Adições minerais

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

2. “... desde os primórdios até hoje em dia, o homem ainda faz ...” • ... uso de adições minerais • Em 1.500 a.C. os gregos faziam uso de cinzas vulcânicas • Hoje se faz uso de resíduos de outras indústrias • Escória de alto-forno • Escória de cobre • Resíduo de construção e demolição (RCD) • Beneficiamento de rochas ornamentais Produzidos e descartados em grandes quantidades Depositados em locais inadequados Risco elevado de contaminação do solo e das águas

3. PONTOS POSITIVOS • Redução da poluição gerada • Redução na quantidade de recursos naturais extraídos • Melhoria nas características técnicas do concreto • Modificações na estrutura interna da pasta Assim como para os aditivos... ... há a necessidade de adequação

4. Classificação das Adições Ação Físico-química Material Pozolânico Material Cimentante Filer • Material silicoso ou silico-aluminoso • Sozinho não possui propriedades cimentícias • Apresenta propriedade cimentante quando • Finamente dividido • Entra em contato com a umidade • Reagem com o hidróxido de cálcio Não necessita do hidróxido de sódio do cimento para formar produtos cimentante Hidratação lenta Material finamente dividido Inerte (sem atividade química) Tem efeito físico de empacotar a granulometria

5. Classificação das Adições PONTO CRÍTICO Saber se o material a ser usado é pozolânico • Ensaios de reatividade • Com cimento ou cal • NBR 5752 - método físico • NBR 5753 - método químico • Base dos métodos de ensaio físico • Comparar o desempenho da resistência à compressão de argamassas • Sem adição – argamassa de referência • Com adição • Base dos métodos de ensaio químico • Comparação da quantidade de Ca(OH)2

6. Efeitos Físicos e Químicos AÇÃO QUÍMICA • Depende da capacidade de reação do material com o hidróxido de cálcio • Valores limites para a caracterização do material • Mínimo • 70% de SiO2+Al2O3+Fe2O3 • Máximo • 5% de SO3 • 12% de perda ao fogo • 1,5 de Na2O

7. Efeitos Físicos e Químicos Ação Física Efeito microfiller Refinamento da estrutura de poros e dos produtos de hidratação Alteração da micro-estrutura da zona de transição

8. Efeitos Físicos e Químicos Ação Física Efeito microfiller • Aumento da densidade da mistura pelo preenchimento dos vazios • As partículas do material da adição devem ter diâmetro, no máximo, igual ao cimento

9. Efeitos Físicos e Químicos Ação Física Refinamento da estrutura de poros e dos produtos de hidratação • As partículas da adição podem servir como pontos de nucleação para produtos de hidratação; • Os cristais surgem não só das partículas de cimento; • Influencia a cinética da hidratação e os tipos de produtos de hidratação; • Restrição de espaço • muitos cristais pequenos ao invés de poucos cristais grandes.

10. Efeitos Físicos e Químicos Ação Física Alteração da micro-estrutura da zona de transição • As partículas finamente divididas interferem na movimentação das partículas de água; • Reduz ou elimina o acúmulo de água livre sob os agregados; • Efeito microfiler; • Restringe o tamanho dos cristais e a orientação dos cristais de hidróxido de cálcio junto ao agregado.

11. Efeitos Físicos e Químicos AÇÃO FÍSICA • Os efeitos impactam diretamente a zona de transição • Geram melhoras significativas • Redução da espessura • Redução no tamanho dos cristais • Aumentam o desempenho do concreto • Sob o ponto de vista mecânico • Sob o ponto de vista de durabilidade

12. Tipos de Adições Minerais

13. Tipos de Adições Minerais ROCHAS NATURAIS Necessitam apenas de moagem para serem aplicada Composições muito variadas • CLASSIFICAÇÃO • Função do principal componente químico capaz de reagir com o hidróxido de cálcio • Vidros vulcânicos • Tufos vulcânicos • Argilas ou folhelhos calcinados • Terra diatomácea

14. Tipos de Adições Minerais • Pozolana artificial, obtida por precipitação mecânica ou eletrostática dos gases de exaustão de estações alimentadas por carvão. • Suas partículas são esféricas, com diâmetros entre 1μm e 100μm, e têm finura elevada, normalmente entre 250 e 600m²/Kg. • Suas características são influenciadas, principalmente, por: • Natureza do carvão; • Modo de pulverização; • Operação da fornalha; • Processo de retirada por precipitação dos gases de exaustão; • Grau de classificação das partículas pelo sistema de exaustão.

15. Tipos de Adições Minerais Subproduto resultante da produção de ferro-silício e silício-metálico Produção média estimada de 180.000 ton/ano em 2005 Ação pozolânica Produz efeitos físicos e químicos na microestrutura do concreto Reage rapidamente com o hidróxido de cálcio

16. 1952: primeira utilização do subproduto da fabricação silício metálico e das ligas de ferro silício é relatada em por um pesquisador norueguês, Bernhardt; • Década de 70: começa a ser utilizada como material cimentício suplementar ao concreto, pela Escandinávia, chegando a América do Norte no início dos anos 80.

17. Composição química típica de algumas sílicas ativas Silício cinza Ferro-silício cinza Ferro-silício branco SiO2 93,7 87,3 90,0 Al2O3 0,6 1,0 1,0 CaO 0,2 0,4 0,1 Fe2O0,3 4,4 2,9 MgO 0,2 0,3 0,2 Na2O 0,2 0,2 0,9 K2O 0,5 0,6 1,3 Perda na queima 2,9 0,6 1,2

18. Principais propriedades físicas da sílica ativa Propriedade Descrição Tamanho médio Em média 100 vezes mais fino que o cimento Área específica De 15.000 m²/kg a 25.000 m²/kg Forma das partículas Esféricas Massa específica Da ordem de 2.200 kg/m³ Massa unitária Em torno de 600 kg/m³ para produto compactado ColoraçãoCinza

19. Descrição esquemática da formação da zona de transição (a) e (b) mistura contendo apenas cimento Portland, respectivamente antes e após a hidratação e (c) e (d) mistura contendo cimento Portland e sílica ativa, respectivamente antes e após as reações de hidratação e pozolânicas.

20. Tipos de Adições Minerais • Material aluminosilicoso decorrente da calcinação de alguns argilas • Ação pozolânica • Modificações na estrutura cristalina do material induzidas pela temperatura

21. Tipos de Adições Minerais Material obtido a partir da queima da casca de arroz para geração de calor no processo de beneficiamento do grão Ação pozolânica Desempenho depende do grau de controle no processo de queima Processos descontrolados geram cinzas de baixo valor pozolânico

22. Tipos de Adições Minerais Material não metálico proveniente da produção de ferro-gusa Produção média em 2004 – 11.375.000 ton Ação cimentante Tradicionalmente adicionada na produção de cimento

23. Tipos de Adições Minerais • Material fino e inerte • Constituídos de materiais naturais ou materiais inorgânicos processados • Influencia positivamente as propriedades do concreto • Trabalhabilidade • Massa específica • Permeabilidade • Exsudação

24. Efeito nas Propriedades do Concreto ESTADO FRESCO • Aspectos reológicos • Trabalhabilidade (coesão e viscosidade) • Exsudação e segregação são reduzidas • Consumo de água • Depende • da superfície específica • da quantidade empregada como adição • Calor de hidratação é reduzido

25. Efeito nas Propriedades do Concreto ESTADO ENDURECIDO • Resistência à compressão melhora significativamente • Quantidade e características da adição • Do traço empregado (ex.: fator a/c) • Das condições de cura

26. Efeito nas Propriedades do Concreto DURABILIDADE • Porosidade capilar • Há menos vazios; • Aumenta a dificuldade de absorção de água com agentes agressivos; • Aumenta a resistência a sulfatos o que reduz a possibilidade de reações expansivas; • Inibe ou reduzem a reação alcali-agregado; • Melhora a proteção contra corrosão das armaduras.