O documento discute as adições minerais utilizadas no concreto, descrevendo seus tipos, propriedades e efeitos. As adições incluem cinzas volantes, sílica ativa, escória de alto-forno e cinzas de casca de arroz. Essas adições melhoram as propriedades do concreto fresco e endurecido, aumentando a resistência mecânica e durabilidade do material.

1. 19/09/2012
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Adições Minerais ao Concreto
Materiais de Construção II
Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Engenharia Civil
Professora: Mayara Moraes
Adições Minerais
ASTM C125
Aditivos/adições (Admixtures):
“Qualquer material – que não seja água, agregados, cimentos hidráulicos ou fibras – usado como ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à massa imediatamente antes ou durante a mistura”.

2. 19/09/2012
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Adições Minerais
ASTM C125
Aditivos/adições (Admixtures):
“Qualquer material – que não seja água, agregados, cimentos hidráulicos ou fibras – usado como ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à massa imediatamente antes ou durante a mistura”.
Fonseca, 2010:
Aditivos químicos
Adições minerais
“Alterar as características do cimento, sem alterar sua proporção na
composição do concreto”
“Somar ou substituir parcialmente o cimento (devido às suas propriedades semelhantes às do cimento)”
Histórico
1.500 a.C.: Adições minerais
Grécia: Cinzas vulcânicas (Ilha de Santorini)
Alemanha: Tufos vulcânicos (trass)
Outras regiões: Algilas calcinadas
79 a.C.: Cinzas pozolânicas
Bahia de Nápoles
Monte Vesúvio
Puzzuoli – Vila destruída pelas cinzas

3. 19/09/2012
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Histórico
Século XIX: Louis Vicat observou semelhanças entre as propriedades de alguns subprodutos de indústrias siderúrgicas e do cimento.
Fabricação do cimento Portland com adição de escória.
Início: Grandes desconfianças.
Após 1950: Divulgação e informação.
Êxito: Após a Segunda Guerra Mundial:
•Economia notável de combustível, uma vez que cada tonelada de clínquer substituído por escória gerava uma redução de 200 Kg no consumo de carvão (COUTINHO, 1997).
Adições Minerais
Pozolânicas
Cimentantes
Inertes
Naturais
Artificiais
REAÇÃO POZOLÂNICA
Pozolana + Ca(OH)2  Cimentante
Hidratação acelerada na presença de Ca(OH)2 e gipsita
EFEITOS FÍSICOS
Empacotamento Pontos de Nucleação

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Reação Pozolânica
Cimento
Água
C-S-H
Ca(OH)2
POZOLANA
C-S-H
-Resistência
-Durabilidade
-Coesão
-Plasticidade (*)
Etringita
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
IMAGENS DE MICROSCÓPIO ELETRÔNICO
Hidróxido de Cálcio
C-S-H
Etringita

5. 19/09/2012
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Adições Minerais
Classificação
Tipo de adições
Cimentantes
Escória granulada de alto-forno
Cimentantes e pozolânicas
Cinzas voltantes com alto teor de cálcio
Superpozolanas
Sílica ativa
Metacaulim
Cinzas de casca de arroz
Pozolanas comuns
Cinzas voltantes com baixo teor de cálcio
Argilas calcinadas
Materiais naturais (origem vulcânica e sedimentar)
Pozolanas pouco reativas
Escória de alto-forno resfriada lentamente
Cinzas de forno
Escória de caldeira
Palha de arroz queimada em campo
Adições inertes (filler)
Calácio, pó de cálcio, pó de pedra
(MEHTA, MONTEIRO; 2008)
DETALHADOS A SEGUIR
Benefícios das adições minerais no concreto
Benefícios econômicos:
Benefícios ecológicos:
Benefícios técnicos:
Plasticidade e coesão
Exsudação e segregação
Durabilidade (porosidade)
Resistência
Calor de hidratação
Resistência a sulfatos
Substituição parcial do cimento
Energia de produção
Subprodutos industriais
Liberação de CO2

6. 19/09/2012
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DETALHADOS A SEGUIR
Benefícios das adições minerais no concreto
Benefícios econômicos:
Benefícios ecológicos:
Benefícios técnicos:
Plasticidade e coesão
Exsudação e segregação
Durabilidade (porosidade)
Resistência
Calor de hidratação
Resistência a sulfatos
Substituição parcial do cimento
Energia de produção
Subprodutos industriais
Liberação de CO2
As adições minerais melhoram as propriedades do concreto, mas não se deve esperar que possam compensar a baixa qualidade dos constituintes do concreto ou de um traço pobre!!
Influência das adições minerais nas propriedades do concreto fresco
1. Plasticidade e coesão:
Maior relação “volume de sólidos / volume de água”;
Melhor trabalhabilidade;
Facilidade de bombeamento e acabamento do concreto.
2. Exsudação e segregação:
Maior volume de finos e menor consumo de água para uma dada trabalhabilidade;
Menor quantidade de canais de exsudação.

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Exsudação em concretos com sílica ativa
(CANMET, 1985 apud MALHOTRA; MEHTA, 1996)
Influência das adições minerais nas propriedades do concreto fresco
3. Consumo de água:
Efeito dispersor das partículas pequenas (forças eletrostáticas);
Superpozolanas (extrema finura):  Consumo de água
 Uso de aditivos superplastificantes.
4. Calor de hidratação:
Clínquer: estágio de energia elevado
Reação pozolânica: menor calor de hidratação do que nas reações de hidratação do cimento.
Risco de fissuração térmica diminuído.

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Calor de hidratação em concretos com adições pozolânicas
(MASSAZZA; COSTA, 1978 apud MALHOTRA; MEHTA, 2008)
Influência das adições minerais nas propriedades do concreto endurecido
1. Resistência Mecânica:
Formação de composto mecanicamente resistente;
Refinamento dos poros e dos cristais na pasta;
Maior resistência da matriz na zona de transição;
2. Durabilidade:
Redução na porosidade e permeabilidade do concreto;
Menor possibilidade de entrada de agentes nocivos.

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Porosidade por intrusão de mercúrio (PIM)
(ROSSIGNOLO, 2005)
3. Resistência a sulfatos:
Refinamento dos poros;
Redução da quantidade de Ca(OH)2 disponível para combinar com sulfatos e gerar compostos expansivos.
4. Reação álcali-agregado:
Menor absorção de água;
Redução do total de álcalis do aglomerante (substituição de parte do cimento);
Consumo de parte dos álcalis pela reação pozolânica.
Influência das adições minerais nas propriedades do concreto endurecido

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Reatividade potencial álcali-agregado
(CARMO; PORTELA, 2006)
Adições Minerais mais
Utilizadas em Concreto

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Cinzas Volantes
Sub-produto da combustão de carvão mineral.
Teor de cálcio variável:
Depende do tipo de carvão utilizado.
Teor de carbono não-queimado variável:
Teores acima de 5% - indesejável.
Principais efeitos:
Retardamento do tempo de pega;
Baixo calor de hidratação;
Trabalhabilidade e coesão;
Redução da porosidade.
Partículas vítreas esféricas (MEHTA; MONTEIRO, 2008)
Sílica Ativa
Subproduto da produção de silício metálico;
Pozolana altamente reativa;
Principais efeitos no concreto:
Refinamento dos poros;
Melhoria das resistências mecânicas;
•10 a 40% (resistência à compressão)
Aumento da coesão da pasta.
Desvantagens:
Aumento do consumo de água;
Carbonatação:
• Consumo elevado do Ca(OH)2;
• Diminuição do PH da água capilar.
Diâmetros Médios: Sílica ativa: 0,1-0,12 mm Cimento: ~10 mm Cinza volante : ~10 mm Metacaulim: 1,5mm

12. 19/09/2012
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Granulometria (Sílica Ativa x Cinza volante)
(MEHTA; MONTEIRO, 2008)
Escória de alto-forno
Sub-produto da fabricação de ferro-gusa.
Composição: Cal, Sílica, Alumina.
Principais efeitos no concreto:
Melhor trabalhabilidade (dispersão das partículas);
Refinamento dos poros;
Maiores resistências (microestrutura mais densa);
Resfriamento rápido:
Partículas vítreas (não-cristalinas).
Moagem (finuras adequadas).

13. 19/09/2012
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Cinzas de Casca de arroz
1 ton (Arroz)  200 kg (Casca)  40 kg (Cinza).
Propriedades similares à da sílica ativa.
Combustão controlada:
Sílica na forma não-cristalina;
Estrutura celular porosa;
Pozolana altamente reativa.
Micrografia eletrônica de varredura
(a)sílica ativa (b) cinza de casca de arroz (MEHTA; MONTEIRO, 2008)
Metacaulim
Calcinação e moagem de argilas cauliníticas:
 600°C a 900°C.
Produto primário.
Processo de produção rigorosamente controlado:
Pozolana de alta pureza e reatividade.
MCAR: Metacaulim de alta reatividade:
Argilas extremamente finas;
Altos teores de caulinita.
Sílica e alumina no estado amorfo.
Efeito semelhante ao da sílica ativa.

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Fíller Calcário
Materiais carbonáticos.
Praticamente inertes na mistura.
Diâmetro médio similar ao do cimento ou menor.
Principais efeitos no concreto:
Trabalhabilidade
Densidade
Permeabilidade
Exsudação
ESCÓRIA
POZOLANA
FILLER
Cimentos Compostos

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Tipos de Cimento Portland
TIPO
Sigla
Composição (%)
Norma Brasileira
Clínquer + Gesso
Escória
Pozolana
Fíler
Comum
CP I
100
0
NBR 5732
CP I-S
95 a 99
1 a 5
Composto
CP II-E
56 a 95
6 a 34
0
0 a 10
NBR 11578
CP II-Z
76 a 94
0
6 a 14
0 a 10
CP II-F
90 a 94
0
0
6 a 10
Alto-forno
CP III
25 a 65
35 a 70
0
0 a 5
NBR 5735
Pozolânico
CP IV
45 a 85
0
15 a 50
0 a 5
NBR 5736
ARI
CP V - ARI
95 a 100
0
0
0 a 5
NBR 5733
Teores Ideais para Concretos com Adições Minerais
Adição Mineral
Teor Ideal
Sílica Ativa
5 a 20%
Escória de Alto-Forno
55 a 70%
Cinzas Volantes
25 a 60%
Cinzas de Casca de Arroz
15 a 50%
Fíller Calcário
10 a 50%
(HOPPE FILHO, 2002 apud FURQUIM, 2006)

16. 19/09/2012
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Obrigada!!