Avaliação das propriedades do concreto no estado fresco e endurecido após substituição parcial do cimento pela cinza

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Diversos estudos concluíram que a cinza de Algaroba melhora algumas propriedades do concreto, sendo indicado o seu uso como adição ou substituição parcial do cimento. A cinza de Algaroba se caracteriza como uma adição do tipo fíler, que contribui para empacotamento do material, pois como a cinza possui uma elevada finura, contribui preenchendo os vazios.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar as alterações nas propriedades do concreto fresco e endurecido devido a influência da adição da cinza de Algaroba em diferentes proporcionalidades (5%, 10% e 15%), em um traço usual em obra (1:2:x:3), atrelado a importância da sustentabilidade decorrente a produção de um concreto com menor consumo de cimento Portland e reciclagem da cinza, e com isso diminuindo os impactos ao meio ambiente. Além de diminuir o custo total da obra.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Com a queima da madeira, necessária durante fases do processo de produção das industrias têxteis, é gerado uma grande quantidade de resíduos minerais, as cinzas, sendo estas ainda pouco utilizadas. Pequena parte desta cinza tem sido utilizada informalmente para correção de pH de solo, sendo a maior parte do resíduo descartada sem nenhum critério. Entretanto de acordo com Melo (2012), as cinzas são resíduos minerais que possuem um grande potencial para serem adicionadas em concretos e argamassas, pois elas apresentam em sua composição química Ca, Si, Fe e AI, que são os principais componentes do clínquer.

Devido a isso, a cinza de Algaroba pode ser utilizada no concreto como adição mineral, que são materiais finamente moídos, normalmente com o objetivo de melhorar suas propriedades no estado fresco e endurecido. Tais adições são classificadas em pozolânicas e cimentantes (METHA; MONTEIRO, 2008). Além dessas classificações apresentadas existem ainda as inertes ou quase inertes como é o caso dos materiais carbonáticos.

Dentre as propriedades no estado fluido, as adições melhoram a trabalhabilidade, que conforme Petrucci (2005) é a propriedade mais importante do estado fresco do concreto, sendo influenciada pela relação água/cimento e pelos materiais secos, o que definirá sua fluidez e resistência. E a verificação da trabalhabilidade do concreto é realizado pelo ensaio de abatimento do concreto, conhecido também como Slump Test, onde esse ensaio é realizado conforme a NBR NM 67:1996. Dado isso, fica evidente a importância do conhecimento dos fatores que afetam a trabalhabilidade da mistura. As adições atuam na redução de tamanho e volume de vazios melhorando assim esta propriedade. Quanto mais fina for à adição, maior será a facilidade de se alcançar a trabalhabilidade. Reduz também a segregação e exsudação, sendo muito relevante em concretos que são lançados por bombeamento (METHA; MONTEIRO, 2008). Por isso, que a cinza após ser coletada nos fornos, passa por um processo de peneiramento para adquirir a finura adequada, e consequentemente melhorar a trabalhabilidade do concreto.

No que tange as propriedades no estado endurecido destaca-se à resistência do concreto, que pode ser conceituada como a capacidade do material de suportar esforços aplicados sem que ele entre em colapso (HELENE; ANDRADE, 2007). A análise da resistência pode ser de dois modos, a compressão e a tração, e seus respectivos ensaios para a determinação são, a NBR 5739:1994 e a NBR 7222:1994. Essa resistência é influenciada por fatores como relação água/cimento, idade, tipo, cura, granulometria dos agregados etc, conforme relata Petrucci (2005). Já Metha e Monteiro (2008), complementa que a resistência também é influenciada pela porosidade capilar, que está relacionada com a relação água/cimento e pelo grau de hidratação. As adições melhoram significativamente esta propriedade devido não somente ao efeito químico da reação pozolânica, como também o efeito físico de preencher os poros.

Porém, com a necessidade de caracterizar qual tipo de adição a cinza de Algaroba se enquadra, para melhor entender sua influência nas propriedades do concreto, Nascimento (2014), assim como de Leloup (2013) analisaram microestruturalmente a atividade pozolânica da cinza de Algaroba, constataram que a mesma não possuía condições químicas suficientes para desenvolver um comportamento pozolânico. No entanto de acordo com Mota (2014) e Nascimento (2014) as cinzas de Algaroba são ricas em carbonato de cálcio, mostrando-se como aspecto positivo, pois a presença de um composto químico inerte como o carbonato de cálcio é facilmente adicionado em produtos cimentícios, pois encontra-se em todos os tipos de cimentos Portland, além disso possuem módulo de finura baixo possibilitando ao material a utilização como efeito fíler, que é um material que possui diâmetro próximo ao do cimento, propiciando segundo Melo (2012) no estado endurecido, menor índice de vazios, maior resistência mecânica e menor absorção de água, decorrentes da possibilidade do fíler de promoção de um melhor empacotamento, consequentemente menor quantidades de vazios.

Logo, as adições minerais de cinza de Algaroba são usadas além das vantagens técnicas propiciando melhorias nas propriedades do concreto como apresentado, também ajudam nos aspectos econômicos com a redução de cimento na produção do concreto e reduz o descarte de resíduos de subprodutos industriais (cinza) em locais inadequados.

3 MATERIAIS UTILIZADOS

3.1 CIMENTO PORTLAND

Nos ensaios realizados nesta pesquisa foi utilizado o cimento CP II Z – 32 da empresa Poty, conforme NBR 11578 (ABNT, 1991). As características físicas e químicas obtidas através do

endereço virtual da empresa são apresentadas na tabela 1.

Tabela 1 - Características do cimento utilizado

Determinação

CPII-Z-32

Caracterização Física

Composição

Clínquer + gesso

85%

Calcário

5%

Pozolana

10%

Finura

Resíduo na peneira 75mm (%)

≤ 12,0

Área