Adiçoes Minerais no Concreto

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Materiais cimentantes não necessitam do hidróxido de cálcio presente no cimento Portland para formar produtos cimentantes como o C-S-H. Sua auto hidratação é normalmente lenta e a quantidade de produtos cimentantes formados é insuficiente para aplicação do material para fins estruturais. Quando usado como adição ou substituição em cimento Portland, a presença de hidróxido de cálcio e gipsita acelera sua hidratação. A escória granulada de alto forno é um exemplo de material desse tipo.

Por fim, o fíler é a adição mineral finamente dividida, sem atividade química. Tem efeito físico de empacotamento granulométrico e ação como pontos de nucleação para a hidratação dos grãos de cimento. Como exemplo desse tipo de material pode-se citar o calcário, pó de quartzo e pó de pedra.

TIPOS DE ADIÇÕES MINERAIS

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Pozolanas naturais

Segundo a ABNT NBR5736:1991, pozolanas naturais são “materiais de origem vulcânica, geralmente ácidos, ou de origem sedimentar”. Geralmente, o processamento destes materiais resume-se à britagem, moagem e peneiramento. Apresentam propriedades muito variadas.

As pozolanas naturais podem ser classificadas segundo o principal constituinte químico capaz de reagir com o hidróxido de cálcio, presente nos produtos de hidratação do cimento dessa maneira: [pic 5]

- Vidros vulcânicos – magma aluminossilicático após resfriamento brusco;

- Tufos vulcânicos – alteração do vidro vulcânico sob condições hidrotérmicas, levando à formação de minerais de zeólita com uma textura compacta;[pic 6]

- Argilas ou folhelhos calcinados (resultante da alteração dos aluminossilicatos presentes nos vidros vulcânicos, formando minerais argilosos que não são pozolânicos, a menos que sofram tratamento térmico);

- Terra diatomácea (sedimento, com propriedades pozolânicas, constituído de opalina ou sílica hidratada amorfa, originado a partir de carapaças de organismos unicelulares vegetais tais como algas microscópicas á aquáticas, marinhas e lacustres, normalmente denominada diatomita.

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Cinza pesada e cinza volante

Subproduto resultante da combustão do carvão pulverizado – com o objetivo de gerar energia em usinas termoelétricas. As cinzas pesadas têm textura mais grosseira que caem no fundo da fornalha em tanques de resfriamento. Representam cerca de 15% a 20% das cinzas produzidas e normalmente não são utilizadas como adição mineral em concretos. Já a cinza volante tem textura mais fina, é arrastada pelos gases de combustão das fornalhas da caldeira e recolhidas por precipitadores eletrostáticos ou mecanicamente.

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As cinzas volantes tem partículas tipicamente esféricas com diâmetros variando de 1 a mais de 150µm (função do tipo de equipamento utilizado para queima), sendo a maioria menor que 45µm.

A região sul do Brasil possui cerca de 89% das reservas minerais de carvão do Brasil, sendo responsável pela geração de aproximadamente dois milhões de cinza-volante por ano. Deste total, de 20 a 30% é absorvido pela indústria de cimento e concreto na região.

Esse material é tradicionalmente adicionado na fabricação de cimentos: CP IV (cimento Portland pozolânico), com teores de pozolana variando de 15 a 50% da massa total do material aglomerante, e CP II Z (cimento Portland composto com pozolana), contendo de 6 a 14% de pozolana.

A superfície específica da cinza volante varia de 300 a 700m2/Kg, bastante semelhante a do cimento Portland (350 a 600m2/Kg). Já sua massa específica varia entre 1900 a 2400kg/m3, enquanto a do cimento Portland comum fica em torno de 3150kg/m3.

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Sílica Ativa[pic 12]

Subproduto resultante do processo de obtenção do ferrosilício e silício-metálico. Tem partículas esféricas extremamente pequenas (ømédio~0, 1µm) e amorfas. A sua cor pode variar de cinza claro a escuro dependendo do excesso de carbono residual proveniente do carvão combustível, da madeira usada na carga do forno e do conteúdo de ferro. [pic 13]

Sua superfície específica varia de 13000 a 30000 m2/Kg ficando a média em torno de 20000m2/kg, bastante superior à do cimento Portland ou à da cinza volante. Sua massa específica encontra-se em torno de 2200kg/m3.

A produção mundial de sílica ativa encontra-se em torno de 1milhao de toneladas/ano, sendo os maiores produtores a Noruega e os EUA. No Brasil, a captação de sílica ativa em 2014 foi superior a 180000 toneladas.

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Metacaulim

Material obtido através da calcinação, entre 600ºC e 900ºC, de alguns tipos de argilas, como as cauliníticas e os caulins de alta pureza ou do tratamento do resíduo da indústria produtora de cobertura de papel, constituído basicamente de caulim beneficiado de extrema brancura.

O Metacaulim apresenta alto teor em massa de SiO2 e Al2O3, cerca de 51,52% e 40,8% respectivamente.

A pureza do caulim afeta tanto a reatividade como a cor do material. Quanto mais puro, mais claro e reativo resultará o metacaulim produzido. Quanto menor a quantidade de sílica e alumínio, menor a reatividade e menor a brancura do material.

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Cinza da casca de arroz

É um material resultante da combustão da casca de arroz. Da massa total do grão de arroz, cerca de 20% representa a casca, e desse valor é possível conseguir 20% de cinza. Em função do teor de de carbono, a cinza pode apresentar colorações que variam entre o preto, o cinza e o branco-rosado.

Sua superfície específica varia de 50000 a 100000m2/Kg. Sua massa específica encontra-se em torno de 2200 a 2600kg/m3, semelhante à da sílica ativa e menor do que a do cimento Portland. Apresenta grande quantidade de sílica, cerca de 85%.

A eficiência da cinza de casca de arroz como material pozolânico depende do controle no processo de queima. Com a combustão não