Pozolanas de elevada reatividade: uma avaliação crítica do ensaio de Índice de Atividade Pozolânica (IAP) com cal usando Difração de Raios X

As adições minerais pozolânicas estão presentes em grande parte dos cimentos utilizados na produção de concreto estrutural. A seleção de pozolana requer caracterização prévia de seu potencial reativo, o que é realizado, diretamente, por meio do ensaio Chapelle modificado ou, indiretamente, por meio do ensaio de resistência à compressão de argamassa com cimento Portland ou cal hidratada. O objetivo deste trabalho é quantificar o IAP com cal da cinza de casca de arroz, metacaulim e sílica ativa, além da utilização de fíler calcário e quartzoso como materiais inertes de referência. A difração de raios X (DRX) de pastas idênticas às utilizadas nas argamassas preconizadas pelas normas permite analisar o consumo de portlandita, um indicativo imprescindível da atividade pozolânica. A análise conjunta do IAP com cal e a DRX visa investigar o consumo de hidróxido de cálcio nas misturas preconizadas pelo procedimento normalizado, possibilitando de analisar criticamente sua adequação. Os resultados indicam que o procedimento da NBR 5751 não é adequado para avaliar o potencial reativo de superpozolanas, já que houve o consumo total da cal, inviabilizando a avaliação comparativa baseada no resultado de resistência à compressão

Atividade pozolânica de adições minerais para cimento Portland (Parte I): Índice de atividade pozolânica (IAP) com cal, difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TG/DTG) e Chapelle modificado

A seleção de adição mineral pozolânica para compor a matriz de cimento Portland requer determinação préviade sua reatividade, o que é realizado diretamente, por meio do ensaio Chapelle modificado (NBR 15.895),ou indiretamente, pelo ensaio de resistência à compressão de argamassa com cal (NBR 5.751). O teor de hidróxidode cálcio fixado pela pozolana e, consequentemente, os compostos hidratados formados, são subsídiosna avaliação e discussão dos métodos normativos utilizados para caracterizar a atividade pozolânica. Adeterminação do teor de cal fixado requer, impreterivelmente, disponibilidade alcalina no sistema durante operíodo de ensaio estabelecido nas normas técnicas. O esgotamento precoce da cal invalida a determinaçãodo teor de hidróxido de cálcio fixado, interfere na resistência à compressão da argamassa e, por fim, subestimaa reatividade da pozolana. O presente trabalho aborda a avaliação da atividade pozolânica de sistemashidróxido de cálcio -- adição mineral, a partir dos métodos prescritos nas normas brasileiras pertinentes, e aanálise complementar ao método indireto, baseado na resistência à compressão de argamassa com cal, pormeio de difratometria de raios-X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG) aplicadas em pastas em proporçõesde mistura idênticas às contidas nas argamassas. A análise conjunta do índice de atividade pozolânica (IAP)com DRX e TG/DTG visa analisar o consumo/esgotamento de portlandita nos sistemas e demonstrar quealgumas pozolanas apresentam baixo desempenho quando avaliadas pela resistência à compressão de argamassascom cal, mesmo se capazes de fixar elevado teor de hidróxido de cálcio para formar compostos hidratados.Assim sendo, o método indireto, conforme a NBR 5.751, não é adequado para hierarquizar pozolanasde alta reatividade, como a sílica ativa e o metacaulim

Atividade pozolânica de adições minerais para cimento Portland (Parte II): Índice de atividade pozolânica com cimento Portland (IAP), difração de raios-X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG)

A hierarquização de adição mineral para utilização como pozolana requer a determinação de sua reatividade,o que pode ser realizado via método indireto, por meio do ensaio de resistência à compressão de argamassacom cimento Portland (NBR 5.752). As adições minerais de alta reatividade, como a sílica de casca de arroz,a sílica ativa e o metacaulim, apresentam como característica peculiar a elevada área específica, o que potencializaa fixação de cal por atividade pozolânica e incrementa a resistência à compressão da matriz hidratada.A classificação, conforme a diretriz da norma NBR 12.653, está fundamentada na resistência à compressãoaxial proporcional mínima de argamassa cimentícia pozolânica em relação à argamassa de referência. Asubstituição volumétrica parcial do cimento por adição mineral reduz a resistência à compressão do sistema,a ser compensada, total ou parcialmente, pelos compostos hidratados formados por atividade pozolânica. Opresente artigo constitui a parte II do trabalho intitulado “Atividade pozolânica de adições minerais para cimentoPortland” e contempla a avaliação da atividade pozolânica de sistemas cimento Portland -- adição mineral,conforme as prerrogativas da norma NBR 5.752, além da aplicação de difratometria de raios-X e análisetermogravimétrica (TG/DTG) em pastas idênticas às contidas nas argamassas para análise complementarao método indireto. A parte I deste trabalho concluiu que há inadequabilidade na metodologia proposta naNBR 5.751 (IAP com cal) para a hierarquização de adições minerais de alta reatividade em virtude do esgotamentoda reserva alcalina, embora a classificação seja admissível. Já a metodologia da NBR 5.752 (IAPcom cimento Portland) permitiu a classificação e a hierarquização das adições minerais de alta reatividade(sílica de casca de arroz, sílica ativa e metacaulim) quando da realização do ensaio com cimento Portland dealta resistência inicial, apesar da extrapolação do limite máximo permissível de água de amassamento

Chloride migration test to concrete: influence of the number of slices extracted

Ensaios de migração de cloretos são usados para mensurar a capacidade do concreto em inibir o ataque por cloretos. Muitos pesquisadores realizam esse ensaio em uma fatia de concreto extraída da parte central dos corpos de prova cilíndricos, descartando cerca de 75% do concreto usado para moldar os corpos de prova. Esse fato gerou a questão: Seria possível extrair mais fatias de um mesmo corpo de prova sem se perder a confiança nos resultados? O principal objetivo desse trabalho é responder a essa pergunta. Outro objetivo desse estudo foi mostrar a diferença da penetração de cloretos entre as faces finais e as superfícies internas das vigas e lajes de concreto. Os resultados indicaram que é possível usar mais fatias de um único corpo de prova para um teste de migração de cloretos. Além disso, foi demonstrado que houve significativa diferença da penetração de cloretos entre as superfícies acabadas (com desempenadeira - topo do corpo de prova) e as superfícies provenientes das paredes das fôrmas (base do corpo de prova)

Resíduo de cerâmica vermelha e fíler calcário em compósito de cimento Portland: efeito no ataque por sulfatos e na reação álcali-sílica

O resíduo de cerâmica vermelha (RCV) proveniente de blocos e tijolos é gerado na produção destes artefatos e na indústria da construção civil, quando da execução das vedações verticais. No primeiro caso, o resíduo apresenta menor teor de contaminantes, enquanto no segundo, o resíduo contém maior grau de impurezas devido à estocagem com outros materiais residuais previamente à destinação final. O volume de RCV gerado requer adequada destinação para evitar impactos ambientais, conforme estabelece a Resolução 307 do Conse-lho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). A potencialidade reativa do RCV com a cal o qualifica para o uso como adição mineral na composição do cimento Portland evitando, assim, a disposição em aterros desti-nados à resíduos de construção civil. A análise da viabilidade da incorporação do RCV ao cimento Portland requer estudos que envolvam os efeitos sobre a resistência à compressão e, sobretudo, sobre o desempenho da matriz hidratada quando susceptível à ação de interações físico-químicas deletérias. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da incorporação do RCV moído na composição do cimento Portland sobre duas propriedades relacionadas à durabilidade do concreto: resistência à ocorrência de reação álcali-sílica (RAS) e resistência ao ataque por sulfato de sódio. Para isto, argamassas de cimento CP V -- ARI (refe-rência) e composições com a substituição de 10% do cimento, em massa, por fíler calcário ou RCV, com três diferentes finuras, foram avaliadas quanto à RAS, segundo a NBR 15.577-5/2008, e à expansão decorrente do ataque por sulfato de sódio, conforme a NBR 13.583/2014, com tempos de exposição estendidos para uma avaliação mais criteriosa da degradação. Os resultados evidenciam que o RCV causou aumento na expansão por RAS e, na maior parte dos casos, também aumentou a expansão devido ao ataque por sulfato de sódio. Por outro lado, a maior cominuição do RCV tende a melhorar o desempenho da matriz cimentícia frente às ações deletérias a que foi submetida, ou seja, a maior finura do RCV impacta, positivamente, no comporta-mento do material frente à degradação. O fíler calcário não influenciou o resultado de expansão por RAS e propiciou redução da expansão provocada pelo ataque por sulfato de sódio. A análise em tempos prolongados de exposição (66 dias para o ensaio de RAS e 210 dias para o ensaio de ataque por sulfato) evidenciou que o RCV moído por 1,5 horas possui potencialidade para a sua utilização como adição mineral na composição do material ligante, com tendência a apresentar desempenho similar à matriz de cimento Portland frente ao ata-que por sulfato. Com relação à RAS, há que se incrementar a cominuição do RCV moído por 1,5 horas para aproximar, ao máximo, a sua distribuição granulométrica à distribuição do cimento, o que tende a potenciali-zar a capacidade mitigadora desta adição mineral

Portland cement, fly ash and hydrated lime systems: hydration mechanism, microstructure and concrete carbonation.

A utilização de cinza volante na composição de material cimentício o torna mais sustentável, além de conferir à matriz hidratada características peculiares que melhoram o desempenho frente à ação de diferentes agentes deletérios. A principal desvantagem da utilização de pozolana no sistema cimentício é a maior susceptibilidade à carbonatação. A maior taxa de neutralização da solução aquosa dos poros é devida ao teor remanescente menor de portlandita na matriz. O conhecimento das características da cinza volante que influenciam a interação com a cal, é necessário para subsidiar medidas preventivas com relação ao consumo de portlandita. A presente pesquisa objetiva verificar a eficiência da adição de cal hidratada em concreto executado com cimento pozolânico como forma de reduzir a susceptibilidade à carbonatação. As etapas realizadas para cumprir o objetivo abrangem: a caracterização da cinza volante, com ênfase na determinação do teor de fase vítrea; a cinética de reação em sistema de cinza volante e hidróxido de cálcio; a evolução da hidratação, e a decorrente variação microestrutural. Nos sistemas cimentícios de concretos cujas composições são 100% de cimento ou 50% de cimento e 50% cinza volante, com e sem a adição de 20% de cal hidratada, foi caracterizado a microestrutura da camada de cobrimento e o seu desempenho frente à ação do anidrido carbônico, em ensaio acelerado. Na cinza volante estudada, o teor de fase vítrea foi de 57%, e o consumo máximo por atividade pozolânica, função da área específica BET, foi de 0,69 gramas de Ca(OH)2/grama de fase vítrea de cinza volante. No cimento portland pozolânico, este consumo é menor devido à estrutura formada pela hidratação do cimento. A adição de cal hidratada à pasta de cimento e cinza volante, além de aumentar o consumo de cal por atividade pozolânica, restabeleceu, parcialmente, o teor remanescente de portlandita na matriz. A interação da cinza volante com a cal hidratada não interfere no volume total de vazios da matriz hidratada, porém, refina a microestrutura, aumentando o volume de mesoporos. A carbonatação, em concretos com mesma resistência à compressão de 55 MPa, atingiu maior profundidade quando executado com cimento pozolânico. A adição de cal hidratada não foi eficiente em reduzir a susceptibilidade à carbonatação acelerada.The use of fly ash in the composition of the cementitious material makes it more sustainable, besides conferring to the hydrated matrix peculiar characteristics which improve its performance with relation to the action of different deleterious agents. The main disadvantage of pozzolan utilization in cementious systems is its susceptibility to carbonation. The greatest neutralization rate of the aqueous solution of the cement pore is, generally, attributed to the smallest amount of portlandite remaining in the matrix. It is necessary to widen knowledge about the characteristics of the fly ash which influence the interaction with calcium hydroxide in order to promote preventive measures with regard to portlandite consumption. This current research aims at verifying the efficiency of hydrated lime addition to concrete by using pozzolanic cement as a way of reducing its susceptibility to carbonation. The steps employed to attain this objective include: fly ash characterization with an emphasis on glass content; fly ash and calcium hydroxide systems kinetics; hydration evolution; and the consequent microstructure variation. In cementious systems of concrete whose composition is either 100% cement or 50% cement and 50% fly ash _ with or without 20% addition of hydrated lime _ it was characterized the microstructure of covercrete and its performance with regard to the interaction with carbon dioxide in accelerated testing. In the studied fly ash, glass content was 57% and the maximum consumption per pozzolanic activity, which is function of BET specific surface area, was 0.69 g of Ca(OH)2/g of glass content in the fly ash. As far as pozzolanic Portland cement is concerned, this consumption is smaller due to the structure formed by the cement hydration. The addition of hydrated lime to the cement paste and fly ash, besides increasing the consumption of lime per pozzolanic activity, partially, reestablished the remaining content of portlandite in the matrix. The interaction of the fly ash with the hydrated lime does not interfere in the total volume of void spaces in the hydrated matrix; however, it refines the microstructure by increasing the volume of mesopores. Carbonation in concrete with the same compressive strength of 55 MPa reached its deepest point when performed in pozzolanic cement. The addition of hydrated lime was not efficient at reducing susceptibility to accelerated carbonation

Influência da sílica ativa e do metacaulim na velocidade de carbonatação do concreto: relação com resistência, absorção e relação a/c

A sílica ativa e o metacaulim são adições de elevada reatividade que podem ser usadas como substituição parcial do cimento ou como simples adição, aumentando a quantidade de aglomerante no compósito. Por outro lado, o processo de carbonatação é importante para a vida útil de estruturas de concreto armado devido a sua influência na corrosão. Este trabalho objetiva estudar a influência do uso da sílica ativa e do metacaulim, empregados como adição e substituição parcial do cimento, na velocidade de carbonatação do concreto. Além disso, foi investigada a relação da carbonatação com a absorção, relação água/cimento e resistência à compressão do concreto. Desse modo, foi fixado um traço de concreto de 1,0:2,25:3,00 com água/aglomerante de 0,5 e empregou-se 10% de adição e substituição de cimento. No caso do uso como adição, o traço unitário ficou modificado para 1,0:2,05:2,73 com água/aglomerante de 0,5, como uma consequência inerente da adição. Os resultados indicam que a resistência à compressão, a absorção e a relação água/cimento apresentam influência na velocidade de carbonatação e, quando relacionadas ao coeficiente de carbonatação por meio de um índice que considere a influência conjunta destas grandezas, apresentam elevada representatividade. Um exemplo disso é o coeficiente proposto designado K(sorvidade.a/c)/fc

Pozolanas de elevada reatividade: uma avaliação crítica do ensaio de Índice de Atividade Pozolânica (IAP) com cal usando Difração de Raios X

As adições minerais pozolânicas estão presentes em grande parte dos cimentos utilizados na produção de concreto estrutural. A seleção de pozolana requer caracterização prévia de seu potencial reativo, o que é realizado, diretamente, por meio do ensaio Chapelle modificado ou, indiretamente, por meio do ensaio de resistência à compressão de argamassa com cimento Portland ou cal hidratada. O objetivo deste trabalho é quantificar o IAP com cal da cinza de casca de arroz, metacaulim e sílica ativa, além da utilização de fíler calcário e quartzoso como materiais inertes de referência. A difração de raios X (DRX) de pastas idênticas às utilizadas nas argamassas preconizadas pelas normas permite analisar o consumo de portlandita, um indicativo imprescindível da atividade pozolânica. A análise conjunta do IAP com cal e a DRX visa investigar o consumo de hidróxido de cálcio nas misturas preconizadas pelo procedimento normalizado, possibilitando de analisar criticamente sua adequação. Os resultados indicam que o procedimento da NBR 5751 não é adequado para avaliar o potencial reativo de superpozolanas, já que houve o consumo total da cal, inviabilizando a avaliação comparativa baseada no resultado de resistência à compressão

Comparação da reatividade de resíduo de cerâmica vermelha cominuído e matéria-prima de olaria calcinada

The potential of using calcined clay as supplementary cementitious material (SCM) stems from the global availability of clayey raw materials. The calcination dehydroxylates kaolinite and forms a reactive amorphous matrix. The kaolinite contained in the raw materials is a pre-indicator of the possible post-calcination reactivity. In the red ceramic industry, raw material is predominantly composed of clays and quartz. The sintered products discarded in this sector, called red ceramic waste (RCW), present, after comminution, the ability to react with lime depending on the kaolinite content contained in the raw material and its physical-chemical and mineralogical characteristics. In this work, the reactivity comparison was made of two samples of calcined clays from raw materials from different poles of ceramics, with varied kaolinite contents, with the respective RCWs. The reactivity tests were: modified Chapelle, Frattini, R³ test, and performance index (ID), with the variation of Portland cement type. The reactivity depends on the kaolinite content contained in the raw material and the BET specific surface area of ​​the comminuted calcined material. The analysis of the results indicated little influence of the heat treatment on the reactivity of the calcined materials.A potencialidade do uso de argila calcinada como material cimentício suplementar (MCS) decorre da disponibilidade global de matérias-primas argilosas. A calcinação desidroxila a caulinita e forma uma matriz amorfa reativa. O teor de caulinita nas matérias-primas é um pré-indicador da possível reatividade pós calcinação. Na indústria de cerâmica vermelha, a matéria-prima é composta predominantemente de argilominerais e quartzo. Os produtos sinterizados descartados nesse setor, denominados resíduo de cerâmica vermelha (RCV), apresentam, após cominuição, capacidade de reagir com cal a depender do teor de caulinita contido na matéria-prima e de suas características físico-químicas e mineralógicas. Neste trabalho foi realizada a comparação da reatividade de duas amostras de argilas calcinadas provenientes de matérias-primas de diferentes polos ceramistas, com distintos teores de caulinita, com os respectivos RCVs. Os ensaios de reatividade foram: Chapelle modificado, Frattini, teste R³ e índice de desempenho (ID), com variação do tipo de cimento Portland. A reatividade foi dependente do teor de caulinita contido na matéria-prima e da área superficial específica BET do material calcinado cominuído. A análise dos resultados indicou pouca influência do tratamento térmico na reatividade dos materiais calcinados

Comparação da reatividade de resíduo de cerâmica vermelha cominuído e matéria-prima de olaria calcinada

The potential of using calcined clay as supplementary cementitious material (SCM) stems from the global availability of clayey raw materials. The calcination dehydroxylates kaolinite and forms a reactive amorphous matrix. The kaolinite contained in the raw materials is a pre-indicator of the possible post-calcination reactivity. In the red ceramic industry, raw material is predominantly composed of clays and quartz. The sintered products discarded in this sector, called red ceramic waste (RCW), present, after comminution, the ability to react with lime depending on the kaolinite content contained in the raw material and its physical-chemical and mineralogical characteristics. In this work, the reactivity comparison was made of two samples of calcined clays from raw materials from different poles of ceramics, with varied kaolinite contents, with the respective RCWs. The reactivity tests were: modified Chapelle, Frattini, R³ test, and performance index (ID), with the variation of Portland cement type. The reactivity depends on the kaolinite content contained in the raw material and the BET specific surface area of ​​the comminuted calcined material. The analysis of the results indicated little influence of the heat treatment on the reactivity of the calcined materials.A potencialidade do uso de argila calcinada como material cimentício suplementar (MCS) decorre da disponibilidade global de matérias-primas argilosas. A calcinação desidroxila a caulinita e forma uma matriz amorfa reativa. O teor de caulinita nas matérias-primas é um pré-indicador da possível reatividade pós calcinação. Na indústria de cerâmica vermelha, a matéria-prima é composta predominantemente de argilominerais e quartzo. Os produtos sinterizados descartados nesse setor, denominados resíduo de cerâmica vermelha (RCV), apresentam, após cominuição, capacidade de reagir com cal a depender do teor de caulinita contido na matéria-prima e de suas características físico-químicas e mineralógicas. Neste trabalho foi realizada a comparação da reatividade de duas amostras de argilas calcinadas provenientes de matérias-primas de diferentes polos ceramistas, com distintos teores de caulinita, com os respectivos RCVs. Os ensaios de reatividade foram: Chapelle modificado, Frattini, teste R³ e índice de desempenho (ID), com variação do tipo de cimento Portland. A reatividade foi dependente do teor de caulinita contido na matéria-prima e da área superficial específica BET do material calcinado cominuído. A análise dos resultados indicou pouca influência do tratamento térmico na reatividade dos materiais calcinados