Baixe Influência da adição de pozolana em concretos moldados na região de Caruaru ? Pernambuco e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! http://www.uclv.edu.cu Tema - Materiales de Construcción Influência da adição de pozolana em concretos moldados na região de Caruaru – Pernambuco - Brasil Karina Cordeiro de Arruda Dourado1,a; João Manoel de Freitas Mota2,b; Fred Rodrigues Barbosa3,c; Aluízio Caldas e Silva4,d, Angelo Just da Costa e Silva5,e; Emérson José da Silva6,f; Anderson Gustavo Feitosa6,g e Fábio Astrogildo dos Santos6,h 1Professora do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e do Instituto Federal de Pernambuco – IFPE; Doutoranda do Departamento de Engenharia Civil, UFPE, Pernambuco, Brasil 2Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e Doutorando do Departamento de Engenharia Civil, UFPE, Pernambuco, Brasil 3Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e Mestrando do Departamento de Engenharia Civil, UFPE, Pernambuco, Brasil 4Professor Mestre e Coordenador do curso de Engenharia Civil da FAVIP, Pernambuco, Brasil 5Professor Doutor do Departamento de Engenharia Civil, UNICAP, Pernambuco, Brasil 6Graduando da Faculdade do Vale do Ipojuca - FAVIP, Pernambuco, Brasil akcadourado@gmail.com, bjoao@vieiramota.com.br, cfredbarbosa@compesa.com.br, daluizio.caldas@favip.edu.com.br, eangelo@tecomat.com.br, femerson_jsk18@hotmail.com, gandersonfeitosa25@hotmail.com, hfabioastrogildo@hotmail.com Palavras-chave: concreto com adição, pozolana, metacaulim Resumo Verifica-se cada vez com maior freqüência, concretos com elevado índice de patologias. Nessa premissa, concreto cuja resistência possa ser elevada, contribui para aumento da durabilidade, haja vista redução do índice de vazios. Portanto, diversas pesquisas mostraram que a adição de pozolanas em materiais cuja matriz é cimentícia, provoca um maior empacotamento da mistura, deixando-a mais densa, gerando uma redução natural da porosidade, seja pelo efeito filler - fenomeno físico; como pela geração de C-S-H (silicato de calcio hidratado) – fenomeno químico. Este trabalho objetiva avaliar o incremento de algumas propriedades de concretos com substituição parcial do cimento pela pozolana Metacaulim. Foram moldados corpos-de-prova, para investigação das propriedades mecânicas (compressão axial e tração por compressão diametral), elástica (módulo de elasticidade) e as relacionadas com a durabilidade (absorção de água por imersão e absorção de água por capilaridade) – todos ensaios nas idades de 28 e 90 dias. A proporcionalidade da mistura (traço) de referência utilizada foi 1:2:3 (cimento, areia e brita). Nas demais proporcoionalidade houve a substituição da massa de cimento em 5%, 8% e 10% por Metacaulim. Os resultados indicam que as propriedades são melhoradas nas amostras cujo concreto tem adição, quando comparados aos concretos convencionais. http://www.uclv.edu.cu 1. INTRODUÇÃO Diversas patologias são identificadas em concretos, fundamentalmente, as relacionadas à durabilidade. Nesse contexto, os problemas passam pela elevada porosidade dos concretos convencionais, de forma mais critica, quando os poros são conectados, haja vista a formação de caminhos capilares para agentes agressivos (deletérios) (MOTA et al., 2009). Sabe-se que, além da necessidade de se buscar cada vez mais concretos com substanciais melhorias das propriedades mecânicas, a relação com o bom desempenho, a um só tempo, está condicionada a elevação da vida útil das peças de concreto a patamares significativos que atendam as normas pertinentes. Portanto, diversas pesquisas mostraram que a adição de pozolanas em materiais cuja matriz é cimentícia, provoca um maior empacotamento da mistura deixando-a mais densa, gerando uma redução natural da porosidade (MOTA, 2006). Concretos convencionais tendem a romper na zona de transição - agregado graúdo/pasta cimentícia, uma vez que a elevada relação água/cimento dessa Região devido ao efeito parede faz surgi extensas áreas com porosidade (CAQUOT, 1936). Nessa Região, os hidróxidos de cálcio gerados na hidratação do cimento se posicionam preferencialmente de forma perpendicular a superfície do agregado graúdo, onde, por conseguinte, são combinados com a sílica da pozolana (concretos com adição) resultando em C-S-H (silicato de cálcio hidratado), composto responsável pela resistência da matriz cimentícia (fenómeno químico), concomitantemente, com o próprio efeito filler - ocupação dos vazios, os poros (fenômeno físico) (CARNEIRO, 2005; MOTA et al., 2010). A Figura 01 apresenta condições com e sem a pozolana sílica da Região substrato/pasta. Pode-se entender situação análoga entre o agregado graúdo/pasta. Figura 01 - Zona de interface pasta/substrato do agregado graúdo (SILVA; LIBÓRIO 2003) http://www.uclv.edu.cu Tabela 01 – Características do cimento utilizado Determinação CPII-F-32 C ar ac te riz aç ão F ís ic a Água para consistência normal (%) 28,8 Área específica Blaine (cm2/g) 3780 Massa Específica (g/cm3) 3,10 Densidade Aparente (g/cm3) *NI Finura Resíduo na peneira #200 (%) 2,60 Resíduo na peneira #325 (%) 11,30 Tempo de Pega Início (min) 255 Fim (min) 320 Resistência à Compressão 3 dias (MPa) 26,4 7 dias (MPa) 31,9 28 dias (MPa) 38,0 C ar ac te riz aç ão Q uí m ic a (% ) Perda ao fogo 4,06 Resíduo insolúvel 1,53 Al2O3 4,53 SiO2 18,52 Fe2O3 2,11 CaO 60,95 MgO 3,26 SO3 3,34 CaO livre 0,89 Equivalente alcalino em Na2O 2.1.2 Adições A metacaulim utilizada foi produzida industrialmente na Região Metropolitana do Recife. Esse material originado da argila caulinítica possui alta reatividade, e, apresenta algumas características fornecido pelo fabricante nas Tabelas 02 e 03. Tabela 02 – Caracterização química Propriedades Químicas Valor Propriedades Químicas Valor Dióxido de silício - SiO2 (%) 51% Na2O <0,1% Óxido de alumínio - Al2O3 (%) 41% K2O < 0,5% Óxido de ferro - Fe2O3 (%) < 3% Sulfato - SO3 (%) <0,1% TiO2 < 1% Óxido de cálcio – CaO <0,5 % Óxido de Magnésio – MgO (%) <0,4% Tabela 03 – Caracterização física Propriedades Fino Massa específica 2,60 kg/dm3 Massa unitária 0,55 kg/dm3 Área Específica 180000 dm2/kg Resíduo na peneira < 5% http://www.uclv.edu.cu 2.1.3 Agregados 2.1.3.1 Agregado miúdo Foi utilizada areia natural de natureza quartzosa amplamente encontrada na Região. Esse material foi caracterizado pela densidade de massa especifica e aparente, determinação da curva granulométrica e coeficiente de uniformidade de acordo com o método de Allen-Hazem. Este método relaciona C=d60/d10, significando a equivalência da percentagem passante de material. 2.1.3.2 Agregado Graúdo A natureza mineralógica do agregado graúdo é granítica. Esse material amplamente encontrado na Região foi utilizado em seu estado seco, sem lavagem. Caracterizou-se quanto à densidade de massa especifica, aparente e granulométria. As Tabelas 04 e 05 mostram características da areia natural e da brita, respectivamente. As Figuras 05a e 05b apresentam as curvas de distribuição granulométrica da areia e brita utilizada, respectivamente. Tabela 04 – Características da areia natural Tabela 05 – Características da brita Dimensão Máxima Característica 2,36 Módulo de finura 2,15 Densidade aparente (g/cm³) 1,63 Massa específica (g/cm³) 2,56 Coeficiente de uniformidade 1,2 Dimensão Máxima Característica 19 Módulo de finura 6,99 Densidade aparente (g/cm³) 1,24 Coeficiente de uniformidade 1,33 a b Figura 05 – (a) Gráfico da curva granulométrica da areia; (b) gráfico da curva granulométrica da brita http://www.uclv.edu.cu 2.1.4 Aditivo Químico O aditivo utilizado foi um superplastificante, com base de poliéster carboxilado. O superplastificante é um aditivo redutor de água de alto desempenho. É um líquido de baixa viscosidade pronto para o uso, e atende as especificações de aditivos químicos para concreto ASTM C 494 TIPO F. Seu peso específico é próximo de 1,08 kg/l. 2.1.5 Água A água utilizada foi proveniente da rede de abastecimento da Companhia Pernambucana de Saneamento (Compesa). Verificou- se que o pH da água no ato de sua utilização estava próximo de 6,5. 2.2 MÉTODO Toda pesquisa foi executada no Laboratório de Engenharia Civil – LEC, da Faculdade do Vale do Ipojuca – FAVIP (Caruaru, Pernambuco, Brasil), haja vista fazer parte das pesquisas científicas desenvolvidas, ato contínuo, na instituição. O trabalho foi constituido de 4 famílias de concretos, sendo os percentuais de substituição do cimento por Metacaulim 0% (amostra de referência), 5%, 8% e 10%. Foi moldadas 6 réplicas para cada amostra (propriedade e idade) estudada, sendo os corpos de prova cilíndricos de 100x200mm (atendendo a norma ABNT 5738, 2008), onde as réplicas ficaram imersos na água até as idades de ensaios. Os rompimentos dos corpos de prova foram executados de acordo com a norma NBR 5739 da ABNT, 2007. O teor de aditivo tensoativo foi determinado em relação à massa do cimento. Avaliou-se a resistência à compressão – em 7, 28 e 90 dias; módulo de elasticidade - 28 dias; tração por compressão diametral - 28 e 90 dias e absorção total - 28 dias. O equipamento (prensa) utilizado possui tipo de acionamento servo-controlada, com escala digital e capacidade 2000 kN. O estabelecimento da fixação da proporcionalidade de referência (traço), da relação água/cimento e do abatimento em 8 +/- 2mm, adveio dos parâmetros preferenciais usados nas edificações da Região de Caruaru – Pernambuco - Brasil. Assim, características proporcionais dos materiais empregados estão apresentadas na Tabela 06. Tabela 06 – Nomenclatura das famílias de amostras estudadas e proporcionamento médio em massa da mistura Nomenclatura TUV (cimento: areia:brita: Ra/c:aditivo) Família 1 (referência – 0% de metacaulim) 1:2:3:0,5:0 Família 2 (5% de metacaulim) 1:2:3:0,5:0 Família 3 (8% de metacaulim) 1:2:3:0,5:0,65 Família 4 (10% de metacaulim) 1:2:3:0,5:0,4 http://www.uclv.edu.cu Tabela 10 – Módulo de elasticidade Famílias M (GPa) SD (GPa) CV (%) 1 19,12 2,08 10,87 2 23,69 3,42 14,46 3 26,97 5,27 19,56 4 26,44 5,02 18,98 M – média; SD – desvio padrão (MPa); CV – coeficiente de variação (%). O módulo de elasticidade também mostrou a influência positiva da adição do Metacaulim, uma vez que houve uma evolução dessa propriedade nas famílias 2, 3 e 4 em relação a família de referência. Do mesmo modo que nas propiedades mecânicas, a familia 4 descresceu em relação à familia 3, denotando que nesse patamar, as reações pozolânicas possivelmente já não mais sobressaem ao teor de cimento. A Tabela 11 apresenta a absorção total investigada com o objetivando analisar tendências acerca da durabilidade. Tabela 11 – Absorção total (média) FAMÍLIAS ABSORÇÃO (%) Famíla 1 (Referência) 4,54 Famíla 2 4,14 Famíla 3 2,81 Famíla 4 2,92 Na absorção também se verificou a ação das reações pozolânicas, tendo em vista a redução da absorção das famílias 2, 3 e 4 em relação à família de referência. A mesma tendência foi constatada, redução da eficácia da família 4 em relação à família 3, caracterizando que a substituição de 10% de Metacaulim por cimento, possivelmente não mais releva diante do aglomerante cimento. Portanto, a diminuição dos poros à medida em que se adiciona pozolana (fenômeno físico – filler), contribui para a durabilidade. 4. CONCLUSÕES As análises dos resultados conduzem as seguintes conclusões: ► a densidade no estado fresco e endurecido foi diretamente proporcional ao teor da adição. Isto pode ser justificado, tendo em vista que as adições promovem uma maior densificação da mistura, concebendo um maior empacotamento do concreto; ► a resistência à compressão axial do concreto evoluiu, em todas as idades, na medida em que se adicionou o Metacaulim até 8% em substituição à massa de cimento. Na proporção de adição em 10%, verificou-se uma diminuição em relação a 8%, todavía, maior que a familia de referência. Pode-se dizer que nessa pesquisa, o patamar de 8% apresentou-se com melhor desempenho, haja vista possivelmente que com 10% de substituição as reações pozolânicas não relevam em relação ao teor de cimento. http://www.uclv.edu.cu Portanto, é significativo o aumento de mais de 62% aos 90 dias em relação aos 28 dias nessa propriedade quando se substitui 8% (familia 3) de Metacaulim em relação ao cimento; ► comparando a resistência à tração por compressão diametral das 4 famílias - na mesma linha da compressão axial, constatou- se elevação das famílias 2, 3 e 4 em relação à família 1 de refrência. Entretanto, também verificou-se redução dessa propriedade quando substituiu-se 10% de Metacaulim em comparação à substituição de 8%; ► o módulo de elasticidade estudado também se elevou diretamente proporcional ao teor da adição, chegando ao estágio de mais de 41% quando comparou-se a família 3 com a família 1 de refrência. Contudo, mais uma vez constatou-se redução da familia 4 em relação à familia 3. Vale inferir que aos 90 dias, essa diferença poderia ser mais substancial, conforme identificado na compressão axial; ► referente a absorção total, verificou-se que o concreto reduziu a absorção em quase 62% quando comparou-se a familia 3 (menor absorção) com a de referencia. Vale destacar que o refinamento dos poros justifica essa redução. Entretanto, mais uma vez, a família 4 teve menor desempenho em relação à família 3, trazendo à baíla a corroboração de que 8% de substituição do Metacaulim é, pelo menos nessa pesquisa, a melhor proporção identificada. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a empresa Tecomat – Tecnologia da Construção e Materiais, pela contribuição nessa pesquisa e ao Programa de Pesquisa (Iniciação Científica) e Extensão da Faculdade do Vale do Ipojuca - FAVIP pelo apoio incondicional para realização desse trabalho, característica imperativa dessa Intituição de Ensino Superior. 5. 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