para corpos-de-prova cilíndricos (5 cm
de diâmetro e 10 cm de altura). Para o ensaio realizado em corpo-de-prova no
sentido longitudinal, determinou-se o módulo de elasticidade dinâmico (ED)
segundo a equação 16 apresentada a seguir.
1210 4 lnED (16)
Onde,
l = comprimento do corpo-de-prova em mm;
n = freqüência do modo fundamental da vibração longitudinal em Hz;
= densidade em Kg/m³.
53
4. Resultados e Discussão
4.1. Cimento
4.1.1. Massa Específica
Determinou-se a massa específica do cimento CPV-ARI, segundo prescrições da
ABNT NBR NM 23/2000, utilizando-se do frasco de Le Chatelier. O resultado da
massa específica foi 3,12 g/cm³, que é a média de duas amostras analisadas,
conforme prescrições normativas. Para efeito de comparação, SILVA et al.(2005)
afirmam que a massa específica do cimento CPII Z 32 possui massa específica
equivalente a 2,94 g/cm³ e TRIGO (2009) afirma que a massa específica do
cimento CPIII 40 RS equivale a 2,96 g/cm³. Assim, o cimento CPV ARI apresenta
maior massa específica, que indica maior concentração de grãos (volume),
sugerindo mais finura e, portanto, maior reatividade; característica que interessa a
este experimento.
4.2. Agregados Miúdos
4.2.1. Granulometria
Os resultados do ensaio de granulometria da amostra do agregado miúdo utilizado
(areia) foram obtidos segundo a ABNT NBR NM 7217/1987 e relacionaram-se à
média das duas amostras analisadas, conforme prescrições normativas. A tabela 7,
apresentada a seguir, demonstra a porcentagem média retida acumulada da
amostra de agregado miúdo (areia). A figura 37 representa sua curva
granulométrica. O material ensaiado como agregado miúdo (areia) possui módulo
de finura 2,15 e dimensão máxima de 2,4 mm.
54
Tabela 7 Porcentagem em peso retida acumulada do agregado miúdo
Peneira Retido Passante
(mm) (gr) (%) (gr) (%)
4,8 0,00 0,00% 500 100,00%
2,4 2,90 0,58% 497,1 99,42%
1,2 10,75 2,73% 486,35 97,27%
0,6 54,35 13,60% 432 86,40%
0,3 175,50 48,70% 256,5 51,30%
0,15 215,65 91,83% 40,85 8,17%
Fundo 40,85 100,00% 0 0,00%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
90,0%
100,0%0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,1 1 10
Pass
ante
Retid
a
Diâmetro partículas (mm)
Curva Granulométrica Areia
Zona ótima Zona utilizável Amostra
Figura 37 Gráfico da curva granulométrica do agregado miúdo (areia).
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
A areia utilizada no experimento, adquirida de jazida que supre demanda comercial
da região metropolitana de Belo Horizonte, apresenta distribuição granulométrica
aceitável segundo norma técnica; apresenta distribuição entre as zonas ótima e
utilizável, que garante boa distribuição de grãos, favorável ao desenvolvimento das
propriedades de interesse do microconcreto, bem como interação das frações
inerte e não inerte do composto.
55
4.2.2. Massa específica
A massa específica da areia utilizada foi obtida utilizando-se o frasco de Chapman
conforme figura 38.
Figura 38 Ensaio de determinação da massa específica do agregado miúdo.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
O ensaio apresentou como resultado 2,56 g/cm3 e relaciona-se à média das
amostras analisadas, conforme prescrições normativas.
4.2.3. Massa Unitária
Determinou-se a massa unitária para o agregado miúdo utilizado (areia) em estado
solto obtendo 1,36 Kg/dm3 como resultado da média de 3 determinações dividindo-
se a massa do agregado pelo volume do recipiente utilizado.
4.2.4. Teor de Materiais Pulverulentos
Como resultado do ensaio de determinação do Teor de Materiais Pulverulentos do
agregado obteve-se o valor de 3,5%, o que indica que o percentual de materiais
pulverulentos da amostra de agregado miúdo utilizada no experimento está abaixo
de 5%, conforme figura 39 apresentada a seguir.
56
0
1
2
3
4
5
6
Agregado Utilizado
Limite Máximo
MATERIAL PULVERULENTO
Teor
de M
ateriais Pulverulentos (%
)
Figura 39 Comparação entre teor de material pulverulento do agregado utilizado e limite máximo normalizado.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
4.2.5. Teor de Umidade
O resultado do teor de umidade da amostra de areia utilizada foi 1,16% e relaciona-
se à média de três amostras analisadas.
4.3. Resíduo de Granito Lama de Granito
O resíduo gerado corresponde essencialmente ao processamento das rochas
graníticas (Matrix, Toffe, Caramelo Ornamental e Santo Antônio Black)
apresentadas na figura 40, a seguir. Essas rochas compõem um mix comercial de
maior volume destas operações de beneficiamento responsáveis pela geração da
lama utilizada neste experimento.
57
Matrix
Toffe
Caramelo Ornamental
Santo Antonio Black
Figura 40 Rochas beneficiadas das quais resultou-se o resíduo utilizado neste trabalho.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Observa-se que as rochas apresentam textura densa, o que sugere minerais
profundamente cristalizados, dada sua origem de formação vulcânica. Essas
rochas são extremamente estáveis, não reativas (MINDESS e ALEXANDER, 2005).
4.3.1. Ativação da Amostra
A ativação processou-se segundo moagem por períodos de 12 horas (RGA12) e
24 horas (RGA24) do resíduo de granito in natura (RGN) previamente seco em
estufa a (105±5)°C até constância de massa e esfriado à temperatura ambiente. A
ativação mecânica teve como objetivo produzir adições minerais mais finas como
forma de provocar maior dispersão quando na adição à matriz juntamente com
cimento, induzindo a formação de uma matriz endurecida com melhores
propriedades mecânicas, de interesse de engenharia, o que concorda com
NEVILLE (1997) e METHA & MONTEIRO (1994).
58
4.3.2. Massa Específica
A tabela 8 demonstra o resultado da massa específica das amostras das adições
de resíduo de granito. Os resultados do ensaio de massa específica estão
comparados na figura 41.
Tabela 8 Massa específica das amostras de resíduo de granito.
AMOSTRA MASSA ESPECÍFICA (g/cm³)
RGN 2,63
RGA12 2,73
RGA24 2,75
Figura 41 Comparação de massa específica das adições.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
59
Embora não tenha ocorrido diferença significativa entre os resultados das amostras
ativadas (RGAM 12 e RGAM 24), observa-se o aumento da massa específica das
mesmas em comparação à amostra in natura (RGN). O pequeno aumento da
massa específica das amostras ativadas mecanicamente (RGA12 e RGA24)
sugere maior superfície específica, o que é desejável para adições, conforme
observado por AITCIN (2003) e LAWRENCE (2003).
4.3.3. Análise Granulométrica
As análises granulométricas das amostras RGN, RGA12 e RGA24 estão
apresentadas nas figuras 42, 43 e 44. Em anexo, as tabelas com os volumes dos
grãos.
Figura 42 Tamanho de partículas amostra RGN.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Figura 43 Tamanho de partículas amostra RGA12.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
60
Figura 44 Tamanho de partículas amostra RGA24.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
O resíduo de granito in natura (RGN) apresenta todas as suas partículas com
diâmetro inferior a 100 µm. Já os resíduos RGA12 e RGA24 apresentam todas as
suas partículas com diâmetro inferior a 25 µm e 23 µm, respectivamente. A
ativação mecânica apresentou produção de adições significantemente mais finas,
as quais atendem critério de pozolanicidade relativo ao diâmetro máximo = 45 µm,
estabelecido pela normalização brasileira. As amostras processadas apresentam
diâmetro máximo muito próximos e ainda, a distribuição de grãos, obtida pela
inclinação da curva granulométrica bastante semelhante, embora as energias de
moagem utilizadas tenham sido bastante diferentes. Adicionalmente, em
conformidade com METHA & MONTEIRO (1994), uma distribuição granular em que
se verifica diâmetros menores que 5 µm possibilita ação de preenchimento dos
vazios capilares e ainda proporciona melhor homogeinização da matriz de cimento
e da zona de transição interfacial. A adição reage com o Hidróxido de Cálcio (CH)
possibilitando a formação de silicato de cálcio hidratado (CSH), responsável pela
resistência mecânica desta matriz cimentícia no estado endurecido.
61
4.3.4. Fluorescência de Raios X
O resultado do ensaio quantitativo da composição química da amostra de resíduo
de granito in natura, segundo o ensaio de fluorescência de raios x, se encontra na
figura 45 apresentada a seguir. O gráfico mostra teor de sílica inferior a 55%. Esta
concentração, de acordo com ALEXANDER e MINDESS (2005), torna essas
amostras básicas, consequentemente mais estáveis e não reativas. A sílica
presente na constituição destes granitos apresenta-se em sua forma estável, que
sugere cristalinidade. Essa observação pode ser procedida a partir da observação
das matrizes rochosas que compuseram a geração do resíduo utilizado neste
experimento.
Figura 45 Composição química do RGN.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
62
4.3.5. Caracterização Ambiental
Os resultados dos ensaios de classificação de resíduos sólidos, lixiviação e
solubilização da amostra de resíduo de granito in natura (RGN) se encontram na
tabela 9, apresentada a seguir.
Tabela 9 Resultados dos ensaios de caracterização ambiental.
63
Os ensaios realizados, indicam ser o resíduo de granito in natura (RGN) um
resíduo classe IIA resíduo não inerte. Verifica-se ainda que nenhum dos
parâmetros do ensaio de lixiviação se apresenta acima dos limites máximos
permitidos. Os valores obtidos para Alumínio se encontram acima do limite do
ensaio de solubilização. Esse valor pode ser justificado pela presença de argilo-
minerais (como AlH dentre outros) encontrados na própria constituição do granito,
bem como a presença de alumina muito comum nos elementos e aditivos utilizados
no processo de polimento. Observa-se ainda que a inclusão de resíduos em
matrizes de cimento em teores ainda mais elevados (substituição de agregados
graúdos e miúdos) que os utilizados neste experimento não alteram a classificação
ambiental das matrizes produzidas (STIEF, 2009). O que justifica e indica
viabilidade para a inclusão do resíduo lama de granito em matrizes de cimento.
64
4.3.6. Índice de Atividade Pozolânica
4.3.6.1. Método ABNT NBR 5752/1992
Os resultados da análise para determinação do índice de atividade pozolânica das
amostras de resíduo de granito (RGN, RGA12 e RGA24), segundo a ABNT, se
encontram na tabela 10, apresentada a seguir.
Tabela 10 Índice de atividade pozolânica segundo ABNT NBR 5752/1992
Índice de atividade pozolânica segundo NBR ABNT 5752/1992
Adição IAP (%)
RGN 70,80
RGA12 72,98
RGA24 67,74
A comparação entre os resultados das amostras de adições de resíduo de granito
(lama de granito) se encontra na figura 46.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
REF RGN RGA12 RGA24
ÍNDICE DE ATIVIDADE POZOLÂNICA -‐ ABNT NBR 5752/1992
Porcen
tagem(%
)
Figura 46 Comparação entre os resultados das amostras das adições de resíduo
de granito referente ao ensaio de índice de atividade pozolânica. ABNT NBR 5752/1992.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
65
As análises procedidas apresentaram para as adições RGN, RGA12 e RGA24
valores próximos, porém inferiores ao limite de 75% para IAP (ABNT NBR
12653/1992). Dados os valores obtidos para esse parâmetro, as lamas de granito
utilizadas como adição não se apresentam como pozolânicas.
4.3.6.2. Método LUXAN - condutividade elétrica
O método proposto por LUXAN (1989) representa uma alternativa ao método
ABNT. Este procedimento tem sido utilizado como parametrizador das
propriedades pozolânicas das matérias, dada sua simplicidade e reduzido número
de fatores necessários. A condutividade elétrica aplicada às adições, conforme
proposto por LUXAN (1989), revelaram alguma atividade pozolânica para RGN,
RGA12 e RGA24. Torna-se evidente maior atividade para RGA12, enquanto RGN
e RGAN24 se apresentam em equivalência e menor destaque conforme resultados
apresentados na tabela 11, a seguir, em conformidade com a tabela 12.
Tabela 11 Resultado do índice de atividade pozolânica pelo método de LUXAN et al. (1989).
Índice de atividade pozolânica segundo LUXAN, et al. (1989) Amostra Leitura Inicial ( mS/cm) Leitura Final ( mS/cm) IAP ( mS/cm)
Natural 7,122 6,704 0,418
Ativada 12 7,169 6,083 1,086
Ativada 24 7,349 6,963 0,486
Tabela 12 Parâmetros para classificação do material quanto à atividade pozolânica.
Parâmetros Sem Atividade Pozolânica IAP< 0,4 mS/cm
Atividade Pozolânica Moderada
0,4 mS/cm < IAP < 1,2 mS/cm
Boa Atividade Pozolânica IAP > 1,2 mS/cm Fonte:Adaptado - LUXAN et al. (1989)
A comparação entre os resultados das amostras se encontra na figura 47
apresentada a seguir.
66
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
RGN RGA12 RAG24
Índice de atividade pozolânica por condutividade elétrica
IAP -‐(mS/cm
)
Figura 47 Comparação entre os resultados das amostras das adições de resíduo
de granito referente ao ensaio de índice de atividade pozolânica por condutividade elétrica.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Essa moderada atividade é capaz de produzir matrizes mais homogêneas, de
acordo com as observações de METHA & MONTEIRO (1994), e reduz a
porosidade, fato que induz à redução da magnitude e fragilidade representada pela
zona de transição interfacial de tração. Combinações de dióxido de silício (SiO2) de
alta cristalinidade são capazes de produzir matrizes com microestruturas duráveis.
Isso se deve ao fato da estabilidade dessa adição a elevadas temperaturas, bem
como da ausência de ânions potencialmente deletérios como cloretos, fluoretos e
sulfatos (TECHNE, 2011), o que reforça os achados desse trabalho.
De acordo com Rodrigues (2004) a variação de condutividade elétrica que se faz
presente durante este método experimental pode não representar o real grau de
atividade pozolânica da adição devido a possibilidade da atração de íons para a
superfície das partículas ocasionando a nucleação. Assim, segundo Pereira (2011),
uma maior área de superfície específica do material implica em maior possibilidade
de ocorrência de reações químicas, ou seja, contribui para um maior valor de
reatividade.
67
4.4. Matrizes cimentícias (microconcretos)
4.4.1. Resistência à Compressão Uniaxial
Serão apresentados a seguir, os resultados relacionados às propriedades
mecânicas das matrizes produzidas com adições RGN, RGA12, RGA24 e REF. Os
gráficos representam evolução da resistência à compressão (valores médios) para
as idades de 1, 3, 7, 28 e 56 dias. Valores pontuais por análise encontram-se
referenciadas nos apêndices A, B, C, D e E. Os resultados para os ensaios de
resistência à compressão uniaxial do traço RGN se apresentam na tabela 13 e sua
representação se encontra na figura 48.
Tabela 13 Resultados ensaio resistência à compressão RGN.
Resistência à compressão (MPa) - NATURAL Adição 1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Ref 29,1 39,9 41,3 49,3 51,4 2% 13,2 23,5 28,7 33,1 35,3 5% 11,2 17,5 22,8 27,1 42,3 10% 15,2 20,6 24,1 25,8 44,1 20% 12,4 18,4 22 29,9 48,1
0
10
20
30
40
50
60
1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 DiasResistên
cia à compressão (M
Pa)
Tempo
Resistência à Compressão -‐ Natural
20%
10%
5%
2%
Ref
Figura 48 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão RGN.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
68
O programa experimental para determinação das propriedades mecânicas das
matrizes em solicitação à compressão indica ser o traço REF mais competente
para as idades 1, 3, 7 e 28 dias, apesar dos traços com adições mostrarem
resultados semelhantes entre si. Porém, aos 56 dias observa-se emergência dos
resultados indicando mesma competência para adição de RGN e REF, exceto para
adição de 2%, que apresentou menor taxa de ganho de resistência dos 28 aos 56
dias. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão uniaxial do traço
RGA12 se apresenta na tabela 14 e sua representação se encontra na figura 49
apresentada a seguir.
Tabela 14 Resultados ensaio resistência à compressão RGA12.
Resistência à compressão (MPa) - ATIVADA 12 HORAS Adição 1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Ref 29,1 39,9 41,3 49,3 51,4 2% 13,7 21,8 27,5 33,4 44,7 5% 17,7 21,5 27,9 37,4 42,1 10% 12,7 24,2 28,2 34,7 46 20% 14,9 21,9 38 44 45,2
0
10
20
30
40
50
60
1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Resis
tência à Com
pressão
(MPa
)
Tempo
Resistência à Compressão -‐ Ativada 12 horas
20%
10%
5%
2%
Ref
Figura 49 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão RGA12.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Observa-se para amostras aditivadas RGA12 comportamento semelhante à RGN
nas idades iniciais 1 e 3 dias. Observa-se, porém, significativo ganho de resistência
para teores de 2%, 5% e 10% a partir de 7 dias, melhorando as propriedades
69
mecânicas para as dosagens em idades menores, comparativamente à RGN. Para
dosagem 20% observa-se ganho de resistência em maiores taxas a partir dos 3
dias. Essa taxa de ganho de resistência equipara a resistência à compressão da
matriz RGA12 20% aos valores obtidos para REF a partir de 7 dias. Para 56 dias,
há uma emergência de valores para todas as adições em relação aos valores de
resistência à compressão uniaxial para REF. Os resultados dos ensaios de
resistência à compressão uniaxial do traço RGA24 se apresentam na tabela 15 e
sua representação se encontra na figura 50.
Tabela 15 Resultados ensaio resistência à compressão RGA24.
Resistência à compressão (MPa) - ATIVADA 24 HORAS Adição 1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Ref 29,1 39,9 41,3 49,3 51,4 2% 15,4 19,9 32,9 34,1 50,7 5% 15,6 24,3 31,5 37,5 50,9 10% 17,4 24,1 34,2 39,1 50,8 20% 9,4 26 32,4 35 48,8
0
10
20
30
40
50
60
1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Resis
tência à Com
pressão
(MPa
)
Tempo
Resistência à Compressão -‐ Ativada 24 horas
20%
10%
5%
2%
Ref
Figura 50 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão RGA12.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Segundo os ensaios de resistência à compressão uniaxial de microconcretos com
adição de resíduo de granito ativado mecanicamente por 24 horas, verifica-se que
a matriz REF possui melhor resistência à compressão em comparação às matrizes
com adições até os 28 dias. Observa-se, porém, significativo ganho de resistência
70
para teores de 5% e 10% a partir de 7 dias. A partir dos 28 dias apresenta-se um
crescente ganho de resistência à compressão para todos os teores das matrizes
RGA24 melhorando as propriedades mecânicas para as dosagens até os 56 dias,
comparativamente à RGA12 e RGN. O ganho proporcional de Resistência à
compressão uniaxial para RGA12 e RGA24, reforça teorias de METHA, TECHNE e
NEVILLE sobre ações de preenchimento e desenvolvimento de ações secundárias
de formação de (CSH) responsáveis pelas propriedades do concreto no estado
endurecido. A figura 51 compara os resultados dos ensaios de resistência à
compressão uniaxial de todas as adições (RGN2%, RGN 5%, RGN 10%, RGN
20%, RGA12 2%, RGA12 5%, RGA12 10%, RGA12 20%, RGA24 2%, RGA24 5%,
RGA24 10% e RGA 24 20%) com o traço referência em todas as idades de
rompimento (1, 3, 7, 28 e 56 dias), de forma consolidada, ilustrando as discussões
realizadas a partir das figuras 48, 49 e 50 conforme programa experimental para
este parâmetro.
0
10
20
30
40
50
60
1 dia
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
Comparativo -‐ Compressão
Resistência à compressão (M
Pa)
Figura 51 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão em
todas as idades de rompimento.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
71
4.4.2. Resistência à Tração na Flexão
A seguir, apresentam-se os resultados relacionados às propriedades mecânicas
das matrizes produzidas com adições RGN, RGA12, RGA24 e REF. Os gráficos
representam evolução da resistência à tração na flexão (valores médios) para as
idades de 1, 3, 7, 28 e 56 dias. Valores pontuais por análise encontram-se
referenciados nos apêndices F, G, H, I e J. Os resultados dos ensaios de
resistência à tração na flexão do traço RGN se apresentam na tabela 16 e sua
representação se encontra na figura 52.
Tabela 16 Resultados ensaio resistência à tração na flexão RGN.
Resistência à tração (MPa) - NATURAL Adição 1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Ref 3,44 4,24 4,73 5,57 8,92 2% 4,79 5,5 5,7 6,59 7,02 5% 4,8 5,49 5,79 7,43 9,15 10% 5,2 5,76 6,63 7,34 9,93 20% 4,22 5,58 5,77 8,05 10,3
024681012
1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 DiasResis
tência à Tração
(MPa
)
Tempo
Resistência à tração -‐ Natural
20%
10%
5%
2%
Ref
Figura 52 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão RGN.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Adições de RGN, RGA12 e RGA24 provocaram sensíveis melhorias nas
propriedades de resistência à tração na flexão das matrizes, exceto para RGN2%
(dosagem que prejudica o desempenho das propriedades de resistência à tração
na flexão). Observa-se possíveis indícios de ação de empacotamento que atua
72
melhorando as características dos agregados associadas a melhor homogeinização
da matriz e descontinuidade dos poros e interstícios provocados pelas adições que
são responsáveis pela melhoria no desempenho à tração dos traços determinados.
Também há a emergência dos valores para resistência de tração na flexão para
idades de 56 dias em todas as adições e dosagens. Segundo os ensaios de
resistência à tração na flexão de microconcretos com adição de resíduo de granito
in natura, verifica-se que os traços com adição adquirem uma maior resistência em
relação ao microconcreto referência durante quase todas as idades. Apenas na
idade de 56 dias o microconcreto referência adquire resistência superior ao
microconcreto com adição de 2%. Comparando os microconcretos com adições,
observa-se que suas resistências caminham com pouca diferenciação entre sí, a
não ser com relação ao microconcreto com adição de 2% aos 56 dias que obtém
um resultado abaixo das demais adições. Os resultados dos ensaios de resistência
à tração na flexão do traço RGA12 se apresenta na tabela 17 e sua representação
se encontra na figura 53.
Tabela 17 Resultados ensaio resistência à tração na flexão RGA12.
Resistência à tração (MPa) - ATIVADA 12 HORAS Adição 1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Ref 3,44 4,24 4,73 5,57 8,92 2% 4,07 5,41 5,69 7,06 10,13 5% 4,72 5,29 6,49 7,47 9,04 10% 3,91 4,84 5,85 7,79 9,39 20% 4,73 5,98 6,48 8,09 9,56
0
2
4
6
8
10
12
1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 DiasResis
tência à T
ração (
MPa
)
Tempo
Resistência à tração -‐ Ativada 12 horas
20%
10%
5%
2%
Ref
Figura 53 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão RGA12.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
73
Segundo os ensaios de resistência à tração na flexão de microconcretos com
adição de resíduo de granito ativado mecanicamente por 12 horas, verifica-se que
o microconcreto referência obtém resultados inferiores em comparação às adições
durante todas as idades. Comparando os microconcretos com adições, observa-se
que suas resistências aumentam com pouca variação de uma adição para outra até
os 56 dias, onde a adição de 2% se sobressai. Os resultados dos ensaios de
resistência à tração na flexão do traço RGA24 se apresentam na tabela 18 e sua
representação se encontra na figura 54.
Tabela 18 Resultados ensaio resistência à tração na flexão RGA24.
Resistência à tração (MPa) - ATIVADA 24 HORAS Adição 1 Dia 3 Dias 7 Dias 28 Dias 56 Dias
Ref 3,44 4,24 4,73 5,57 8,92 2% 4,26 5 6,07 6,48 9,63 5% 5,21 5,38 6,5 6,58 9,79 10% 5,05 5,38 5,83 6,17 9,67 20% 5,03 5,15 5,44 6,31 9,29
Figura 54 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão RGA24.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Segundo os ensaios de resistência à tração na flexão de microconcretos com
adição de resíduo de granito ativado mecanicamente por 24 horas, verifica-se que
o microconcreto referência obtém resultados inferiores em comparação às adições
74
durante todas as idades, porém, mais próximos quando comparados com as
adições RGN E RGA12. Comparando os microconcretos com adições, observa-se
que suas resistências aumentam com pouca variação de uma adição para outra até
os 56 dias. A figura 55 compara os resultados dos ensaios de resistência à tração
na flexão de todas as adições (RGN2%, RGN 5%, RGN 10%, RGN 20%, RGA12
2%, RGA12 5%, RGA12 10%, RGA12 20%, RGA24 2%, RGA24 5%, RGA24 10%
e RGA 24 20%) com o traço referência em todas as idades de rompimento (1, 3, 7,
28 e 56 dias), de forma consolidada, ilustrando as discussões realizadas a partir
das figuras 52, 53 e 54, conforme programa experimental para este parâmetro.
Figura 55 Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão em todas as idades.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Observa-se um crescimento de todas as adições em relação à matriz referência,
exceto RGN2% para todas as idades. Entre 7 e 28 dias as amostras de RGA12
apresentam um ganho considerável de resistência que permanece crescente até os
56 dias. Já as amostras de RGA24 apresentam emergência dos valores para todas
adições nas idades mais avançadas.
75
4.4.3. Absorção de água por Capilaridade e Coeficiente de Capilaridade
Para composição dos parãmetros que indicam melhorias nas propriedades do
microconcreto, torna-se necessária a determinação da absorção e coeficiente de
capilaridade para os corpos de prova produzidos. Os resultados de absorção de
água por capilaridade estão expressos na tabela 19 e os resultados estão
representados na figura 56.
Tabela 19 Absorção de água por capilaridade.
ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE (g/cm2)
Traços 10 MINUTOS 90 MINUTOS
R 0,22 0,35
N2% 0,1 0,19
N5% 0,14 0,25
N10% 0,11 0,22
N20% 0,18 0,26
A 12 2% 0,11 0,21
A 12 5% 0,12 0,22
A 12 10% 0,1 0,18
A 12 20% 0,11 0,18
A 24 2% 0,14 0,22
A 24 5% 0,23 0,3
A 24 10% 0,15 0,24
A 24 20% 0,1 0,16
76
0,22
0,35
0,1
0,19
0,14
0,25
0,11
0,22
0,18
0,26
0,11
0,21
0,12
0,22
0,1
0,18
0,11
0,18
0,14
0,220,23
0,3
0,15
0,24
0,1
0,16
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4Absorção (g/cm
2)
Absoção de Água por CapilaridadeR
N2%
N5%
N10%
N20%
A 12 2%
A 12 5%
A 12 10%
A 12 20%
A 24 2%
A 24 5%
A 24 10%
A 24 20%10 MIN 90 MIN
Figura 56 Absorção de água por capilaridade.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Os resultados do coeficiente de capilaridade estão expressos na tabela 20 e estão
representados na figura 57.
77
Tabela 20 Coeficiente de capilaridade.
Traços Coeficiente de Capilaridade (g/dm2 . min. 1/2) R 2,63
N2% 1,77 N5% 2,2 N10% 2,1 N20% 1,43
A 12 2% 1,93 A 12 5% 1,97 A 12 10% 1,47 A 12 20% 1,57 A 24 2% 1,6 A 24 5% 1,27 A 24 10% 1,77 A 24 20% 1,27
Figura 57 Coeficiente de Capilaridade.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Para matrizes aditivadas, de acordo com metodologia proposta para análise, tem-
se que percentuais de 20% produzem resultados menores para absorção, porém,
RGA12 20% possui coeficiente de capilaridade maior que RGA24 20%, fator que
sugere maior capacidade de absorção no tempo e, consequentemente, rede capilar
estabelecida.
78
4.4.4. Densidade de massa aparente no estado fresco
Os resultados do ensaio de densidade de massa aparente no estado fresco estão
expressos na tabela 21 e os resultados estão representados na figura 58.
Tabela 21 Densidade de massa aparente no estado fresco.
Densidade no Estado Fresco Adições Densidade (g/cm3)
REF 1940,5 N2% 1985 N5% 2005,75 N10% 2008,25 N20% 2015,5
A12 2% 1921,25 A12 5% 1976,75 A12 10% 2071,5 A12 20% 2048,75 A24 2% 2059,25 A24 5% 2010,25 A24 10% 2017,5 A24 20% 1969,25
1800
1850
1900
1950
2000
2050
2100
DENSIDADE NO ESTADO FRESCO
REFERÊNCIA
N 2%
N 5%
N 10%
N 20%
A 12 -‐ 2%
A 12 -‐ 5%
A 12 -‐ 10%
A 12 -‐ 20%
A 24 -‐ 2%
A 24 -‐ 5%
A 24 -‐ 10%
A 24 -‐ 20%
Den
sida
de (g
/cm
3 )
Figura 58 Densidade no estado fresco.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Observa-se que a adição mineral proporciona aumento da densidade no estado
fresco para todos os tratamentos segundo todas as dosagens, exceto RGA12 2%,
em comparação à REF.
79
4.4.5. Densidade de massa aparente no estado endurecido
Os resultados do ensaio de densidade de massa aparente no estado endurecido
estão expressos na tabela 22 e os resultados estão representados na figura 59.
Tabela 22 Densidade no estado endurecido.
Densidade no Estado Endurecido Traços Densidade (Kg/cm3)
R 2138 N2% 2139 N5% 2143 N10% 2147 N20% 2151
A12 2% 2142 A12 5% 2144 A12 10% 2149 A12 20% 2156 A24 2% 2145 A24 5% 2149 A24 10% 2158 A24 20% 2164
2080210021202140216021802200
Densidad
e (Kg/cm
3)
Traços
DENSIDADE NO ESTADO ENDURECIDO
Figura 59 Densidade no estado endurecido.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
80
Para densidade no estado endurecido, verifica-se ganho de massas consideráveis,
o que sugere alguma reatividade do cimento ou produto de hidratação com as
adições, possivelmente ocasionadas pelo consumo de água livre das dosagens,
produzindo compostos sólidos de maior densidade. Adicionalmente, a permanência
de água nos interstícios preenchidos pela adição, favorece reações dos hidratos
em maior tempo, o que justifica o comportamento já observado em relação ao
ganho de resistência, tanto para compressão quanto para tração em idades de 28
e 56 dias, principalmente. Esse ganho de desempenho pode estar relacionado ao
efeito de preenchimento, empacotamento, ou mesmo alguma pozolanicidade,
gerada a partir das adições pós-processadas.
4.4.6. Módulo de Elasticidade Estático
Determinou-se o módulo de elasticidade estático para as matrizes RGN, RGA12,
RGA24 e REF a fim de comparar o efeito das adições em relação às propriedades
elásticas das matrizes cimentícias. Os resultados obtidos estão expressos na
tabela 23 e figura 60 apresentados a seguir.
Tabela 23 Módulo de Elasticidade Estático
Módulo de Elasticidade Estático (GPa)
Adições 2% 5% 10% 20% Referência Natural 43,96 40,69 44,64 44,16 29,40 At. 12 40,58 42,50 41,32 47,62 29,40 At. 24 25,73 26,92 25,88 28,85 29,40
De acordo com os resultados dos ensaios de determinação do módulo de
elasticidade, o traço referência obteve melhores resultados perante o traço RGA24
em todas as porcentagens de adições, enquanto o traço RGA12 20% obteve o
maior módulo de elasticidade estático.
81
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
2% 5% 10% 20%
Mód
ulo de
Elasticidad
e Estático (GPa
)
Módulo de Elasticidade Estático
RGN
RGA12
RGA24
REF
Figura 60 Módulo de Elasticidade Estático.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
4.4.7. Módulo de Elasticidade Dinâmico por Frequência Ressonante
Para efeito de comparação, após obtenção dos resultados do ensaio de módulo de
elasticidade estático, realizou-se o ensaio de determinação do módulo de
elasticidade dinâmico por frequência ressonante, expresso na tabela 24 e figura 61
apresentado a seguir.
Tabela 24 Módulo de Elasticidade Dinâmico
Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa)
Adições 2% 5% 10% 20% Referência
Natural 33,83 35,15 33,87 33,95 32,38
At. 12 34,57 34,94 34,94 36,33 32,38
At. 24 35,33 35,48 35,09 35,35 32,38
82
Figura 61 Módulo de Elasticidade Dinâmico.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Analisando os resultados obtidos através dos resultados dos ensaios de módulo de
elasticidade, verifica-se que todos os valores referentes ao módulo de elasticidade
dinâmico são menores que os determinados para o módulo de elasticidade estático.
Observa-se uma incoerência dos resultados quando em comparação com os
ensaios e os parâmetros estabelecidos por MEHTA & MONTEIRO (1994), onde o
valor do módulo de elasticidade dinâmico se eleva aproximadamente de 20% a 40%
do valor do módulo de elasticidade estático para concretos de elevada, média, e
baixa resistência, respectivamente. 4.4.8. Microscopia Eletrônica de Varredura MEV
Após entendimento das propriedades e ação de cada adição produzida RGN,
RGA12 e RGA24), foram conduzidas análises de MEV. Como resultado do ensaio
de microscopia eletrônica de varredura (MEV), obtiveram-se imagens com
ampliação de 50 vezes e 100 vezes para cada amostra conforme figuras 62, 63, 64
e 65 apresentadas a seguir.
83
Figura 62 Amostra de RGN aumentada 50 vezes no MEV.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Figura 63 Amostra de RGA12 aumentada 50 vezes no MEV.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
84
Figura 64 Amostra de RGN aumentada 100 vezes no MEV.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Figura 65 Amostra de RGA12 aumentada 100 vezes no MEV.
FONTE: Tatiana Nunes Oliveira.
Analisando imagens das amostras RGN, percebe-se que o resíduo in natura possui
formas predominantemente volumétricas, o que de certa forma favorece ações de
empacotamento dos agregados da matriz; porém, a dimensão média de seus grãos
não viabilizam ações mais efetivas, tornando essa adição com atividade limitada. Já
as imagens para RGA12 apresentam material finamente distribuído, com partículas
distribuídas regularmente. A adição apresenta-se como massa uniforme no
aumento utilizado.
85
5 Conclusão
Os materiais utilizados para produção da matriz apresentaram características em
conformidade com parâmetros da ABNT; a areia apresentou características
apropriadas para a produção das matrizes com distribuição granulométrica dentro
da faixa aceitável, teor de materiais pulverulentos abaixo do máximo permitido por
normalização e teor de umidade aceitável; o cimento utilizado, isento de adições,
também mostrou-se adequado.
As adições de lama de granito apresentaram massa específica inferior à do cimento
utilizado.
As amostras ativadas RGA12 e RGA24 possuem menor tamanho das partículas
quando comparadas à RGN, o que favorece uma ação de preenchimento dos
poros, tornando-os descontínuos e possível efeito filler no microconcreto
contribuindo tanto para maior homogenização da microestrutura na matriz quanto
na zona de transição.
A presença de grande quantidade de sílica amorfa observada nos resíduos não
interfere de forma a promover atividade pozolânica nos microconcretos com adições
de RGN, RGA12 e RGA24.
As adições de resíduo de granito nos percentuais 2%, 5%, 10% e 20% não alteram
as características ambientais das matrizes cimentícias.
As matrizes aditivadas com RGA12 e RGA24 obtiveram ganho de resistência à
compressão uniaxial, se comparadas à matriz RGN, devido à ação filler de suas
adições, apesar de todas elas apresentarem resultados inferiores aos da matriz
REF.
Percebe-se melhoria quanto à resistência à tração na flexão das matrizes aditivadas
com RGN, RGA12 e RGA24 principalmente em idades mais avançadas, exceto
RGN2% e RGN 5%.
A partir da determinação de água por capilaridade, conclui-se que existe a
ocorrência da redução dos poros com a adição do resíduo de granito in natura,
ativado mecanicamente por 12 horas e ativado mecanicamente por 24 horas, pois
86
gel de hidratação do cimento envolve com maior facilidade os grãos mais finos
propiciando uma matriz contínua mais resistente e menos porosa. Entendendo-se
que porosidade seja uma questão que está diretamente relacionada à durabilidade
do microconcreto, conclui-se que a adição de resíduo de granito ativado
mecanicamente por 12 horas contribui para maior durabilidade da matriz cimentícia.
Nos resultados do ensaio de módulo de elasticidade dinâmico por freqüência
ressonante e do módulo de elasticidade estático, as matrizes com adições de RGN,
RGA12 e RGA24 obtiveram resultados aquém dos obtidos pela matriz REF.
Conclui-se que matrizes com adições de resíduo de granito melhoram as
características do microconcreto em relação à matriz referência, possivelmente
devido à ação filler proporcionada através do preenchendo dos poros e
homogenização da microestrutura da matriz o que proporcionou uma elevação
significativa nos valores de resistência à tração.
87
6 Sugestões para trabalhos futuros Dada a relevância da necessidade da criação de microconcretos eficazes para cada
necessidade específica, do estudo científico sobre adições aos microconcretos e de
adequada utilização dos resíduos da indústria de beneficiamento de granito, sugere-
se:
Verificar a viabilidade da utilização de microconcretos com adição de resíduo
de lama de granito para concreto;
Utilizar resíduo de granito como adição; agregado graúdo e agregado miúdo
em concretos;
Estudar a viabilidade econômica para a utilização do resíduo de granito na
produção de microconcretos e concretos.
Estudar o efeito de matrizes produzidas com RGA com plastificantes e
superplastificantes. Analisar a durabilidade de matrizes com adições de RGA em ciclos de
degradação acelerada. Estudar a viabilidade da utilização de microconcretos com adições de RGA na
pavimentação. Analisar a viabilidade da utilização de matrizes com adições de RGA em
encapamento de tubos metálicos em meio agressivo.
88
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8. Apêndices Apêndice A - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 1 dia
0
5
10
15
20
25
30
35
Resistência à compressão (MPa)
Resistência à compressão -‐ 1 dia
Apêndice B - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 3 dias
05
101520253035404550
Resistência à compressão (MPa)
Resistência à compressão -‐ 3 dias
100
Apêndice C - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 7 dias
0,05,0
10,015,020,025,030,035,040,045,0
Resistênciaà compressão (MPa)
Resistência à compressão -‐ 7dias
Apêndice D - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 28 dias
0
10
20
30
40
50
60
Resistência à compressão (MPa)
Resistência à compressão -‐ 28 dias
101
Apêndice E - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à compressão 56 dias
01020304050607080
Resistência à compressão (MPa)
Resistência à compressão -‐ 56 dias
Apêndice F - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 1 dia
01234567
Resistência à tração na flexão -‐ 1 dia
Resistência à tração na flexão ( M
Pa)
102
Apêndice G - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 3 dias
01234567
Resistência à tração na flexão -‐ 3 diasResistência à tração na flexão (MPa)
Apêndice H - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 7 dias
103
Apêndice I - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 28 dias
0123456789
10
Resistência à tração na flexão -‐ 28 dias
Resistência à tração na flexão (MPa)
Apêndice J - Comparação entre resultados dos ensaios de resistência à tração na flexão 56 dias
0
2
4
6
8
10
12
Resistência à tração na flexão -‐ 56 dias
Resistência à tração na flexão (MPa)