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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
CLEBERSON DOS SANTOS ADORNO
INFLUÊNCIA DE ADIÇÕES MINERAIS NA MITIGAÇÃO DA REATIVIDADE ÁLCALI-
SÍLICA EM COMPÓSITOS DE CIMENTO PORTLAND
CURITIBA
2013
CLEBERSON DOS SANTOS ADORNO
INFLUÊNCIA DE ADIÇÕES MINERAIS NA MITIGAÇÃO DA REATIVIDADE ÁLCALI-
SÍLICA EM COMPÓSITOS DE CIMENTO PORTLAND
Trabalho de conclusão de curso apresentado à disciplina de Trabalho Final de Curso, como requisito parcial à obtenção do grau de Engenheiro Civil, do Curso de Engenharia Civil, do Departamento de Construção Civil, do Setor de Tecnologia, da Universidade Federal do Paraná. Orientação: Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias de Medeiros
CURITIBA
2013
AGRADECIMENTOS
Dedico este trabalho à minha esposa Fabiana L. Adorno e ao meu filho Pedro
Rafael L. Adorno, que nos momentos de minhas ausências dedicadas ao estudo
superior, sempre fizeram entender que o futuro, é feito a partir da constante
dedicação no presente.
Agradeço ao meu orientador Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias de Medeiros
pelos ensinamentos e parceria.
Agradeço ao Prof. Msc. Eduardo Pereira pela contribuição no preparo dos
agregados e correção deste trabalho.
Agradeço à Profa Dra. Nayara Klein pelas correções do trabalho e
esclarecimento de dúvidas que possibilitaram a realização deste trabalho.
Aos técnicos de laboratório, pela paciência e empenho no auxílio do
acompanhamento dos ensaios.
À mestranda Andressa Gobby pela ajuda na elaboração, correção do trabalho
e disponibilização das adições do ensaio.
Aos meus familiares e amigos, por estarem presentes em todos os momentos
dessa vida acadêmica.
Ao Senai – Ponta Grossa por ter feito a moagem e fornecimento da cerâmica
moída.
“Obstáculos são aquelas coisas
assustadoras que vemos quando
desviamos o foco do nosso objetivo”.
Henry Ford
RESUMO
A reação álcali-sílica é um processo de degradação relevante na tecnologia do concreto, devido ao seu potencial de afetar a funcionalidade das estruturas atingidas. Seguindo este contexto, este trabalho tem por objetivo investigar o grau de mitigação proporcionado por adições minerais em compósitos cimentícios submetidos ao ensaio preconizado na ABNT NBR 15577-4:2008 - Determinação da expansão em barras de argamassa pelo método acelerado. A metodologia usada envolve a confecção de corpos de prova de argamassa com as seguintes adições: fíler calcário, metacaulim, sílica ativa, cinza de casca de arroz, pó de quartzo e resíduo de material cerâmico, esta última adição em três níveis de finura de acordo com o tempo de moagem (30, 60 e 90 minutos). Entre as adições minerais empregadas, existem representantes que são reconhecidamente pozolânicos e outros que são inertes. Este critério foi tomado para investigar se o efeito fíler também pode ser um parâmetro mitigador da reação álcali-sílica. Foram produzidos corpos de prova (25 mm x 25 mm x 285 mm) com o cimento Portland CP V ARI e agregados encontrados na região de Curitiba. A relação água/aglomerante utilizada foi de 0,47. Para as adições minerais empregou-se um teor de substituição do cimento de 10% e, também foram confeccionados corpos de prova de referência, ou seja, com 100% de cimento CP V ARI. Foram ensaiados seis corpos de prova para cada caso, totalizando 54 barras de ensaio. Os resultados indicam que a cinza de casca de arroz e os resíduos cerâmicos apresentaram resultados que indicam a elevação da expansão por reação álcali-sílica, em contrapartida todas as outras adições utilizadas colaboram para a redução da expansão por álcali-sílica. Palavras-chave: reação álcali-sílica, concreto, pozolana, adição mineral.
ABSTRACT
The alkali-silica reaction is a very important process in concrete technology, because of its potential to affect the functionality of the structures. Therefore, this paper aims to investigate the degree of mitigation provided by mineral additions in cement composites subjected to testing recommended in ABNT NBR 15577-4:2008 Determination of expansion in mortar bars by the accelerated method. The method involves producing mortar specimens with the following mineral admixtures: fillers, metakaolin, silica fume, quartz powder, rice husk ash and residue from ceramic bricks, the latter with three levels of fineness, according grinding time (30, 60 and 90 minutes). Among the admixtures employed some are pozzolanic and others are inert. This criterion has been taken in order to investigate if the filler effect is also a parameter mitigating alkali-silica reaction. Specimens (25 x 25 x 285 mm) were produced with Portland cement CP V ARI and aggregate from the metropolitan region of Curitiba. The water/binder ratio used was 0.47. A content of 10% of cement was replaced by mineral admixture and also a reference mortar was produced with of 100% cement CP V ARI. Six specimens were studied for each case, totaling 54 test bars. The results indicate that rice husk ash and ceramic waste presented results indicate that the elevation of growth by alkali-silica reaction, however all other additions cooperate used to reduce growth by alkali-silica. Keywords: alkali-silica reaction, concrete, pozzolan, mineral admixture.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 - Parapeito da barragem de Val-de-la-Mare: desalinhamento causado por
RAA .......................................................................................................................... 18
FIGURA 2 - Fissuras em bloco de fundação afetado pela RAA na cidade
Recife/PE.... .............................................................................................................. 19
FIGURA 3 - Fissuras tipo mapa em um dos pilares do vertedouro da UHE de Porto
Colômbia . ................................................................................................................. 20
FIGURA 4 - Fissuras na vista lateral do pilar do vertedouro, sentido montante a
jusante, da UHE de Furnas ....................................................................................... 21
FIGURA 5 - Representação esquemática do ataque de soluções alcalinas na sílica
bem cristalizada ........................................................................................................ 24
FIGURA 6 - Representação esquemática do ataque de soluções alcalinas na sílica
fracamente cristalizada. ............................................................................................ 24
FIGURA 7 - Detalhe de gel exsudando a partir da fissura na superfície do
concreto..... ......... ...................................................................................................... 26
FIGURA 8 - Estrutura tetraédrica da sílica. ............................................................... 27
FIGURA 9 - Aparência dos géis coletados na superfície do concreto de uma UHE
afetado pela RAS ..................................................................................................... 28
FIGURA 10 - Redução na expansão devido à reação álcali-sílica por utilização de
pozolana.. .................................................................................................................. 33
FIGURA 11 - Bloco de concreto sem pozolana ......................................................... 33
FIGURA 12 - Bloco de concreto com 30% de pozolana. ........................................... 33
FIGURA 13 - Micrografia eletrônica de varredura da sílica ativa, que representa a
forma arredondada das partículas ............................................................................. 36
FIGURA 14 - Redução de vazios com a utilização da sílica ativa. ............................ 37
FIGURA 15 - Micrografia eletrônica de varredura da cinza de casca de arroz ......... 38
FIGURA 16 – Fluxograma geral para uso do agregado em concreto ....................... 43
FIGURA 17 - Fluxograma da avaliação da eficiência de materiais inibidores da
reação ....................................................................................................................... 44
FIGURA 18 - Fluxograma para a classificação laboratorial do agregado quanto a
reação álcali-agregado .............................................................................................. 45
FIGURA 19 - Agregado utilizado para o ensaio ........................................................ 50
FIGURA 20 - Britador Los Angeles (mesmo modelo utilizado para a britagem dos
materiais)................................................................................................................... 51
FIGURA 21 - Recipiente de Armazenamento das Barras de Argamassa. ................ 54
FIGURA 22 - relógio comparador de comprimento ................................................... 55
FIGURA 23 - Índice de atividade pozolânica com cimento das adições minerais ..... 58
FIGURA 24 - Índice de atividade pozolânica com cimento das adições minerais ..... 59
FIGURA 25 – Poros contendo material esbranquiçado ............................................. 60
FIGURA 26 - Evolução da expansão média das barras de argamassa, com adição
de fíler calcário e 100% de cimento. ......................................................................... 61
FIGURA 27 - Evolução da expansão média das barras de argamassa, com adição
de sílica ativa e 100% de cimento. ............................................................................ 61
FIGURA 28 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de
cinza de casca de arroz e 100% de cimento. ............................................................ 62
FIGURA 29 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de
metacaulim e 100% de cimento. ............................................................................... 62
FIGURA 30 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de
pó de quartzo e 100% de cimento. ............................................................................ 63
FIGURA 31 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de
resíduo cerâmico com tempo de moagem de 30 min e 100% de cimento. ............... 63
FIGURA 32 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de
resíduo cerâmico com tempo de moagem de 60 min e 100% de cimento. ............... 64
FIGURA 33 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de
resíduo cerâmico com tempo de moagem de 90 min e 100% de cimento. ............... 64
FIGURA 34 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com 100 % de
cimento comparado com substituição de 10 % do cimento pelas adições minerais . 65
FIGURA 35 - Expansão das barras de argamassa aos 16 dias ................................ 66
FIGURA 36 - Expansão das barras de argamassa aos 30 dias ................................ 67
FIGURA 37 - Correlação entre a expansão das barras aos 30 dias e resistência à
compressão do ensaio de IAP com cimento segundo a ABNT NBR 5752:2012. ...... 69
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Características físico-químicas do cimento Portland CP V – ARI. ........ 46
TABELA 2 - Massa específica e área específica BLAINE das adições minerais ...... 47
TABELA 3 - Características físicas e químicas do Metacaulim fornecidas pelo
fabricante................................................................................................................... 47
TABELA 4 - Características físicas e químicas da Sílica Ativa fornecidas pelo
fabricante................................................................................................................... 48
TABELA 5 - Composição química da sílica de casca de arroz. ................................. 48
TABELA 6 - Análise química e índice de umidade do pó de quartzo fornecido pela
Mineração Jundu. ...................................................................................................... 49
TABELA 7 - Proporção de mistura das argamassas e relação água/sólidos ............ 52
TABELA 8 - Dosagem dos materiais utilizados ......................................................... 53
TABELA 9 – Resultado resistência à compressão - IAP cimento .............................. 57
TABELA 10– Resultado resistência à compressão - IAP cimento ............................. 57
TABELA 11 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 100% de
cimento Portland ....................................................................................................... 76
TABELA 12 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de fíler
calcário ...................................................................................................................... 77
TABELA 13 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de
sílica ativa.................................................................................................................. 77
TABELA 14 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de
cinza de casca de arroz ............................................................................................ 78
TABELA 15 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de
metacaulim ................................................................................................................ 78
TABELA 16 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de pó
de quartzo ................................................................................................................. 79
TABELA 17 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de
material cerâmico com moagem = 30 min ................................................................. 79
TABELA 18 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de
Material Cerâmica com moagem = 60 min ................................................................ 80
TABELA 19 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de
Material Cerâmica com moagem = 90 min ................................................................ 80
TABELA 20 - Resumo da média das expanões para todas as adições minerais
utilizadas ................................................................................................................... 81
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1 - Quantidade de material pozolânico ....................................................... 52
Equação 2 - Cálculo da variação do comprimento das barras de argamassa .......... 56
SUMÁRIO
1 INTODUÇÃO .......................................................................................................... 14
1.1 OBJETIVOS ..................................................................................................... 15
1.1.1 Objetivo Geral ............................................................................................ 15
1.1.2 Objetivos Específicos ................................................................................. 15
1.2 JUSTIFICATIVAS ............................................................................................. 15
2 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO .......................................................................... 17
2.1 HISTÓRICO ..................................................................................................... 18
2.2 MECANISMO DE OCORRÊNCIA DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO ........... 22
2.3 TIPOS DE REAÇAO ÁLCALI-AGREGADO ..................................................... 25
2.3.1 Reação álcali-sílica .................................................................................... 26
2.3.2 Reação álcali-silicato (RASS) .................................................................... 28
2.3.4 Reação álcali-carbonato (RAC) ................................................................. 29
3 ADIÇÕES MINERAIS NA PREVENÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO ... 31
3.1 ADIÇÕES MINERAIS ....................................................................................... 31
3.2 MATERIAIS POZOLÂNICOS E EFEITO FÍLER ............................................... 34
3.2.1 Sílica Ativa ................................................................................................. 36
3.2.2 Cinza de casca de arroz ............................................................................ 37
3.2.3 Metacaulim ................................................................................................ 39
3.2.4 Pó de quartzo ............................................................................................ 40
3.2.5 Resíduo cerâmico ...................................................................................... 40
3.2.6 Fíler ............................................................................................................ 41
4 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................................ 42
4.1 MATERIAIS ..................................................................................................... 45
4.1.1 Cimento ..................................................................................................... 45
4.1.2 Adições minerais........................................................................................ 46
4.1.2.1 Metacaulim ............................................................................................. 47
4.1.2.2 Sílica ativa .............................................................................................. 48
4.1.2.3 Cinza de casca de arroz ......................................................................... 48
4.1.2.4 Filer calcário............................................................................................ 49
4.1.2.4 Pó de quartzo.......................................................................................... 49
4.1.2.5 Material cerâmico .................................................................................... 49
4.1.3 Agregados ................................................................................................. 50
4.2 PROCEDIMENTOS DE ENSAIOS ................................................................... 51
4.2.1 Índice de atividade pozolânica (IAP) com cimento Portland (NBR
5752:2012) .......................................................................................................... 51
4.2.2 Determinação da reatividade álcali-sílica potencial de acordo com a ABNT
NBR 15577-4:2008 ............................................................................................. 53
5 RESULTADOS ....................................................................................................... 57
5.1 ÍNDICE DE ATIVIDADE POZOLÂNICA COM CIMENTO ................................ 57
5.2 MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-SÍLICA ..................................................... 59
5.3 COMPARAÇÃO ENTRE RESULTADOS ........................................................ 68
6 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 70
7 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 71
ANEXOS ................................................................................................................... 76
14
1 INTRODUÇÃO
De modo geral, o concreto armado apresenta bons resultados de qualidade
e desempenho, mas necessita de certos cuidados na sua confecção, para aumentar
a sua vida útil. Para que isto seja possível, faz-se necessária uma correta execução
que envolve o estudo do traço, da dosagem, manuseio e cura adequados,
manutenção preventiva e periódica e a proteção contra agentes agressivos.
Os agregados utilizados na fabricação do concreto, até a alguns anos, eram
considerados inertes, sendo apenas utilizados para agregar rendimento, tornando o
concreto mais econômico. Nos dias atuais, pesquisadores de todo o mundo
concordam que os agregados não são inertes e possuem papel fundamental para a
confecção de concretos duráveis e de qualidade (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
A durabilidade das estruturas de concreto tem relação direta com a
qualidade do agregado utilizado, pois alguns destes podem desencadear reações
expansivas que deterioram o material. Entre elas, encontra-se a reação álcali-
agregado (RAA), que é um processo químico em que alguns constituintes
mineralógicos dos agregados reagem com hidróxidos alcalinos liberados na
hidratação do cimento, ou presentes na água de amassamento, agregados,
materiais pozolânicos, ou agentes externos, que estejam dissolvidos na solução dos
poros do concreto (VALDUGA, 2007). O produto da reação é uma substância
viscosa, que é um gel e que, ao ser exposto à umidade, expande-se, criando
tensões internas que causam fissuras em torno dos agregados. Por ser
higroscópico, atrai moléculas aquosas, as quais migram através da pasta de
cimento, podendo gerar elevadas tensões internas no concreto, com consequente
expansão e fissuração das peças.
Este tipo de mecanismo de degradação do concreto ocorre com frequência
em obras que estejam em contato constante com a água. Os danos gerados pela
expansão e posterior fissuração do concreto são elevados e, de modo geral,
progressivos ao longo do tempo. O concreto, com a ocorrência da reação álcali-
agregado, exibe em sua superfície um mapa de fissuras, que permite a entrada de
mais umidade, acelerando ainda mais a reação.
Esta pesquisa se propõe a mensurar o efeito de algumas adições minerais
disponíveis no Brasil na capacidade de mitigar as reações provenientes da RAA.
15
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo Geral
Estudar a influência das adições minerais (sílica ativa, cinza de casca de
arroz, metacaulim, fíler calcário, pó de quartzo e resíduo cerâmico), na mitigação da
reação álcali sílica, o tipo mais comum de reação álcali-agregado (RAA).
1.1.2 Objetivos Específicos
Determinar o potencial pozolânico das adições minerais, comparando-
as entre si pelo índice de atividade pozolânica (IAP);
Estudar a aplicação das adições minerais na mitigação dos efeitos de
expansão causados por RAA, com a utilização do ensaio prescrito na
ABNT NBR 15577-4:2008 - Determinação da expansão em barras de
argamassa pelo método acelerado.
1.2 JUSTIFICATIVAS
Segundo Mehta e Monteiro (2008), a reação álcali-agregado tem ocasionado
a degradação e desativação de diversas estruturas, como barragens, fundações de
pontes e estruturas marinhas.
Existem relatos no meio técnico indicando mais de 140 casos de barragens
afetadas pela RAA (HASPARYK, 2005). A autora também comenta que em
estruturas onde estão instalados equipamentos hidrodinâmicos e elétricos
(comportas, geradores, turbinas, etc.), os problemas ocasionados pela RAA passam
a ter uma maior dimensão e custos, devido à manutenção e reparo.
A fissuração que ocorre no concreto devido à RAA pode contribuir com
outros problemas que afetam a durabilidade das estruturas, como por exemplo, a
corrosão das armaduras. Segundo o CBDB (Comitê Brasileiro de Barragens, 1999),
a microfissuração junto à superfície dos agregados e a perda de aderência podem
levar a perdas de resistência e à redução do módulo de elasticidade do concreto.
No Brasil, de acordo com Silveira et al. (2002), há conhecimento de mais de
30 barragens e usinas hidrelétricas atingidas pela RAA. Segundo Silva (2007) na
África do Sul, entre 1970 e 1996 foi gasto cerca de trezentos e cinquenta milhões de
16
dólares com manutenção e reparo de estruturas de concreto afetadas por esta
reação deletéria. Os números de obras identificadas com RAA tendem a aumentar,
considerando o desenvolvimento de novas pesquisas em todo o mundo.
Apesar das várias pesquisas desenvolvidas, ainda não se dispõe de uma
maneira eficiente para impedir a evolução da RAA após iniciado o processo. Silva
(2007) relata que algumas questões ainda continuam sem resposta, tais como:
Como evitar as fissurações causadas por RAA? Qual a velocidade de expansão
esperada para uma estrutura afetada pela RAA? Como evitar a continuidade da
reação? Como mitigar o efeito? E qual adição mineral possui um comportamento
melhor e consequentemente redução na expansão?
Assim sendo, esta pesquisa sobre adições minerais, na atenuação da
reação álcali-agregado ocorrida nas estruturas de concreto por ela afetadas, mostra-
se relevante para o desenvolvimento do conhecimento técnico-científico sobre o
assunto.
Como justificativa social e ambiental, a RAA pode afetar estruturas com
papel social e econômico importantes, como usinas de energia e sistemas de
abastecimento de água e saneamento, gerando aumento do risco à saúde e da
produção de bens.
A diminuição da vida útil dessas estruturas e consequente aumento dos
gastos de manutenção desviam recursos que poderiam ser utilizados para
atividades que levam ao desenvolvimento sustentável, à distribuição de renda e à
assistência as camadas e extratos sociais mais necessitados.
O prolongamento da vida útil dos aproveitamentos hidráulicos diminui a
necessidade de consumo de mais materiais necessários à novas construções,
evitando discussões sobre o destino da estrutura comprometida.
17
2 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
O concreto por ser um material de construção largamente utilizado em todo
o mundo está sujeito a situações de degradação de acordo com o ambiente em que
está inserido e com seus materiais constituintes.
As interações do concreto com o meio podem resultar no aparecimento de
manifestações patológicas, que interferem na durabilidade das estruturas e,
consequentemente na sua vida útil.
Segundo Mehta e Monteiro (2008), existem efeitos físicos e químicos que
influenciam na redução da durabilidade das estruturas de concreto. Ainda de acordo
com os autores, as causas físicas e químicas estão intimamente relacionadas e
reforçam-se mutuamente, fazendo com que dificilmente consiga-se separar a causa
e o efeito da manifestação patológica.
Um dos fenômenos físico-químicos que resulta no comprometimento da
durabilidade do concreto é a reação álcali-agregado. Trata-se de um processo lento
em que alguns constituintes mineralógicos dos agregados reagem com hidróxidos
alcalinos liberados na hidratação do cimento, ou presentes na água de
amassamento, agregados, materiais pozolânicos, ou agentes externos, que estejam
dissolvidos na solução dos poros do concreto. O produto da reação é a formação de
uma substância viscosa, que é um gel, com propriedades expansivas. Por ser
higroscópico, atrai moléculas de água, as quais migram através da pasta de cimento
podendo gerar elevadas expansões.
Qualquer estrutura de concreto que contenha agregado reativo e que esteja
exposta à umidade pode sofrer essa reação e manifestar os problemas dela
decorrentes.
Um exemplo do efeito da reação álcali-agregado em estruturas pode ser
observado na FIGURA 1. A imagem mostra o parapeito da barragem de Val-de-la-
Mare (Jersey Island, U.K.), onde é visível o desalinhamento causado pelo
movimento diferencial de blocos adjacentes resultante da expansão devida à reação
álcali-agregado.
18
FIGURA 1 - Parapeito da barragem de Val-de-la-Mare: desalinhamento causado por RAA
(MEHTA & MONTEIRO, 2008).
A reação álcali-agregado, por ser lenta, poderá levar alguns anos para que
os primeiros sinais sejam visíveis, tais como a presença de mancha e exsudação do
gel, deslocamento de peças estruturais e fissuras desordenadas na superfície do
concreto, na forma de mapa (FURNAS, 1997).
2.1 HISTÓRICO
Na publicação de Swamy (1996), há relatos que em muitos países há
degradações avançadas em estruturas de concreto provenientes do processo de
reação álcali-agregado, como apresentado na FIGURA 2. Tais reações foram
reconhecidas como problemas, por volta do ano de 1940, na América do Norte.
De acordo com Furnas (1997), essa degradação é particularmente
encontrada nas áreas úmidas do concreto, sendo as estruturas deterioradas dos
mais variados tipos: barragens, pontes, pavimentos, quebra-mar, píer e fundações
19
de concreto em subestações elétricas. Entretanto, a reação álcali-agregado tem sido
referida às barragens, por apresentarem maior risco de ruína e em face das
dificuldades de reparo.
Após estes primeiros relatos, foram detectadas tais manifestações
patológicas em diversas regiões do mundo, na Dinamarca, nos anos 1950, na
Alemanha Ocidental, nos anos 1960, no Reino Unido, em meados dos anos 1970 e
no Japão, nos anos 1980 (VALDUGA, 2002).
Até pouco tempo, a preocupação com a reação álcali-agregado se dava
somente em obras hidráulicas, porém, recentemente na cidade de Recife/PE, foram
diagnosticados vários casos de blocos de fundação afetados pela reação álcali-
agregado, chamando atenção da população e da comunidade técnica (FIGURA 2).
Segundo Andrade (2007), entre janeiro de 2005 e março de 2007, foram estimados
15 casos de fissuração em blocos de fundação devido a RAA na região
metropolitana do Recife.
FIGURA 2 - Fissuras em bloco de fundação afetado pela RAA na cidade Recife/PE.
(ANDRADE, 2007)
Segundo Andriolo (2000), existem vários casos de barragens afetadas por
reação álcali-agregado no Brasil. Das 830 barragens brasileiras existentes até 2000,
perfazem um total de aproximadamente 62,7 milhões m3 de concreto. O primeiro
caso de tal reação deletéria observado no Brasil se deu nos estudos dos agregados,
utilizados na barragem de Jupiá no estado de São Paulo. O autor descreve, pelos
20
menos, 19 casos de barragens afetadas por reação álcali-agregado, onde as
estruturas atingidas não se limitam apenas às estruturas das barragens e, também
nas tomadas d’água, casas de força e vertedouros.
Em estruturas onde são instalados equipamentos hidrodinâmicos e elétricos,
como geradores e turbinas, as consequências são ainda maiores, no caso de
eventuais danos. Pois, surgem desníveis milimétricos provocados pelas expansões
nessas estruturas, e causam paralisações nas máquinas em hidrelétricas
(VALDUGA, 2002).
A degradação causada pela reação também pode ser observada nas
FIGURAS 3 e 4. A FIGURA 3 mostra o detalhe do topo de um dos pilares do
vertedouro com fissuração mapeada e lascamento nas bordas na Barragem de
Porto Colômbia. Na FIGURA 4 mostra-se a vista lateral do pilar do vertedouro com
fissuração, sentido montante a jusante, na Barragem de Furnas.
FIGURA 3 - Fissuras tipo mapa em um dos pilares do vertedouro da UHE de Porto Colômbia
(FURNAS, 1997).
Segundo Andriolo (2000), os principais sintomas decorrentes da Reação
álcali-agregado, são:
a) microfissuras no concreto, principalmente na argamassa que preenche o
espaço entre os agregados graúdos;
21
FIGURA 4 - Fissuras na vista lateral do pilar do vertedouro, sentido montante a jusante, da
UHE de Furnas (FURNAS, 1997).
b) fissuras na proximidade da superfície dos agregados graúdos, podendo
também ocorrer na interface pasta/agregado;
c) descolamento (perda de aderência) da argamassa junto à superfície dos
agregados graúdos;
d) possibilidade de ocorrência de bordas de reação ao redor dos agregados
que reagiram com os álcalis;
e) presença de gel exsudando ou preenchendo vazios no concreto;
f) movimentação (abertura e/ou deslocamento relativo) de juntas de
contração e de concretagem;
g) travamento e/ou deslocamento de equipamentos e peças móveis
(comportas, turbinas, eixos, pistões, etc.);
h) fissuração característica na superfície, com panorama poligonal, havendo
predominância na direção de maior dimensão. Em vários casos é confundida com o
panorama de reação por sulfatos ou até mesmo retração por secagem (quando as
fissuras são de pequena abertura), e com o panorama de fissuração por origem
térmica (quando as fissuras são de grande abertura);
i) fissuras de grande abertura, transversais à maior dimensão da estrutura;
j) movimentação das superfícies livres (alteamento de cristas de barragens e
soleiras de vertedouros, deflexões para montante nas estruturas de barragens).
22
De acordo com Lacasse et al. (2003 apud VALDUGA 2007), as mudanças
no volume destes produtos da reação álcali-agregado geram pressões internas na
ordem de 6 a 7 MP. Como o concreto, comumente, tem resistência à tração da
ordem de 2 a 3 MP, surge um quadro de tensões internas, com consequente
fissuração, que, em seguida, pode dar origem a outras manifestações patológicas do
material, tais como o desencadeamento de processos de corrosão e penetração de
águas agressivas, refletindo negativamente em suas propriedades mecânicas.
Segundo Paulon (1981), a reação álcali-agregado evidencia-se a partir de
fissuras em formato de “mapa”, nas superfícies expostas do concreto, descoloração
do concreto adjacente à fissura, bem como o fechamento de juntas de dilatação,
deslocamento de elementos estruturais e, em alguns casos, exsudação de gel sílico-
alcalino de cor esbranquiçada na superfície do concreto.
A maioria das obras que apresentam a reação álcali-agregado são
hidráulicas, principalmente barragens, porque para que haja a reação, faz-se
necessário que a solução alcalina nos poros do concreto consiga fazer a dissolução
de alguns minerais presentes nos agregados.
Desta forma, qualquer estrutura de concreto que contenha agregado reativo
e que esteja exposta à umidade pode sofrer esta reação e manifestar os problemas
decorrentes.
Quando identificada à reação, os danos causados são irreversíveis, ou seja,
uma vez que a reação é iniciada não há método para conter as reações. Esta
afirmação é reforçada por Paulon (1981), que ressalta a imprescindível necessidade
de identificação da potencialidade reativa do agregado, num curto espaço de tempo,
para que possam ser tomadas as medidas preventivas necessárias.
Como nem sempre isto é possível, uma alternativa é a utilização de adições
minerais pozolânicas, em substituição parcial do aglomerante, que reagem com os
hidróxidos solúveis resultantes das reações de hidratação do cimento.
2.2 MECANISMO DE OCORRÊNCIA DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
Quando são analisadas as propriedades físicas e químicas dos agregados
naturais deve-se verificar a composição mineralógica, textura e estrutura interna,
pelo grau de alteração das rochas das quais foram obtidos e pelas alterações
23
ocorridas em serviço. De acordo com a pesquisa de Valduga (2007), a granulometria
dos agregados e as características de britagem das rochas influenciam diretamente
na ocorrência deste mecanismo de degradação.
Desta forma, de acordo com Priszkulnik (2005), a reatividade química dos
agregados depende, simultaneamente, da solubilidade ou instabilidade química
intrínsecas dos minerais constituintes, porosidade, permeabilidade e tamanho das
partículas. Analogamente, a massa específica dos agregados depende da massa
específica dos minerais constituintes e do seu grau de empacotamento atômico. A
resistência mecânica também depende da resistência intrínseca dos constituintes
granulares das rochas e da maneira como estão entrelaçados ou cimentados
(PRISZKULNIK, 2005).
A RAA é um processo químico que envolve íons alcalinos (Na± e K±,
provenientes, principalmente, do cimento, mas também da água de amassamento
do concreto, de pozolanas e de agentes externos), íons hidroxilas (OH)- e certos
constituintes mineralógicos do agregado (VALDUGA, 2008).
Quando ocorre a hidratação, o cimento produz silicato de cálcio hidratado
(C-S-H), hidróxido de cálcio e sulfoaluminato de cálcio. Ou seja, durante a
hidratação do cimento, os íons cálcio são incorporados nos produtos de hidratação,
mas os íons sódio e potássio permanecem na solução. Eventualmente, os mesmos
são parcialmente incorporados nos silicatos de cálcio hidratados e monosulfatos
(FERRARIS, 2007).
Continuando a hidratação e a dissolução dos componentes alcalinos do
cimento na água de amassamento, a solução dos poros do concreto vai se tornando
alcalina (PH aproximadamente 13,5). Os íons hidroxila e os álcalis solúveis
contribuem para o aumento do PH. A quantidade de álcalis presente na solução
porosa é relacionada à quantidade de álcalis solúveis presentes no concreto.
Nesse meio onde o PH é alto, os íons hidroxilas atacarão a superfície da
sílica. Algumas rochas (agregados compostos de sílica e minerais silicosos) não
permanecem estáveis por longos períodos, porque o PH alcalino aumenta muito a
dissolução da sílica. Para exemplificar, a solubilidade da sílica aumenta mais de
duas ordens de grandeza quando o PH passa de 10 para 11,5, conforme pesquisas
de Helmuth e Stark (1992). Assim sendo, se existirem agregados reativos e álcalis
disponíveis, é natural a ocorrência da reação. A representação dos ataques de
soluções alcalinas na sílica está apresentada nas FIGURAS 5 e 6.
24
FIGURA 5 - Representação esquemática do ataque de soluções alcalinas na sílica bem
cristalizada (FERRARIS, 2005).
FIGURA 6 - Representação esquemática do ataque de soluções alcalinas na sílica
fracamente cristalizada (FERRARIS, 2005).
A partir da FIGURA 5, nota-se que quando a sílica é bem cristalizada o
ataque se dá somente na superfície externa, sendo esse processo muito lento e são
poucos os íons de sílica que passam para a fase fluida. Nota-se na FIGURA 6 que a
sílica pouco cristalina permite a penetração generalizada dos íons alcalinos (Na+ ou
K+), assim acaba rompendo as ligações do sistema Si-O-Si, resultando numa
estrutura contendo álcalis, sendo o gel da reação álcali-agregado (DENT GLASSER;
KATAOKA, 1981)
25
Segundo Glasser (1992), o gel alcalino formado absorve água, provocando
uma pressão interna. Como consequência tem-se expansão e fissuração do
concreto, além de provocar a solubilização parcial do gel, fazendo com que haja
percolação de íons alcalinos. Com isso, Mehta e Monteiro (2008) afirmam que as
microfissuras atingem a superfície externa de acordo com a disponibilidade de água
junto ao concreto.
Segundo Shayan e Quick (1991) deve-se dar muita importância, num
segundo momento, à formação da etringita na zona de transição, no processo de
deterioração do concreto devido a RAA. Em ensaios realizados com concretos e
argamassas expostos a diversas condições de umidade e temperatura, os autores
observaram, através de microscopia eletrônica, espectometria por energia dispersiva
e difração de raios-x, que primeiramente formam-se os produtos oriundos de RAA
(gel álcali-silicoso), em seguida, as amostras mostraram a formação da etringita e
fissuração na zona de transição.
2.3 TIPOS DE REAÇAO ÁLCALI-AGREGADO
Segundo a ABNT NBR 15577-1:2008, a RAA acontece a partir da reação
química entre alguns constituintes presentes em certos tipos de agregados e
componentes alcalinos que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto. Sua
ocorrência está condicionada à presença simultânea de três fatores: agregado
potencialmente reativo, umidade e álcalis.
De acordo com a ABNT NBR 15577-1:2008, a reação álcali-agregado pode
apresentar-se de três formas, em função da composição mineralógica dos
agregados constituintes do concreto.
• Reação Álcali-Sílica (RAS);
• Reação Álcali-Silicato (RASS);
• Reação Álcali-Carbonato (RAC).
Contudo, os danos ao concreto são inúmeros, e muitas vezes semelhantes
em termos de prejuízo e dificuldades de recuperação. Assim, todos os tipos de
reação merecem atenção, estudos e eventuais medidas preventivas (FURNAS,
1997).
26
2.3.1 Reação álcali-sílica
As reações denominadas reações álcali-sílica (RAS) são o tipo de reações
expansivas mais conhecidas e registradas no mundo e que mais rapidamente se
desenvolve. É o tipo de reação álcali-agregado em que participam a sílica reativa
dos agregados e os álcalis, na presença do hidróxido de cálcio originado pela
hidratação do cimento, formando um gel expansivo. Nela, as hidroxilas provenientes
dos álcalis do cimento reagem com a sílica nas fases amorfa, vítrea, microcristalina
presente em alguns tipos de agregados (ABNT NBR 15577:2008).
Constituem exemplos de sílica reativa: opala, tridimita, cristobalita, vidro
vulcânico, entre outros. As RAS produzem géis e cristais encontrados em todas as
estruturas degradadas de concreto, seja ao redor dos agregados, seja exsudada na
superfície do concreto (FIGURA 7).
FIGURA 7 - Detalhe de gel exsudando a partir da fissura na superfície do concreto
(HASPARYK, 2005).
Uma das teorias mais aceitas para explicar o mecanismo de reação é a da
pressão osmótica, citada por Fava (1987) e Hobbs (1988). Durante a fabricação do
concreto uma parte dos componentes alcalinos presente no cimento se dissolve na
água de amassamento. Posteriormente, no interior do concreto a concentração da
27
solução aumenta com o progresso da hidratação, tornando a solução fortemente
básica, a qual ataca as partículas suscetíveis do agregado reativo.
A pasta de cimento funciona como uma membrana osmótica, permitindo a
migração das moléculas aquosas para o gel, mas não deste para a solução. Assim,
o gel vai “inchando”. Envolto pela pasta de cimento, e sem poder migrar através
dela, começa então, a exercer pressões hidráulicas, cuja intensidade poderá
exceder a resistência de ruptura à tração da pasta de concreto, tendo como
consequência fissuras internas e externas no concreto (FURNAS, 1997).
A sílica amorfa constitui a forma mais desordenada e reativa dos tipos de
sílica e pode estar presente em calcedônias (uma variedade de quartzo fibroso ou
criptocristalino), e em certos tipos de vidros naturais vulcânicos e artificiais (como o
pyrex). Cristobalitas e tridimitas constituem formas cristalizadas metaestáveis de
sílica, enquanto a opala possui sílica na forma microcristalina (VALDUGA, 2002).
A sílica em formato tetraédrico tem como unidade básica estrutural o íon
silício Si4+, circundado por quatro íons de oxigênio O2- (SABBAG, 2003), conforme
FIGURA 8.
FIGURA 8 - Estrutura tetraédrica da sílica (HASPARYK, 2005).
De acordo com Valduga (2002), para que ocorra a RAS, é necessário que
haja ocorrência principalmente da cristalinidade da sílica, que poderá ser avaliada
qualitativamente por microscópio óptico. O gel produzido por esse tipo de reação
pode ser colorido ou branco, ceroso ou aquoso (FIGURA 9).
Quando molhado e exposto a dióxido de carbono, carbonatará e, em
seguida, quando seco, aparecerá esbranquiçado (VALDUGA, 2002).
28
FIGURA 9 - Aparência dos géis coletados na superfície do concreto de uma UHE afetado
pela RAS (HASPARYK, 2005).
2.3.2 Reação álcali-silicato (RASS)
A reação álcali-silicato é da mesma natureza da reação álcali-sílica, porém o
processo ocorre mais lentamente, envolvendo alguns silicatos que compõem os
feldspatos e a presença do quartzo deformado (tensionado), quartzo microcristalino
a criptocristalino e minerais expansivos do grupo dos filossilicatos (PRISZKULNIK,
2005).
Esta reação ocorre entre as hidroxilas dos álcalis do cimento e silicatos
presentes em rochas do tipo:
• algumas rochas sedimentares, como argilitos, siltitos, folhelhos argilosos e
grauvacas;
• algumas rochas metamórficas, como gnaisse e quartzitos;
• algumas rochas magmáticas, como os granitos.
De acordo com Valduga (2002), considera-se a reação álcali-silicato como
uma forma de reação álcali-sílica, subdividindo então os tipos de reação em apenas
dois, devido à grande semelhança.
Esta é a reação mais encontrada em barragens construídas no Brasil e
agora em blocos de fundações na região metropolitana do Recife (ANDRADE,
2007). A maior parte das barragens que apresentam esse tipo de deterioração em
nosso país foi construída com rochas do tipo quartzo-feldspáticas, tais como
quartzito, granito e gnaisses, com ocorrências distribuídas por vasta faixa territorial.
Isto justifica a grande ocorrência de reação álcali-silicato.
29
Apesar de ser um tipo de reação muito estudada até ainda não está
completamente esclarecida, sendo, portanto merecedora de mais estudos pela
grande frequência em que ocorrem particularmente no Brasil.
2.3.4 Reação álcali-carbonato (RAC)
A reação álcali-carbonato ocorre quando agregados carbonáticos contendo
calcário dolomítico e impurezas argilosas reagem com as hidroxilas dos álcalis. É o
tipo de reação que mais vem sendo estudada nestes últimos anos, devido a poucas
pesquisas existentes a seu respeito, à dificuldade em identificar agregados
carbonáticos reativos e ao fato de que essa reação não pode ser tão facilmente
inibida tanto quanto a reação álcali-sílica (VALDUGA, 2002).
No Canadá, Estados Unidos e China muitos casos de reação álcali-
carbonato têm sido relatados, principalmente na China, onde há muitas obras em
fase de construção, a partir da ascensão deste país no cenário na economia mundial
como uma grande potência, e as jazidas são quase na totalidade de agregados
dolomíticos e calcários. Estacas, trilhos ferroviários, aeroportos e pontes são as
estruturas mais afetadas (HOBBS, 1988).
Segundo SABBAG (2003), a RAC ocorre diferente das reações álcali-sílica e
álcali-silicato. Este tipo de reação ocorre quando são empregados certos tipos de
agregados carbonáticos contendo calcários dolomíticos e impurezas argilosas como
agregado para o concreto, que reagem com as hidroxilas dos álcalis.
As rochas que possuem reatividade contêm, em geral, grandes cristais de
dolomita [CaMg(CO3)2] espalhados e circundados por matriz de granulação fina de
calcita (CaCO3) e argila. Como característica divergente das outras reações citadas,
é que esta reação química não apresenta formação de gel expansivo, mas a
expansão é devida ao processo de desdolomitização, o que modifica o arranjo da
textura do calcário e causa o aumento do volume.
Segundo Priszkulnik (2005), os agregados potencialmente expansivos na
reação álcali-carbonato apresentam as seguintes características litológicas:
• Teor de argila ou teor de resíduo insolúvel na faixa de 5% a 25%;
• Relação calcita/dolomita de, aproximadamente, 1:1;
• Aumento do volume da dolomita;
• Pequenos cristais de dolomita (romboedros) na matriz argilosa.
30
Estudos foram conduzidos por Deng & Tang (1993) apud Valduga (2002),
provando que a reação de desdolomitização por si só já causa expansões. Ou seja,
rochas carbonáticas sem sílica reativa podem causar expansão quando reagem com
álcalis.
31
3 ADIÇÕES MINERAIS NA PREVENÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
A incorporação de adições minerais na produção de materiais cimentícios,
em geral, resulta na obtenção de melhores características técnicas, uma vez que
modificam a estrutura interna da pasta de cimento hidratada. Tais adições
comprovadamente diminuem o calor de hidratação, promovem a redução na
porosidade capilar do concreto, que é responsável por trocas de umidade, íons e
gases com o meio onde está inserido e, consequentemente, amenizam as fissuras
de origem térmica (GROENWOLD, 2010).
As adições minerais frente ao concreto produzido com agregados reativos
são, até o presente momento, ainda a única maneira de minimizar os danos gerados
pela RAA. A partir do conhecimento da potencialidade reativa do agregado,
recomendam-se ensaios com uso de adições para avaliar a inibição da reação
através deste mecanismo (VALDUGA, 2002).
3.1 ADIÇÕES MINERAIS
As adições minerais pozolânicas estão diretamente ligadas à produção de
concreto de alta resistência e alto desempenho, desde a década de 1980, devido ao
efeito químico relacionado com a adição, que envolve a formação adicional de
silicato de cálcio hidratado (C-S-H), produto responsável pela maior fração de
resistência das pastas de cimento. O outro efeito importante é a transformação de
grandes vazios, através da ocupação destes espaços, gerando uma grande
quantidade de poros menores. A redução de tamanho e volume de vazios reduz a
permeabilidade, sendo este o ponto principal referente à durabilidade
(GROENWOLD, 2010).
Materiais com características pozolânicos são materiais silicosos ou sílico-
aluminosos em forma de pó que, sozinhos, não possuem a capacidade de reagir
com água e endurecer, mas que, em presença de umidade e à temperatura
ambiente, reagem quimicamente com o hidróxido de cálcio para formar produtos
com poder aglomerante hidráulico (PRISZKULNIK, 2005).
A utilização de material pozolânico se dá de duas formas: como adição ao
cimento Portland durante sua fabricação (neste caso trata-se de uma substituição
32
parcial do clínquer do cimento), gerando os cimentos compostos (forma mais usual
em países como Brasil, França e Alemanha), ou como adição ao concreto (como é
mais comum nos Estados Unidos). Independente da forma, o resultado é
semelhante e muitos destes efeitos são benéficos. Entre as propriedades
influenciadas pela presença de adições pozolânicas estão o calor de hidratação, a
resistência mecânica, a fluidez e o aumento da durabilidade (ISAIA, 2010).
A reação pozolânica ocorre de forma lenta, desta forma a liberação de calor
também acompanha esta velocidade. O uso de adições minerais oferece a
possibilidade de reduzir o aumento da temperatura quase que em proporção direta à
quantidade de cimento Portland substituído por adição, sendo considerado o calor
de hidratação total produzido pelas reações pozolânicas como a metade do calor
médio produzido pela hidratação do cimento Portland (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Farias et al. (2007) analisaram a influência de aditivos químicos nas
expansões registradas com o método de ensaio preconizado na ASTM 1260:2007,
em argamassas com e sem adições (sílica ativa e metacaulim). Nas argamassas
sem adição, o comportamento das combinações não foi alterado (todas foram
classificadas como reativas, com expansões maiores que 0,2% aos 16 dias). Para
as argamassas com adição, o agregado continua sendo reativo aos 30 dias, porém,
aos 16 dias, os autores identificaram diminuições significativas das expansões,
desta forma evidenciam-se claramente os benefícios das adições minerais.
O efeito fíler e a reação pozolânica são ações responsáveis pela diminuição
do volume de vazios, pelo fortalecimento da microestrutura e refinamento dos poros,
sendo estes os pontos chave da melhora gerada em misturas cimentícias, pela
introdução de materiais pozolânicos, com vistas à mitigação da reação álcali-
agregado.
Estudos realizados por Paulon (1981) apresentam o efeito de pozolanas
brasileiras na inibição da RAA. O gráfico da FIGURA 10 mostra a redução da
expansão da reação álcali-sílica, ocasionada pela substituição de 30% de cimento
por pozolana. As FIGURAS 11 e 12 mostram dois blocos moldados com agregados
reativos. No bloco em que não foi utilizada pozolana apresenta a superfície bastante
fissurada (FIGURA 11) já o outro bloco confeccionado com o mesmo agregado, só
que com 30% de pozolana em substituição ao cimento, pode ser observado na
FIGURA 12.
33
FIGURA 10 - Redução na expansão devido à reação álcali-sílica por utilização de pozolana.
Adaptado de: (PAULON et al 1986 apud VALDUGA, 2002).
FIGURA 11 - Bloco de concreto sem
pozolana (PAULON et al 1986).
FIGURA 12 - Bloco de concreto com 30%
de pozolana (PAULON et al 1986).
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0 100 200 300 400 500
Exp
an
são
(%
)
Tempo (dias)
30 % de pozolana
sem pozolana
34
3.2 MATERIAIS POZOLÂNICOS E EFEITO FÍLER
Segundo a redação da ABNT NBR 12653:1992, materiais pozolânicos são
silicosos ou silicoaluminosos que, por si sós, possuem pouca ou nenhuma atividade
aglomerante, mas que, quando finamente divididos e na presença de água, reagem
com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente para formar compostos com
propriedades aglomerantes.
Para avaliar o índice de pozolanicidade, podem ser realizados os ensaios
prescritos pela Associação Brasileira de Normas Técnicas e alguns procedimentos
listados a seguir:
ABNT NBR 5751:1992 – Índice de Atividade Pozolânica com Cal: o
ensaio consiste na elaboração de uma pasta composta por hidróxido de
cálcio, a pozolana em estudo, areia e água;
ABNT NBR 5752:1992 – Índice de Atividade Pozolânica com Cimento: o
ensaio consiste na comparação entre uma argamassa de referência
(cimento, areia e água) e uma argamassa com a adição da pozolana em
análise;
Chapelle modificado: uma determinada quantidade de material
supostamente pozolânico e de CaO são colocados para reagir na
presença de água fervente (100°C), em torno de 16 horas, o resultado é
expresso pela quantidade de óxido de cálcio consumido ou fixado por
grama de material pozolânico, e quanto maior o consumo de CaO, mais
pozolânico é o material (FREITAS, 2005).
Também segundo a ABNT NBR 12653:1992, os materiais podem ser
divididos em naturais ou artificiais. As pozolanas naturais, são aquelas cuja origem é
vulcânica, geralmente de caráter petrográfico ácido (65% de SiO2) ou de origem
sedimentar com atividade pozolânica. Já as pozolanas artificiais são materiais
resultantes de processos industriais ou provenientes de tratamento térmico com
atividade pozolânica, e podem ser divididas em argilas calcinadas, cinzas volantes e
outros materiais.
Segundo Santos (2006), o uso de pozolanas em adição ao cimento confere
ao concreto e a argamassa características como:
Menor calor de hidratação, pela troca de reações exotérmicas
(hidratação do cimento), por reações atérmicas (pozolânicas);
35
Melhor resistência ao ataque ácido em função da estabilização do
hidróxido de cálcio oriundo da hidratação do clínquer Portland e à
formação um C-S-H com menor relação CaO/SiO2 de menor
basicidade;
Maior durabilidade, contribuindo para a inibição da reação álcali-
agregado e diminuição do diâmetro dos poros da pasta hidratada,
reduzindo o ataque do material por substâncias externas como
cloretos e sulfatos.
A substituição parcial do cimento por pozolana implica ainda na
economia de energia e na redução do custo de fabricação do cimento,
o que aumenta o período de exploração das jazidas de calcário e
argila e, consequentemente, o período de produção da fábrica de
cimento. Além disso, há um aumento da capacidade de produção sem
a necessidade de novos investimentos (SANTOS, 2006).
Dentre todas as vantagens já destacadas, a utilização de materiais
pozolânicos em concretos com cimento Portland, aumenta a trabalhabilidade do
material, gera aumento da resistência à fissuração devido à redução da reação
álcali-agregado e contribui para uma maior impermeabilidade (MEHTA E
MONTEIRO, 2008).
O consumo anual de cimento, em 2012, foi de 70 milhões de toneladas
(SNIC, 2013). Com essa produção elevada, os efeitos no equilíbrio ambiental
acontecem de várias formas: exige um alto consumo de energia para atender tal
demanda; além de movimentar milhões de metros cúbicos de solo para obtenção de
matéria-prima para sua fabricação. O emprego de materiais resultantes de
processos industriais ou agrícolas diminui a quantidade de resíduo a ser lançado no
meio ambiente e reduz o impacto ambiental originado pela produção de cimento.
Assim, as pozolanas são energeticamente mais econômicas que o clínquer
do cimento Portland tendo implicações ecológicas, pois contribuem para um melhor
aproveitamento dos resíduos industriais poluidores, como é caso das cinzas
volantes transportadas pelos gases de exaustão das termelétricas, e da microssílica
oriunda das indústrias de ferro-silício e silício metálico (OLIVEIRA, BARBOSA,
2006), e até mesmo os resíduos de cerâmica moída e resíduos agrícolas como a
casca de arroz.
36
Mas é preciso deixar claro que, mesmo com as vantagens acima citadas,
oriundas da utilização de pozolanas em concreto, o uso do material apresenta
algumas desvantagens. Exemplo disso é a exigência do uso de aditivos redutores de
água, em função do aumento da demanda de água nas misturas e a necessidade de
cura adequada para que a reação pozolânica aconteça de forma satisfatória.
3.2.1 Sílica Ativa
Entre as pozolanas estudadas e empregadas atualmente, a sílica ativa (ou
comumente chamada microssílica) representa um importante papel no
desenvolvimento da tecnologia do concreto. A adição de sílica ativa ao concreto de
elevado desempenho assegura um aumento da resistência à compressão a níveis
mais elevados do que aqueles sem adição (GJORV, 1992). A ação física da sílica
ativa se traduz por uma pasta mais densa, resultando um concreto com
microestrutura igualmente mais densa e uniforme.
De acordo com Senff (2009), as dimensões e as formas dos grãos
arredondados da sílica ativa podem ser usados para explicar as boas características
desta pozolana, uma vez que funcionam como lubrificante eficaz na redução do
bloqueio dos agregados (FIGURA 13).
FIGURA 13 - Micrografia eletrônica de varredura da sílica ativa, que representa a forma arredondada das partículas (SENFF, 2009).
37
Segundo Mehta e Monteiro (2008), o uso de sílica ativa implica num
refinamento da dimensão dos poros e diminuição da dimensão dos cristais de CH ao
redor das partículas da pozolana. Como resultado desse comportamento, tem-se
então a densificação da pasta e da interface, melhorando as propriedades do
concreto, especialmente aquelas relacionadas com a penetração de líquidos e
gases.
A massa específica da sílica ativa é em torno de 2,20 kg/dm³. Segundo
CARMO (2006), o teor de SiO2 é maior que 85%, o diâmetro médio das partículas é
entre 0,10 e 0,20 µm e a superfície específica é cerca de 20.000 m²/kg.
A utilização desta adição mineral proporciona ao concreto no estado
endurecido a redução dos vazios, pois ela reage com o hidróxido de cálcio (um
cristal fraco e solúvel em água que representa 15 a 25% do volume da pasta)
transformando-o em C-S-H, um material resistente e insolúvel (FIGURA 14).
FIGURA 14 - Redução de vazios com a utilização da sílica ativa (TECNOSIL).
3.2.2 Cinza de casca de arroz
Nas últimas décadas, a cinza de casca de arroz tem tomado alto grau de
notoriedade e atenção por parte dos pesquisadores.
Esta adição é resultante da queima da casca de arroz para a produção de
energia calorífica no processo de secagem e parbolização dos grãos nas
beneficiadoras do cereal, ou a produção de energia elétrica em usinas termelétricas.
38
De acordo com a classificação de Mehta e Monteiro (2008), esta é uma
pozolana altamente reativa, constituída essencialmente de sílica pura, na forma não
cristalina e com diâmetro médio das partículas inferior a 0,1m. A cinza de casca de
arroz influencia de forma benéfica tanto os aspectos relacionados à resistência
mecânica, quanto os relacionados à durabilidade, sendo de ótima aplicação na
produção de concreto.
A FIGURA 15 mostra uma micrografia feita por microscopia eletrônica de
varredura de uma seção transversal de uma partícula de cinza de casca de arroz. A
micrografia foi feita a partir de uma amostra de cinza de casca de arroz produzida
em laboratório em combustão controlada e com extremo cuidado no manuseio para
se preservar a estrutura silicosa da casca (DAFICO 2001).
Na parte superior da FIGURA 15, uma epiderme corrugada e densa é
claramente visível. Segue-se, logo abaixo, uma estrutura em tubos e depois o
parênquima, estrutura celular com paredes muito finas.
FIGURA 15 - Micrografia eletrônica de varredura da cinza de casca de arroz (DAFICO,
2001).
A composição química da cinza de casca de arroz segundo Silveira et al
(2002) encontradas em diferentes regiões do mundo, são bastante semelhantes,
havendo diferença apenas nas condições de queima, fazendo com que o teor de
sílica apresente uma variação entre 90 e 95%. Os álcalis K2O e Na2O são as
principais impurezas presentes e os teores de CaO e MgO não ultrapassam 1%.
39
3.2.3 Metacaulim
A adição mineral metacaulim é aluminosilicosa obtida da calcinação de
argilas extremamente finas, compostas com caulinita a temperaturas entre 6000C e
9000C. Tem como composição química predominante a sílica (aproximadamente
50%) e alumina (aproximadamente 40%). Sua coloração é variável, que depende do
teor de óxido de ferro presente na matéria prima. Segundo Fonseca (2010), o
metacaulim diferencia-se das outras adições minerais por não ser um rejeito
industrial e possui controle de produção específico.
De acordo com Rocha (2005), o metacaulim é um material pozolânico, cuja
distribuição atômica apresenta pouca ou nenhuma organização cristalina, sendo um
material predominantemente amorfo. Quando adicionado ao cimento Portland e
desta forma havendo a interação com o clínquer, leva à formação de outros
compostos mais estáveis e mais resistentes mecânica e quimicamente. Seu efeito
pozolânico é tão maior quanto maior for sua qualidade e finura, entretanto as
características dos outros componentes da mistura, em especial do cimento
Portland, também têm grande influência na eficácia do metacaulim.
Segundo Nita (2006), dentre as vantagens da utilização do metacaulim,
destaca-se os benefícios ambientais, pois um dos resíduos gerados pela produção
desta adição mineral é o vapor de água, que pode ser lançado diretamente na
atmosfera sem qualquer dano ao meio ambiente. Além disso, a utilização de
metacaulim como adição no concreto faz com que o consumo de cimento seja
menor, havendo assim uma menor emissão de gás carbônico na atmosfera.
A produção em escala comercial desta adição teve início no ano 2000, onde
seu principal uso é a prevenção de reações álcali-agregado e produzir melhorias na
durabilidade do concreto em ambientes agressivos. O tamanho médio das partículas
é de 1,5µm e a superfície específica está em torno de 16.800m2/kg (RILEM, 1998).
Os grãos possuem formato prismático e com textura áspera, o tamanho das
partículas é variável de acordo com as características de moagem.
De acordo com a Metacaulim do Brasil, a dosagem média recomendada de
substituição do cimento por metacaulim deve ser de 4% a 12%.
Medeiros e Helene (2004) realizaram na POLI-USP estudos que
demonstraram a eficiência do metacaulim no que diz respeito à mitigação da RAA,
resistência à penetração de cloretos, redução da absorção e permeabilidade a água,
40
elevação da resistividade elétrica, entre outros fatores. Estes estudos foram e
continuam sendo muito importantes para a consagração desta adição no mercado
nacional.
3.2.4 Pó de quartzo
Este material consiste basicamente em sílica moída e obtida a partir de
matérias-primas de qualidade elevada. Esses materiais estão disponíveis em
granulometrias variadas, destinados à produção de tintas, plásticos, borrachas,
esmaltes, abrasivos e concretos de alta resistência, etc.
O pó de quartzo é largamente utilizado nos concretos de pós-reativos (CPR),
que se baseia no princípio da formação de um produto com o mínimo defeito, como
microfissuras e poros capilares, obtidos pelo aumento da compacidade e resistência
dos materiais constituintes da matriz do concreto.
Esta adição mineral é composta fundamentalmente por pós (areia de
quartzo, cimento comum, pó de quartzo e sílica ativa), fibras de aço de pequenas
dimensões, superplastificante e água em quantidade mínima necessária para
hidratar os componentes cimentantes, sendo os sólidos com tamanhos inferiores a
2mm.
Segundo Richard & Cheyrezy (1995, apud TUTIKIAN et al., 2011), deve-se
ressaltar que o pó de quartzo apresenta reatividade quando submetido as altas
temperaturas, o que ocorre durante a cura do CPR, elevando as resistências finais
da mistura.
3.2.5 Resíduo cerâmico
Atualmente existem muitos tipos de resíduos de cerâmica de argila vermelha
que constituem subprodutos da indústria, cada tipo com diferenças marcadas pela
constituição mineralógica, cor, dureza, em grande parte resultante da matéria-prima
utilizada, mas também do tratamento térmico a que os produtos foram sujeitos.
A dureza das matérias-primas é um fator importante na seleção do
equipamento a ser utilizado para a realização da moagem. Em se tratando de
materiais cerâmicos, cuja matéria-prima básica é argila, o processo de moagem
utilizando moinhos de bolas é largamente utilizado. O referido processo permite
41
obter uma distribuição granulométrica bastante fina e pode ser realizado a úmido ou
a seco.
Os tempos de moagem excessivamente grandes não correspondem a uma
melhor moagem. Pois existe um tempo de moagem adequado para cada material e
moinho específico. Ultrapassando-se este tempo não haverá um melhor rendimento,
apenas elevação do custo do processo e o desgaste do moinho sem obter uma
moagem mais fina ou maior reatividade do material, como podem ser observados no
trabalho de Vieira (2005).
Ao testar a pozolanicidade dos tijolos vermelhos moídos, as argamassas
com cal apresentaram uma pequena redução na velocidade de secagem, apesar do
incremento na resistência à compressão (MATIAS et al., 2012). Em pastas com
cimento Farias Filho et al. (2000) obtiveram aumento da resistência à compressão
comparada com o traço de referência, porém com teores de substituição de tijolo
moído acima de 20%, houve decréscimo nas resistências à flexão.
3.2.6 Fíler
Fíler é um material finamente dividido, com diâmetro médio próximo ao do
cimento, que comprovadamente, devido à sua ação física, traz melhorias para
algumas propriedades do concreto, quando presente em pequenas quantidades
(normalmente menor que 15% sobre a massa de cimento). Entre as propriedades
otimizadas, pode-se citar a trabalhabilidade, a massa especifica, a permeabilidade, a
exsudação e a tendência de fissuração (NEVILLE, 1995).
Os fíleres podem ser materiais naturais ou materiais inorgânicos
processados. O essencial é que possuam uniformidade e, principalmente, sejam
finamente divididos.
A ABNT NBR 11578:1991 limita o conteúdo de fíler em 10% para os
cimentos Portland compostos, salientando que o material carbonático utilizado como
fíler deve ter no mínimo 85% de CaCO3.
42
4 PROGRAMA EXPERIMENTAL
A ação preventiva necessária para evitar danos decorrentes da reação
álcali-agregado está intimamente ligada ao grau de risco de sua ocorrência em
função das condições de exposição e do tipo de estrutura ou elemento de concreto
no qual o agregado vai ser empregado (ABNT NBR 15577-1:2008).
Assim, para estruturas provisórias ou quando a possibilidade de ocorrência
da RAA for desprezível, é desnecessária qualquer ação preventiva. Quando as
condições ambientais que poderão estar exposta a estrutura ou elemento de
concreto, bem como seu tipo indicar risco mínimo de ocorrência, as ações
preventivas também devem ser fortes. A classificação da ação preventiva necessária
para a mitigação da RAA deve ser indicada pelo responsável técnico da obra (ABNT
NBR 15577-1:2008).
Para avaliar a atenuação da reação álcali-sílica, foram utilizadas como
adições minerais: fíler, metacaulim, sílica ativa, cinza de casca de arroz, pó de
quartzo e resíduo cerâmico, este último em três finuras. Entre estas adições
minerais, o fíler calcário e o pó de quartzo (também chamado de fíler quartzoso), são
materiais inertes, o metacaulim, a cinza de casca de arroz e a sílica ativa são
adições reconhecidamente pozolânicos e o material cerâmico que ainda não possui
classificação referente à pozolanicidade. Para os ensaios de avaliação da reação
álcali-agregado, utilizaram-se os procedimentos sugeridos pela ABNT NBR 15577-
4:2008 - Determinação da expansão em barras de argamassa pelo método
acelerado.
A análise petrográfica é o primeiro passo na investigação das
potencialidades reativas do agregado, pois fornece informações sobre a composição
mineralógica, ou seja, a presença ou não de constituintes do agregado suscetíveis
aos álcalis do cimento e seu porcentual.
A decisão do uso do agregado e, eventualmente, de medidas mitigadoras
estabelecidas na ABNT NBR 15577:2008, conforme fluxograma da FIGURA 16 deve
considerar a análise de risco.
43
FIGURA 16 – Fluxograma geral para uso do agregado em concreto (ABNT NBR 15577-1:2008)
Após a análise petrográfica do agregado, deve-se realizar o ensaio
acelerado em barras de argamassa, conforme prescreve a ABNT NBR 15577-
4:2008. Quando o resultado obtido nesse ensaio indicar expansão menor que 0,10%
aos 16 dias, o agregado pode ser considerado potencialmente inócuo para uso em
concreto (FIGURA 17). Caso a expansão obtida no ensaio acelerado seja maior ou
igual que 0,19% aos 30 dias, o agregado é considerado potencialmente reativo
nesse ensaio (FIGURA 18).
44
FIGURA 17 - Fluxograma da avaliação da eficiência de materiais inibidores da reação
(ABNT NBR 15577-1:2008)
45
FIGURA 18 - Fluxograma para a classificação laboratorial do agregado quanto a reação álcali-agregado (ABNT NBR 15577-1:2008)
A influência das adições minerais foi avaliada com a confecção de 54 corpos
de prova, divididos da seguinte forma: 6 corpos de prova sem adição, ou seja com
100% de cimento como aglomerante, 48 corpos de prova com substituição de 10%
do aglomerante pelas adições minerais: filer calcário, sílica ativa, cinza de casca de
arroz, metacaulim, pó de quartzo e resíduo de material cerâmico, sendo utilizados 6
corpos de prova para cada adição.
4.1 MATERIAIS
4.1.1 Cimento
O cimento utilizado para pesquisa foi do tipo Portland CP V ARI (Alta
Resistência Inicial), pois este é o mais utilizado em ensaios que visam medir a
46
reatividade dos agregados, sendo o cimento com o menor teor de adições em
fábrica, permitindo avaliar o efeito da presença das adições.
Este aglomerante satisfaz aos critérios expostos na NBR 5733:1991; finura
de 4.266 cm2/g, conforme preconiza a ABNT NBR NM 76:1998; equivalente alcalino
total expresso em Na2Oeq de 0,73, determinado de acordo com a ABNT NBR NM
17:2012 e expansão em autoclave igual a 0,50 mm, determinada pelo método
prescrito pela ASTM C 151:2009. A massa específica do cimento é 3,13 g/cm3.
Os dados de caracterização do cimento foram fornecidos pelo fabricante
(ITAMBÉ). A TABELA 1 apresenta a caracterização físico-química do cimento.
TABELA 1 – Características físico-químicas do cimento Portland CP V – ARI.
Análise química
Cao (%)
SiO2 (%)
Al2O3 (%)
Fe2O3 (%)
MgO (%)
SO3 (%)
CaO livre (%)
Perda Fogo (%)
Resíduo Insolúvel (%)
Equivalente Alcalino (%)
59,72 18,34 4,12 2,52 5,35 3,05 1,49 3,20 0,63 0,62
Análise física
Expansão Quente (mm)
Início Pega
(h)
Fim Pega
(h)
Consistência Normal
(%)
Blaine cm
2/g
# 200 (%)
# 325 (%)
1 dia (MPa)
3 dias (MPa)
7 dias (MPa)
28 dias (MPa)
0,50 02:15 03:00 27,6 4.370 0,10 2,80 23,40 37,60 42,70 51,10
4.1.2 Adições minerais
As adições minerais utilizadas são o fíler calcário, a sílica ativa, a cinza de
casca de arroz, o metacaulim, o pó de quartzo e o resíduo de material cerâmico. A
TABELA 2 mostra os valores de massa especifica e área específica destas adições.
Segundo a NBR 15577-4:2008, a quantidade de cimento para o ensaio deve
ser de 440 g e a soma das várias finuras do agregado, 990 g, para uma relação a/c
de 0,47. Para este estudo, foram duplicadas as quantidades de materiais e
adicionados 20% para eventuais perdas, buscando-se obter 6 barras de argamassa,
sendo substituídos 10% da massa de cimento para cada uma das adições.
47
TABELA 2 - Massa específica e área específica BLAINE das adições minerais
Adições minerais Massa específica
Área específica BLAINE
(g/cm3) (cm2/g)
ATIVAS
Cinza de casca de arroz 2,12 6960
Sílica ativa 2,18 7180
Metacaulim 2,50 4740
INERTE Fíler calcário 2,70 7600
Pó de quartzo 2,60 7950
DÚVIDA
Resíduo cerâmico 0,5h 2,60 2710
Resíduo cerâmico 1h 2,63 3300
Resíduo cerâmico 1,5h 2,65 4940
Para os resíduos cerâmicos, ainda não há uma classificação no que diz
respeito à pozolanicidade do material, esta dúvida será resolvida com os ensaios de
atividade pozolânica com cimento.
4.1.2.1 Metacaulim
O metacaulim utilizado para a realização desta pesquisa é fabricado pela
Metacaulim do Brasil. De acordo com o fabricante, sua finura # 325 (via úmida) é
menor do que 1,0% e a área específica maior do que 300.000 cm²/g. Para se ter
uma ideia de comparação, o cimento CPV ARI tem área específica da ordem de
4.476 cm2/g, ou seja, o metacaulim utilizado tem finura muito maior do que este tipo
de cimento que é o cimento mais fino do mercado brasileiro. Outras características
do material podem ser vistas na TABELA 3.
TABELA 3 - Características físicas e químicas do Metacaulim fornecidas pelo fabricante.
Características Físicas e Químicas
Teor de SiO2 51%
Teor de Al2O3 41%
Área específica > 300.000 cm2/g
Formato da partícula Prismático
Massa específica < 260 kg/m3
48
4.1.2.2 Sílica ativa
A sílica ativa utilizada é fabricada pela Tecnosil e foi doada pela empresa
para a realização desta pesquisa. De acordo com o fabricante, suas características
físicas e químicas são descritas na TABELA 4.
TABELA 4 - Características físicas e químicas da Sílica Ativa fornecidas pelo fabricante.
Características Físicas e Químicas
Teor de SiO2 > 90%
Área específica 190.000 cm2/g
Formato da partícula Esférico
Massa unitária não densificada < 350 kg/m3
Massa unitária densificada > 350 kg/m3
4.1.2.3 Cinza de casca de arroz
A cinza de casca de arroz é proveniente da combustão controlada em
caldeira com leito fluidizado na Geradora de Energia Elétrica Alegrete (GEEA),
sendo os dados da TABELA 5 disponibilizados pelo fornecedor.
TABELA 5 - Composição química da sílica de casca de arroz.
Composição Química Teor em Massa (%)
Perda ao fogo 3,00
Dióxido de silício 93,77
Óxido de alumínio 0,19
Óxido de ferro 0,20
Óxido de cálcio 0,78
Óxido de magnésio 0,25
Óxido de sódio 0,08
Óxido de potássio 1,35
Trióxido de enxofre 0,03
Pentóxido de fósforo 0,36
Óxido de manganês 0,25
Dióxido de titânio nd
49
4.1.2.4 Filer calcário
O fíler calcário utilizado é proveniente da fábrica Itaú de Minas da Votorantim
Cimentos, sendo este material utilizado na produção de cimentos e argamassas
nesta fábrica. O material não é analisado quimicamente, a fábrica possui histórico da
rocha, porém esse resultado não é fornecido. O material está em processo de
caracterização.
4.1.2.4 Pó de quartzo
O pó de quartzo utilizado neste estudo é comercialmente chamado de Sílica
Malha 325 e foi disponibilizado pela Mineração Jundu por doação para fins de
pesquisa para a Universidade Federal do Paraná. O produto é extraído e beneficiado
na cidade de Araguari, interior do estado de São Paulo. Suas características
químicas são descritas na TABELA 6.
TABELA 6 - Análise química e índice de umidade do pó de quartzo fornecido pela Mineração
Jundu.
Elemento Unidade Resultado
Umidade % 0, 020
Perda ao fogo % 0, 130
Teor de SiO2 % > 99, 000
Teor de Fe2O3 % < 0, 050
Teor de Al2O3 % < 0, 300
Teor de TiO2 % < 0, 035
4.1.2.5 Material cerâmico
O material cerâmico utilizado é oriundo de blocos cerâmicos (tijolos de
cerâmica vermelha) provenientes da região de Prudentópolis. Posteriormente eles
foram moídos em moinho de martelo até passarem pela peneira 4,8 mm (peneira
n.4) e depois levados para o moinho de bolas nos tempos determinados: 0,5; 1 e 1,5
hora.
Desta forma, as amostras de cerâmica foram as seguintes:
50
0,5h: material cerâmico moído por 0,5h;
1h: material cerâmico moído por 1h;
1,5h: material cerâmico moído por 1,5h;
4.1.3 Agregados
O material escolhido para o experimento foi caracterizado por Tiecher (2005)
e utilizado por Valduga (2008), sendo granito proveniente de rocha potencialmente
reativa, com expansão entre 0,1% e 0,19% aos 16 dias, de acordo com
especificações da ASTM C 1260:2001, proveniente da região de Curitiba-PR.
(FIGURA 19).
FIGURA 19 - Agregado utilizado para o ensaio
O agregado utilizado foi processado com o mínimo de britagem necessária,
utilizando-se o aparelho de Abrasão Los Angeles da Universidade Estadual de Ponta
Grossa – UEPG (FIGURA 20). Desta forma, foram obtidas as frações em massa de
agregados requeridas na ABNT NBR 15577-4:2008, que são os materiais retidos
nas peneiras: 2,36mm, 1,18mm, 0,60mm, 0,30mm e 0,15mm.
51
FIGURA 20 - Britador Los Angeles (mesmo modelo utilizado para a britagem dos materiais)
4.2 PROCEDIMENTOS DE ENSAIOS
O trabalho foi baseado em dois ensaios, o primeiro teve o objetivo de
analisar se os materiais em questão se enquadravam como pozolânicos, segundo a
norma ABNT NBR 5752:2012, medindo seu índice de atividade pozolânica, e o
segundo, para medir o seu potencial de mitigação da RAA, segundo a NBR 15577-
4:2008.
4.2.1 Índice de atividade pozolânica (IAP) com cimento Portland (NBR 5752:2012)
A determinação do IAP com cimento Portland requer, no estado fresco, um
índice de consistência pré-estabelecido (225 ± 5 mm), resultando em variados
volumes de água de mistura entre as argamassas, de acordo com os diferentes tipos
de adições minerais utilizados. A TABELA 7 apresenta as proporções de mistura das
argamassas, em massa, para a mistura de referência e para os diferentes tipos de
adições minerais.
52
TABELA 7 - Proporção de mistura das argamassas e relação água/sólidos
1 Areia normal brasileira (NBR 7214/2012): 234 gramas de cada fração granulométrica.
2 Relação água/sólidos: quociente entre a massa de água e a soma das massas de cimento Portland
e adição mineral contidas na argamassa – água/(cimento Portland + adição mineral).
A quantidade de material pozolânico para o ensaio é definido através da
seguinte equação:
Onde:
QMP = Quantidade de material pozolânico.
= Massa específica do cimento, determinada de acordo com a ABNT
NBR NM 23.
= Massa específica do material pozolânico determinada de acordo com a
ABNT NBR NM 23.
Para este ensaio foi preparada uma argamassa de referência que contém
apenas cimento Portland e mais uma para cada adição em teste de modo a se ter
35% do volume absoluto de cimento substituído pelo material pozolânico. Foi
realizada a moldagem de três corpos de prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro por
100 mm de altura para cada argamassa e esta norma também foi tomada como
referência para definição das proporções dos materiais empregados.
REFERÊNCIA Cimento CP V – ARI 312 ------ 150,0 0,48
Cinza de casca de
arroz74 181,9 0,66
Sílica ativa 76,1 210,0 0,75
Metacaulim 87,2 201,0 0,69
Fíler calcário 94,2 159,0 0,54
Fíler quartzoso 90,7 171,0 0,58
Adições ativas
Adição inerte
202,8936
Argamassas
Massa dos materiais (g) Relação
Água/Sólidos2
(g/g)CimentoAreia
normal1
Adição
mineralÁgua
Equação 1 - Quantidade de material pozolânico
53
Após a moldagem, os corpos de prova foram curados nos próprios moldes
durante 24 ± 0,5 h a temperatura de 23 ± 2ºC e durante 27 dias a temperatura de 38
± 2°C. A ruptura à compressão dos corpos de prova foi realizada aos 28 dias.
Os corpos-de-prova foram rompidos aos 28 dias e comparados com
resistência à compressão da argamassa de referência. Para se constatar a
pozolanicidade do material, a ABNT NBR 5752:2012 preconiza que a argamassa
com 35% de substituição de cimento por adição deve ter resistência à compressão
maior ou igual a 75% da resistência à compressão da argamassa de referência (sem
substituição).
4.2.2 Determinação da reatividade álcali-sílica potencial de acordo com a ABNT
NBR 15577-4:2008
O experimento foi realizado de acordo com a ABNT NBR 15577-4:2008 -
Determinação da expansão em barras de argamassa pelo método acelerado. O
experimento foi realizado no Laboratório de Durabilidade do Concreto (DURACON)
do Departamento de Construção Civil da Universidade Federal do Paraná – UFPR.
As quantidades de cimento e de adições encontram-se expostas na TABELA
8.
TABELA 8 - Dosagem dos materiais utilizados
Dosagem de materiais
Material Quantidade g Porcentagem
Cimento CP V ARI 950,4 -
Adição Mineral (Filer calcário, sílica ativa,
cinza de casca de arroz e metacaulim) 105,6 -
Água 0,47 496,32 -
Agregado retido #2,36mm 237,6 10%
Agregado retido #1,18mm 594 25%
Agregado retido #0,60mm 594 25%
Agregado retido #0,30mm 594 25%
Agregado retido #0,15mm 356,4 15%
54
O ensaio acelerado de barras de argamassa, preconizado pela ABNT NBR
15577-4:2008, sem dúvida é o método mais difundido e utilizado em todo o mundo.
As barras de argamassa de 2,5 x 2,5 x 28,5 cm são confeccionadas com uma
relação água/cimento fixa de 0,47 e, após um período inicial de cura em estufa por
24h, as barras são imersas em solução de hidróxido de sódio (NaOH – 1N),
mantendo-se a uma temperatura de 80ºC durante pelo menos 16 dias (FIGURA 21).
Isto com o objetivo de simular as piores condições de submissão do agregado
(ANDRADE, 2007).
a) Banho
termorregulador
b) Barras de argamassa
acomodadas no banho
FIGURA 21 - Recipiente de Armazenamento das Barras de Argamassa.
O resultado deste ensaio pode ser interpretado através dos seguintes limites
de expansão (ANDRADE, 2007):
• Expansões inferiores a 0,10% aos 16 dias de idade indicam um
comportamento inócuo do agregado na maioria dos casos;
• Expansões superiores a 0,10% e inferiores a 0,19% aos 30 dias de idade,
indicam um comportamento potencialmente reativo;
• Expansões superiores a 0,19% aos 30 dias de ensaio indicam um
comportamento reativo do agregado.
O mecanismo para medição das expansões geradas pela reação deletéria
pode ser observado na FIGURA 22.
55
FIGURA 22 - relógio comparador de comprimento
Os procedimentos de misturas das argamassas seguiram as
recomendações da norma já citada, no que diz respeito à ordem de mistura dos
materiais, ao tempo de mistura, à moldagem das barras de argamassa, aos
procedimentos de cura inicial e desforma das barras.
As barras ficaram imersas, em todo o período de ensaio, em um banho
termorregulador com temperatura controlada e mantida em 80±2ºC, em solução de
NaOH p.a., na concentração de 40,0 g para cada litro de água destilada. Sendo
retiradas, feitas as medições e colocadas novamente no banho termorregulador
dentro do período máximo de 10 minutos.
A ABNT NBR 15577-4:2008 recomenda leituras iniciais, nas idades de 16
dias e 30 dias. Mas, visando uma avaliação mais completa das leituras de expansão
nas barras, foram realizadas leituras duas vezes por semana, incluindo o 16º e o 30º
dias.
O aparelho utilizado para medida foi um relógio comparador de
comprimento, representado na FIGURA 22, capaz de medir variações totais de 5,0
mm e precisão de 0,001 mm.
O cálculo da variação do comprimento dos corpos de prova é realizado
através da seguinte equação:
56
Onde:
Li – leitura inicial do comprimento dos corpos-de-prova (mm);
Lxi – demais leituras do comprimento, feitas em intervalos de tempo
predeterminados pela norma (mm);
Equação 2 - Cálculo da variação do comprimento das barras de argamassa
57
5 RESULTADOS
5.1 ÍNDICE DE ATIVIDADE POZOLÂNICA COM CIMENTO
No ensaio que determina o índice de atividade pozolânica em um
determinado material cimentício, têm-se como indicador a resistência à compressão,
comparando os resultados de ruptura dos corpos de prova de referência com
aqueles com substituição de parte do cimento pelas adições. O material será
considerado pozolânico, se o percentual de resistência à compressão for igual ou
superior a 75% do resultado da série de referência (ABNT NBR 5752:2012).
A TABELA 9 apresenta os valores obtidos de resistência à compressão no
ensaio de índice de atividade pozolânica com cimento para as adições minerais:
cinza de casca de arroz, sílica ativa, metacaulim, fíler calcário e fíler quartzoso. Os
materiais cerâmicos juntamente com a repetição do ensaio para o metacaulim estão
apresentados na TABELA 10.
TABELA 9 – Resultado resistência à compressão - IAP cimento
Argamassas 28 dias (MPa)
CP 1 CP 2 CP 3 Média
Cimento CP V – ARI 39,5 42,1 41,6 41,1
Cinza de casca de arroz 36,7 40,9 32,9 36,8
Sílica ativa 29,6 34,9 33,9 32,8
Metacaulim 20,7 16,2 18,1 18,3
Fíler calcário 23,2 23,5 23 23,2
Fíler quartzoso 24 23 22,4 23,1
TABELA 10– Resultado resistência à compressão - IAP cimento
Argamassas 28 dias (MPa)
CP 1 CP 2 CP 3 Média
Cimento CP V – ARI 44,0 43,6 44,3 44,0
Metacaulim 35,1 36,5 37,3 36,3
Resíduo cerâmico t=0,5h 24,2 24,8 23,9 24,3
Resíduo cerâmico t=1,0h 27,1 25,5 24,5 25,7
Resíduo cerâmico t=1,5h 29,6 30,4 31,0 30,3
58
A FIGURA 23 representa um gráfico, para as argamassas com cada tipo de
adição, para a verificação do índice de atividade pozolânica.
O metacaulim, uma adição considerada de elevada reatividade, não foi
classificada como uma pozolana no primeiro ensaio, segundo a NBR 5752:2012,
apresentando um resultado inferior ao filer calcário testado, portanto, para a
comprovação destes resultados o ensaio foi refeito. Por outro lado, os demais
resultados estão dentro do esperado, que é o enquadramento da sílica ativa e da
cinza de casca de arroz como materiais pozolânicos, o fíler calcário e o fíler
quartzoso como materiais inertes.
FIGURA 23 - Índice de atividade pozolânica com cimento das adições minerais
No segundo ensaio onde foram realizados ensaios com os resíduos
cerâmicos, com as três finuras e a repetição do ensaio com o metacaulim, assim
obtiveram-se os resultados apresentados no gráfico da FIGURA 24.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
100 %CIMENTO
FILERCALCÁRIO
SILICA ATIVA CINZA DECASCA DE
ARROZ
METACAULIM FILERQUARTZOSOR
ES
IST
ÊN
CIA
À C
OM
PR
ES
SÃ
O (
MP
a)
ADIÇÕES MINERAIS
ÍNDICE DE ATIVIDADE POZOLÂNICA
75% de 41,1MPa
59
FIGURA 24 - Índice de atividade pozolânica com cimento das adições minerais
Neste segundo ensaio, o resultado da adição metacaulim demonstrou o seu
enquadramento como material pozolânico e para os resíduos cerâmicos, os
resultados apontam para um material inerte, mas pode-se observar que quanto
menor a finura o material mais ele se aproxima de um material pozolânico.
5.2 MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-SÍLICA
De acordo com a ABNT NBR 15577-4:2008, os resultados devem ser
apresentados no relatório contendo as tabelas e gráficos com a evolução da
expansão média percentual das barras de argamassa obtidos nas idades avaliadas,
incluindo sempre a idade de 16 dias e 30 dias.
Todas as barras foram moldadas seguindo o mesmo método, descrito na
metodologia, e ensaiadas exatamente da mesma maneira, com leituras nas mesmas
idades e submetidas às mesmas condições de estocagem e leitura. Isto para evitar a
interferência de outros fatores nos resultados de expansão que não aqueles que se
desejava analisar.
A principal característica que pode ser observada foi a presença de poros
contendo um material esbranquiçado em todas as amostras, também foi observado
quadro de exsudação do gel proveniente da reação álcali-sílica, visível a olho nu
conforme mostrado na FIGURA 25.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
100 % CIMENTO METACAULIM RESÍDUOCERÂMICO t=0,5h
RESÍDUOCERÂMICO t=1h
RESÍDUOCERÂMICO t=1,5h
RE
SIS
TÊ
NC
IA À
CO
MP
RE
SS
ÃO
(M
Pa)
ADIÇÕES MINERAIS
ÍNDICE DE ATIVIDADE POZOLÂNICA
75% de 44,0 MPa
60
FIGURA 25 – Poros contendo material esbranquiçado
Cabe salientar aqui que as condições de classificação da ABNT NBR
15577:2008 - limites de expansão de 0,1% aos 16 dias e 0,19% aos 30 dias, são
válidas somente para as condições de moldagem previstas na norma, ou seja,
relação a/c 0,47, e idade de referência de 16 dias e 30 dias. Entretanto, para fins
comparativos, neste trabalho foram consideradas, adicionalmente, a evolução da
expansão até 60 dias.
Nas tabelas (TABELA 11 até TABELA 20) contidas nos Anexos, são
apresentados os resultados do ensaio acelerado para cada uma das adições
minerais.
Para poder analisar mais detalhadamente as expansões nas idades de
ensaio indicadas pelo método descrito na ABNT NBR 15577:2008 (16 e 30 dias),
são apresentados inicialmente gráficos individuais (FIGURA 26 até a FIGURA 34) da
evolução das expansões de cada adição mineral, em comparação com a amostra de
referência, para os quais são exibidas as leituras até os 60 dias de idade.
61
FIGURA 26 - Evolução da expansão média das barras de argamassa, com adição de fíler calcário e 100% de cimento.
FIGURA 27 - Evolução da expansão média das barras de argamassa, com adição de sílica ativa e 100% de cimento.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% Cimento Filer calcário
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Sílica ativa
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
62
FIGURA 28 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de cinza de casca de arroz e 100% de cimento.
FIGURA 29 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de metacaulim e 100% de cimento.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Cinza de casca de arroz
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Metacaulim
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
63
FIGURA 30 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de pó de quartzo e 100% de cimento.
FIGURA 31 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de resíduo cerâmico com tempo de moagem de 30 min e 100% de cimento.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Pó de quartzo
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Resíduo cerâmico t=30min
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
64
FIGURA 32 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de resíduo cerâmico com tempo de moagem de 60 min e 100% de cimento.
FIGURA 33 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com adição de resíduo cerâmico com tempo de moagem de 90 min e 100% de cimento.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Resíduo cerâmico t=60 min
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Tempo (dias)
100% cimento Resíduo cerâmico t=90 min
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
65
FIGURA 34 - Evolução da expansão média das barras de argamassa com 100 % de cimento comparado com substituição de 10 % do cimento pelas adições minerais
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ex
pan
sã
o (
%)
Tempo (dias)
100% CIMENTO FILER SILICA ATIVA
CINZA DE CASCA DE ARROZ METACAULIM PÓ DE QUARTZO
RESÍDUO CERÂMICO t=30min RESÍDUO CERÂMICO t=60min RESÍDUO CERÂMICO t=90min
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
66
Verifica-se nos gráficos das FIGURAS 26 até 34, que as amostras com
100% de cimento alcançaram valores superiores a 0,1% de expansão aos 16 dias,
indicando que o agregado utilizado é potencialmente reativo.
Para uma avaliação mais precisa da influência das adições minerais na
mitigação da Reação Álcali-Agregado, fez-se necessário a construção de gráficos
com as idades de 16 e 30 dias, previstas na norma já citada (FIGURAS 35 e 36).
FIGURA 35 - Expansão das barras de argamassa aos 16 dias
Os gráficos mostram que a cinza de casca de arroz elevou de forma
considerável a expansão por RAA, em comparação com a série de referência. Esta
é uma constatação que está de acordo com estudo prévio de Zerbino et al. (2012),
onde este tipo de adição também apresentou tendência a elevar o risco de
ocorrência de reação álcali-sílica.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
Ex
pa
ns
ão
(%
)
Adições minerais
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO AOS 16 DIAS
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
67
FIGURA 36 - Expansão das barras de argamassa aos 30 dias
Segundo o estudo apresentado por Furnas (1997), foi substituído
parcialmente o cimento alto-forno contendo em torno de 35% de escória moída, por
20% e 30% de cinza de casca de arroz. Com esta proporção de substituição e tipo
de cimento, os resultados foram satisfatórios para a mitigação da reação álcali-sílica.
Os resíduos de cerâmica vermelha também mostram uma tendência de
elevação da expansão por RAA, se comparado com a série de referencia, sem
adição.
Analisando a série de referência das FIGURAS 35 e 36, verifica-se que o
agregado pode ser reativo, pois segundo a ABNT NBR 15577-1:2008 expansões
entre 0,10% e 0,19% indicam a possibilidade do agregado ter comportamento
potencialmente reativo, sendo necessárias investigações complementares, com
outros tipos de ensaio. Também de acordo com as FIGURAS 35 e 36, nota-se uma
tendência à redução da expansão por reação álcali-sílica para as barras com
adições minerais filer, sílica ativa e metacaulim, não apresentando resultados
satisfatórios para a cinza de casca de arroz, pó de quartzo, e resíduo cerâmico com
os três tipos de moagem.
De acordo com a ABNT NBR 15577-1:2008, valores superiores a 0,19% de
expansão aos 30 dias há a necessidade de estudos complementares para a
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400E
xp
an
são
(%
)
Adições minerais
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO AOS 30 DIAS
POTENCIALMENTE REATIVA
INÓCUA
REATIVA
68
identificação e comprovação dos valores de expansão obtidos, pois desta forma a
argamassa tornou-se potencialmente reativa, processo que ocorreu com a cinza de
casca de arroz e o resíduo cerâmico.
5.3 COMPARAÇÃO ENTRE RESULTADOS
Na comparação entre a expansão das barras de argamassa aos 30 dias, em
função da resistência à compressão do ensaio de IAP com cimento, segundo a
ABNT NBR 5752:2012 (FIGURA 37), não houve uma correlação elevada de
resultados (R2 = 0,2123). Isso indica que o índice de atividade pozolânica por si só
não é um fator de balizamento para indicar que uma adição mineral é indicada ou
não para ser empregada como agente de mitigação da reação álcali-sílica. Como
mostrado por Zerbino et al. (2012), o tamanho das partículas da adição e o seu teor
de substituição podem influenciar na inibição ou desenvolvimento da reação álcali-
sílica.
Sugere-se que estudos adicionais sejam realizados para melhor investigar
este fator, buscando-se inclusive um aumento significativo na quantidade de corpos
de prova buscando-se um espaço amostral maior.
Um fator que contribui para a baixa correlação entre os resultados está no
fato de que no caso do ensaio de índice de atividade pozolânica a consistência é
fixada e a quantidade de água varia de uma argamassa para outra. Já no caso do
ensaio acelerado de RAA empregado neste estudo, a relação a/c é fixada e a
consistência da argamassa varia.
69
FIGURA 37 - Correlação entre a expansão das barras aos 30 dias e resistência à
compressão do ensaio de IAP com cimento segundo a NBR 5752:2012.
R² = 0,2123
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350
Resis
tên
cia
à c
om
pre
ssão
(M
Pa
)
Expansão (%)
Correlação expansão/resistência à compressão
70
6 CONCLUSÕES
Os resultados obtidos permitem as seguintes conclusões.
Os resultados sobre o índice de atividade pozolânica indicaram valores que
comprovam a cinza de casca de arroz, o metacaulim e a sílica ativa como
pozolanas, o fíler calcário, o pó de quartzo e os resíduos cerâmicos nas finuras
consideradas como materiais inertes.
A utilização do método acelerado prescrito na ABNT NBR 15577:2008 é uma
boa ferramenta para investigação da reação álcali-agregado, pois agiliza a obtenção
de resultados, facilitando sobremaneira a escolha de uma material adjuvante para
inibir a expansão.
O agregado utilizado com 100% de cimento possui expansividade aos 16 dias
de 0,1% e aos 30 dias de 0,15%, valores que caracterizam por norma o agregado
como potencialmente deletério.
Os ensaios pelo método acelerado demonstraram que a adição de 10% de
sílica ativa como substituição parcial do cimento foi a opção mais efetiva em mitigar
a reação álcali-sílica ao longo do tempo.
A cinza de casca de arroz apresentou valores indicativos de elevação da
tendência de ocorrência da reação álcali-sílica, mesmo sendo uma adição de
elevada atividade pozolânica. Uma investigação física e química desta adição para
afirmar com mais exatidão os motivos para tais resultados é recomendação para
trabalhos futuros.
As adições de cerâmica mostraram tendência de elevar a expansão devido a
reação álcali-agregado, uma possível justificativa é o material não ser pozolânico.
O fato de uma adição apresentar atividade pozolânica não é garantia de
capacidade de ser um agente mitigador da reação álcali-sílica. Deve-se salientar
que, na substituição parcial do cimento, diminui-se a quantidade de álcalis
disponíveis para reagir, reduzindo-se consequentemente a expansão provocada
pela reação álcali –agregado.
71
7 REFERÊNCIAS
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vermelha como substituição Pozolânica em argamassas e concretos. Dissertação. Universidade Federal da Paraíba. Paraíba, 2005.
ZERBINO, R.; GIACCIO, G.; BATIC, O. R.; ISAIA, G. C. Alkali–silica reaction in
mortars and concretes incorporating natural rice husk ash. Construction and Building Materials. Nº 36, 796-806, 2012.
76
ANEXOS
TABELA 11 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 100% de cimento Portland
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
100 % Cimento (medida da face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
3 0,113 0,122 0,128 0,130 0,106 0,129 0,121 0,043
6 0,151 0,163 0,173 0,178 0,166 0,129 0,160 0,056
8 0,168 0,179 0,183 0,119 0,176 0,209 0,172 0,060
10 0,165 0,179 0,202 0,252 0,233 0,235 0,211 0,074
13 0,270 0,327 0,528 0,288 0,275 0,273 0,327 0,115
15 0,269 0,342 0,536 0,304 0,309 0,290 0,342 0,120
20 0,345 0,032 0,603 0,372 0,369 0,356 0,346 0,121
22 0,297 0,047 0,623 0,388 0,408 0,369 0,355 0,125
27 0,403 0,084 0,671 0,442 0,436 0,422 0,410 0,144
30 0,437 0,095 0,656 0,479 0,453 0,450 0,428 0,150
34 0,485 0,165 0,740 1,141 0,514 0,492 0,590 0,156
37 0,497 0,183 0,518 0,520 0,553 0,511 0,464 0,163
41 0,532 0,211 0,525 0,559 0,560 0,541 0,488 0,171
45 0,528 0,203 0,523 0,559 0,561 0,529 0,484 0,170
51 0,601 0,266 0,581 0,621 0,614 0,588 0,545 0,191
59 0,612 0,281 0,611 0,653 0,650 0,613 0,570 0,200
66 0,659 0,337 0,676 0,718 0,761 0,666 0,636 0,223
77
TABELA 12 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de fíler calcário
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
Filer (medida da face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6I MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
3 0,115 0,140 0,119 0,130 0,114 0,098 0,119 0,042
6 0,162 0,173 0,146 0,156 0,142 0,098 0,146 0,051
8 0,178 0,185 0,167 0,169 0,173 0,132 0,167 0,059
10 0,234 0,230 0,210 0,213 0,206 0,166 0,210 0,074
13 0,183 0,222 0,222 0,332 0,245 0,128 0,222 0,078
15 0,278 0,283 0,261 0,261 0,261 0,222 0,261 0,092
20 0,330 0,336 0,318 0,321 0,322 0,280 0,318 0,112
22 0,337 0,345 0,324 0,331 0,474 0,135 0,324 0,114
27 0,385 0,390 0,374 0,385 0,525 0,186 0,374 0,131
30 0,401 0,423 0,396 0,401 0,545 0,211 0,396 0,139
34 0,449 0,457 0,441 0,450 0,595 0,256 0,441 0,155
37 0,462 0,466 0,455 0,469 0,608 0,271 0,455 0,160
41 0,499 0,485 0,476 0,478 0,626 0,293 0,476 0,167
45 0,489 0,483 0,475 0,484 0,622 0,295 0,475 0,167
51 0,553 0,572 0,538 0,539 0,678 0,347 0,538 0,189
59 0,568 0,563 0,551 0,557 0,701 0,367 0,551 0,193
66 0,625 0,617 0,606 0,611 0,757 0,421 0,606 0,213
TABELA 13 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de sílica ativa
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
Sílica Ativa (medida da face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
3 0,142 0,075 0,080 0,093 0,055 0,078 0,087 0,031
5 0,116 0,102 0,116 0,057 0,087 0,078 0,093 0,033
8 0,135 0,115 0,121 0,068 0,067 0,113 0,103 0,036
10 0,111 0,098 0,124 0,068 0,064 0,113 0,096 0,034
15 0,148 0,133 0,145 0,126 0,073 0,131 0,126 0,047
17 0,155 0,139 0,151 0,127 0,069 0,122 0,127 0,054
22 0,182 0,164 0,182 0,171 0,163 0,163 0,171 0,060
25 0,212 0,195 0,194 0,175 0,108 0,164 0,175 0,061
29 0,252 0,237 0,233 0,215 0,146 0,208 0,215 0,076
32 0,271 0,264 0,259 0,243 0,180 0,240 0,243 0,085
36 0,311 0,289 0,295 0,276 0,216 0,270 0,276 0,097
40 0,304 0,282 0,309 0,277 0,212 0,278 0,277 0,097
46 0,387 0,359 0,371 0,351 0,287 0,351 0,351 0,123
54 0,423 0,386 0,409 0,382 0,315 0,378 0,382 0,134
61 0,502 0,461 0,496 0,461 0,393 0,453 0,461 0,162
78
TABELA 14 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de cinza de casca de arroz
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
CCA (medida da face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
3 0,132 0,147 0,140 0,148 0,147 0,155 0,145 0,051
5 0,202 0,221 0,223 0,210 0,220 0,155 0,205 0,072
8 0,356 0,374 0,375 0,416 0,373 0,346 0,373 0,131
10 0,306 0,573 0,651 0,611 0,554 0,520 0,536 0,188
15 0,686 0,689 0,763 0,688 0,721 0,624 0,695 0,244
17 0,740 0,759 0,831 0,737 0,785 0,676 0,755 0,265
22 0,799 0,820 0,899 0,813 0,851 0,743 0,821 0,288
25 0,841 0,863 0,940 0,877 0,890 0,778 0,865 0,303
29 0,913 0,927 1,010 0,904 0,959 0,845 0,926 0,325
32 0,946 0,969 1,040 0,938 0,981 0,877 0,959 0,336
36 1,008 1,019 1,099 0,993 1,045 0,927 1,015 0,356
40 1,026 1,052 1,110 1,014 1,065 0,951 1,036 0,364
46 1,102 1,126 1,198 1,094 1,149 1,038 1,118 0,392
54 1,159 1,187 1,249 1,140 1,193 1,084 1,169 0,410
61 1,246 1,261 1,337 1,229 1,287 1,170 1,255 0,440
TABELA 15 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de metacaulim
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE AGAMASSA
Metacaulim (medida da face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
3 0,138 0,125 0,190 0,133 0,168 0,151 0,151 0,053
4 0,158 0,145 0,143 0,128 0,169 0,149 0,149 0,052
7 0,184 0,174 0,199 0,169 0,197 0,185 0,185 0,065
9 0,195 0,178 0,144 0,168 0,192 0,175 0,175 0,062
14 0,232 0,215 0,202 0,224 0,236 0,222 0,222 0,078
16 0,249 0,231 0,214 0,242 0,256 0,238 0,238 0,084
21 0,298 0,281 0,264 0,293 0,313 0,290 0,290 0,102
24 0,346 0,328 0,312 0,334 0,360 0,336 0,336 0,118
28 0,373 0,354 0,344 0,366 0,394 0,366 0,366 0,128
31 0,388 0,368 0,368 0,388 0,416 0,386 0,386 0,135
35 0,429 0,414 0,400 0,420 0,450 0,423 0,423 0,148
39 0,437 0,412 0,405 0,419 0,438 0,422 0,422 0,148
45 0,486 0,467 0,460 0,462 0,507 0,476 0,476 0,167
53 0,499 0,486 0,486 0,485 0,508 0,493 0,493 0,173
60 0,563 0,546 0,547 0,552 0,589 0,559 0,559 0,196
79
TABELA 16 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de pó de quartzo
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
Pó de Quartzo (medida da face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
7 0,181 0,185 0,202 0,136 0,192 0,185 0,180 0,063
9 0,187 0,197 0,213 0,106 0,201 0,185 0,182 0,064
13 0,268 0,278 0,298 0,170 0,279 0,277 0,262 0,092
16 0,305 0,318 0,338 0,197 0,325 0,321 0,301 0,105
20 0,348 0,360 0,401 0,264 0,365 0,361 0,350 0,123
27 0,402 0,430 0,436 0,317 0,432 0,431 0,408 0,143
34 0,472 0,489 0,491 0,363 0,487 0,478 0,463 0,163
41 0,509 0,525 0,530 0,389 0,516 0,510 0,497 0,174
48 0,534 0,561 0,567 0,419 0,559 0,545 0,531 0,186
55 0,575 0,610 0,615 0,473 0,606 0,605 0,581 0,204
62 0,607 0,640 0,647 0,486 0,633 0,622 0,606 0,213
69 0,637 0,670 0,679 0,519 0,667 0,651 0,637 0,224
TABELA 17 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de material cerâmico com moagem = 30 min
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
Resíduo Cerâmico = 30min (face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
7 0,258 0,234 0,254 0,239 0,227 0,229 0,240 0,084
9 0,295 0,267 0,287 0,276 0,268 0,229 0,270 0,095
13 0,427 0,390 0,416 0,406 0,408 0,398 0,408 0,143
16 0,473 0,442 0,456 0,445 0,453 0,449 0,453 0,159
20 0,538 0,504 0,514 0,513 0,504 0,501 0,512 0,180
27 0,589 0,557 0,570 0,577 0,568 0,566 0,571 0,200
34 0,638 0,597 0,613 0,617 0,614 0,605 0,614 0,215
41 0,662 0,625 0,595 0,647 0,647 0,641 0,636 0,223
48 0,697 0,653 0,666 0,685 0,681 0,671 0,676 0,237
55 0,740 0,713 0,721 0,731 0,735 0,723 0,727 0,255
62 0,838 0,731 0,769 0,763 0,762 0,751 0,769 0,270
69 0,799 0,752 0,774 0,779 0,775 0,768 0,775 0,272
80
TABELA 18 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de Material Cerâmica com moagem = 60 min
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
Resíduo Cerâmico = 60min (face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
6 0,214 0,213 0,219 0,210 0,212 0,214 0,214 0,075
8 0,248 0,239 0,255 0,244 0,247 0,247 0,247 0,087
12 0,367 0,354 0,373 0,360 0,369 0,365 0,365 0,128
15 0,415 0,399 0,429 0,412 0,421 0,415 0,415 0,146
19 0,485 0,465 0,480 0,461 0,465 0,471 0,471 0,165
26 0,538 0,517 0,531 0,549 0,544 0,536 0,536 0,188
33 0,589 0,569 0,584 0,596 0,591 0,586 0,586 0,206
40 0,627 0,600 0,623 0,629 0,615 0,619 0,619 0,217
47 0,662 0,655 0,658 0,654 0,647 0,655 0,655 0,231
54 0,706 0,683 0,705 0,703 0,701 0,700 0,700 0,245
61 0,742 0,717 0,741 0,727 0,724 0,730 0,730 0,256
68 0,753 0,727 0,752 0,752 0,756 0,748 0,748 0,262
TABELA 19 - Expansões das barras de argamassa confeccionadas com 10% de Material Cerâmica com moagem = 90 min
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO DAS BARRAS DE ARGAMASSA
Resíduo Cerâmico = 90min (face menor de acordo com a ABNT NBR 15577-4)
DIAS CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 MÉDIA VARIAÇÃO DO
COMPRIMENTO
6 0,209 0,194 0,207 0,208 0,189 0,205 0,202 0,071
8 0,232 0,193 0,227 0,225 0,195 0,205 0,213 0,075
12 0,353 0,320 0,330 0,329 0,305 0,333 0,328 0,115
15 0,380 0,362 0,381 0,381 0,361 0,382 0,375 0,131
19 0,453 0,424 0,419 0,439 0,395 0,428 0,426 0,150
26 0,521 0,483 0,483 0,492 0,455 0,487 0,487 0,171
33 0,573 0,531 0,539 0,568 0,520 0,543 0,546 0,191
40 0,607 0,564 0,588 0,579 0,552 0,577 0,578 0,203
47 0,631 0,594 0,596 0,624 0,583 0,615 0,607 0,213
54 0,681 0,646 0,655 0,660 0,629 0,658 0,655 0,230
61 0,808 0,671 0,682 0,702 0,664 0,696 0,704 0,247
68 0,830 0,697 0,707 0,711 0,639 0,674 0,710 0,249
81
TABELA 20 - Resumo da média das expansões para todas as adições minerais utilizadas
Dias 100% CIMENTO FILERSILICA
ATIVA
CINZA DE
CASCA DE
ARROZ
METACAULIMPÓ DE
QUARTZO
RESÍDUO
CERÂMICO
t=30min
RESÍDUO
CERÂMICO
t=60min
RESÍDUO
CERÂMICO
t=90min
1 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
3 0,043 0,042 0,031 0,051 0,053
5 0,033 0,072
6 0,056 0,051 0,075 0,071
7 0,065 0,063 0,084
8 0,060 0,059 0,036 0,131 0,087 0,075
9 0,062 0,064 0,095
10 0,074 0,074 0,034 0,188
12 0,128 0,115
13 0,115 0,078 0,092 0,143
14 0,078
15 0,120 0,092 0,047 0,244 0,146 0,131
16 0,097 0,065 0,037 0,244 0,084 0,105 0,159 0,129 0,131
17 0,054 0,265
19 0,165 0,150
20 0,121 0,112 0,123 0,180
21 0,102
22 0,125 0,114 0,060 0,288
24 0,118
25 0,061 0,303
26 0,188 0,171
27 0,144 0,131 0,143 0,200
28 0,128
29 0,076 0,325
30 0,150 0,139 0,080 0,331 0,126 0,153 0,208 0,197 0,181
31 0,135
32 0,085 0,336
33 0,206 0,191
34 0,156 0,155 0,163 0,215
35 0,148
36 0,097 0,356
37 0,163 0,160
39 0,148
40 0,097 0,364 0,217 0,203
41 0,171 0,167 0,174 0,223
44
45 0,170 0,167 0,167
46 0,123 0,392
47 0,231 0,213
48 0,186 0,237
51 0,191 0,189
53 0,173
54 0,134 0,410 0,245 0,230
55 0,204 0,255
59 0,200 0,193
60 0,200 0,166 0,141 0,440 0,196 0,213 0,270 0,239 0,247
61 0,162 0,440 0,256 0,247
62 0,213 0,270
66 0,223 0,213
68 0,262 0,249
69 0,224 0,272
VARIAÇÃO DE COMPRIMENTO NAS BARRAS