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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
RESÍDUO INDUSTRIAL DE VIDRO MOÍDO EM ARGAMASSA DE
CIMENTO PORTLAND
OTÁVIO AUGUSTO PAIVA
MANAUS
2009
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ii
RESÍDUO INDUSTRIAL DE VIDRO MOÍDO EM ARGAMASSA DE
CIMENTO PORTLAND
OTÁVIO AUGUSTO PAIVA
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade
Federal do Amazonas, como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil,
área de concentração de Materiais.
Orientadores: Francisco dos Santos Rocha
Guilherme Chagas Cordeiro
MANAUS
2009
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Ficha Catalográfica
(Catalogação realizada pela Biblioteca Central da UFAM)
P149r
Paiva, Otávio Augusto
Resíduo industrial de vidro moído em argamassa de cimento
Portland / Otávio Augusto Paiva. - Manaus: UFAM, 2009.
208 f.; il. color.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) –– Universidade
Federal do Amazonas, 2009.
Orientador: Prof. Dr. Francisco dos Santos Rocha
Co-orientador: Guilherme Chagas Cordeiro
1. Resíduo de vidro moído 2. Argamassa 3. Pozolana I. Rocha,
Francisco dos Santos II. Cordeiro, Guilherme Chagas III.
Universidade Federal do Amazonas IV. Título
CDU 691.542(043.3)
AGOSTO DE 2009
iv
v
Dedico este trabalho, principalmente,
à minha querida mãe, Lourdes Paiva,
e ao meu grande avô, Raimundo
Paiva, os quais sempre tiveram
esperança e acreditaram no
crescimento de minha pessoa, sempre
contribuíram para realização deste
trabalho.
vi
AGRADECIMENTOS
Primeiramente gostaria de agradecer à minha mãe, dona Lourdes do Carmo Ribeiro Paiva,
pelos anos de dedicação como mãe, companheira, amiga e, por ser o pilar central de minhas
conquistas e me incentivar esses anos todos, além de se sacrificar batalhando sempre para
nosso crescimento e melhoria de vida, que tanto deslumbra àqueles que sabem as dificuldades
passadas em sua vida;
À Universidade Federal do Amazonas, pelo amparo acadêmico durante a graduação e pós-
graduação. Ao laboratório de materiais de construção. Ao laboratório de pavimentação, pelas
portas abertas. Ao laboratório de hidráulica e saneamento, pela disponibilidade da estrutura;
Ao meu orientador Francisco dos Santos Rocha, pela confiança depositada, pelo estímulo e
impulso, pelas palavras brandas nas horas de tempestade, pelo acompanhamento e lições
dadas;
Ao meu co-orientador Guilherme Chagas Cordeiro, pela colaboração, confiança, amizade e
ajuda em laboratório;
Ao professor Raimundo Pereira de Vasconcelos, pela confiança e auxílio;
Ao professor Ruy José de Sá, pela paciência e auxílio nas horas questionáveis;
Ao professor e amigo Nilton de Souza Campelo, por ser o vetor da oportunidade de
crescimento acadêmico;
Ao professor Romildo Dias Toledo, e também, aos técnicos e servidores do Laboratório de
Estruturas – Labest da COPPE/UFRJ e todos os alunos e colegas que lá conheci e convivi;
Ao professor Marcelo Tavares, pelo auxílio e abertura do laboratório de Metalurgia;
À Cíntia Fontes, Reila Maria e Viviam, pela ajuda laboratorial e incentivo, bem como, à
Vanessa e Rosana pela companhia diária;
vii
À professora Adriana Maria Coimbra Horbe, pelo auxílio e abertura de das portas do
Laboratório de Laminação e Difração de raios X da Faculdade de Geociências;
Aos técnicos de laboratório Zeca, Nelson, Nilson, Jorge, Reinaldo e Ana, por ajudarem em
tudo que puderam;
À Fundação de amparo e Apoio à Pesquisa – FAPEAM e à Coordenação de Aperfeiçoamento
de Pessoal de Nível Superior – CAPES, pela bolsa de estudo, que viabilizou minha dedicação
exclusiva a realização deste projeto;
Ao Programa de Cooperação Acadêmica – PROCAD, pela oportunidade de aprendizagem e
abrir novas perspectivas de crescimento acadêmico.
Ao Instituto Nokia de Desenvolvimento e Tecnologia, pelos equipamentos cedidos à
pesquisa;
À empresa Vidros Rio, pelo fornecimento dos resíduos de vidro para pesquisa;
Aos meus amigos que, quando necessitava, estiveram sempre a disposição me incentivando e
acreditando em mim, mesmo quando eu já não acreditava mais;
À todos aqueles que comigo conviveram, ajudaram e cresceram conjuntamente;
Aos colegas da Instituição, em especial à Gorett, Karine, Laércio, Tiago, Luciane, Lorival,
Caubi, Heraldo, Arlene, Aleixo, Edsandra, pelas horas de descontração e alegria, e que
auxiliam na discurssão da temática e contribuíram positivamente durante caminho traçado;
À grande amiga Samantha Pinheiro pelo empenho, ajuda prestativa, companheirismo e
paciência;
Aos que criticaram e não me incentivaram em nada, pois hoje posso olhar para traz e ver que
posso suportar e conseguir superar as dificuldades impostas.
viii
“Não são os mais aptos nem os mais
inteligentes os que sobrevivem, mas
os que se adaptam melhor às
mudanças”.
Charles Darwin
ix
Resumo da Dissertação apresentada à PPGEC/UFAM como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do grau de Mestre em Ciências em Engenharia Civil (M.Sc.)
RESÍDUO INDUSTRIAL DE VIDRO MOÍDO EM ARGAMASSA DE CIMENTO
PORTLAND
Otávio Augusto Paiva
Agosto/2009
Orientadores: Francisco dos Santos Rocha
Guilherme Chagas Cordeiro
Programa: Engenharia Civil
O programa experimental realizado no presente projeto foi desenvolvido de forma a avaliar o
desempenho do resíduo de vidros planos moídos em pastas e argamassas a base de cimento
Portland. Foram estudadas diferentes condições de moagem que possibilitassem a obtenção de
um material com partículas da mesma ordem de grandeza das partículas do cimento. O
resíduo de vidro moído (RVM) apresentou características físico-químicas compatíveis às da
pozolana, com destaque para o índice de atividade pozolânica. Obteve-se valor de 104%,
empregando o cimento, que é superior a 75%, prescrito na norma brasileira. O RVM foi
aplicado em pastas e argamassas como substituto parcial do cimento, para teores de 0%, 10%,
15%, e 20% em massa, para uma relação água-aglomerante de 0,4. O comportamento do
RVM foi avaliado através de ensaios de difração de raios X, análise térmica, resistência à
compressão, porosimetria, absorção, permeabilidade, módulo de elasticidade e reação álcali-
agregado. Os resultados indicaram que as resistências mecânicas das pastas com RVM
alcançaram o valor da resistência de referência a partir dos 28 dias. Nas argamassas foram
obtidos resultados satisfatórios de resistência mecânica a partir dos 7 dias, iniciado pelo efeito
de preenchimento e, posteriormente, pelo efeito pozolânico que superou os resultados de
referência após os 28 dias, principalmente para o teor de 20%. Particularmente, o RVM
aumentou a resistência à compressão em 14 e 22% após os 28 e 56 dias de cura,
respectivamente.
Palavras-chave: resíduo ultrafino de vidro; argamassa; pasta; pozolana.
x
Abstract of Dissertation presented to PPGEC/UFAM as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science of Civil Engineering (M.Sc.)
INDUSTRIAL RESIDUE OF GROUND GLASS IN MORTAR OF PORTLAND CEMENT
Otávio Augusto Paiva
August/2009
Orienters: Francisco dos Santos Rocha
Guilherme Chagas Cordeiro.
Department: Civil Engineering
The experimental program of the present project was developed in order to evaluate the
residue performance of ground plain glasses in cement based paste and mortar. Different
conditions of grounding were used to generate a material with particles of the same order of
magnitude of the cement particles. The ground glass residue (GGR) displayed physical-
chemistry characteristics compatible to the ones of pozzolan, with relevance to the pozzolanic
activity index (PAI). PAI equal to 104% was obtained, which is higher than that 75% -
minimum value required by the Brazilian standard. The GGR was used in paste and mortar as
a partial replacement of cement of 0%, 10%, 15% and 20% in mass, considering a water-
binder ratio of 0,4. The GGR behavior was evaluated through the X-Ray diffraction, thermal
analysis, compressive strength, modulus of elasticity, porosity, water absorption, and alkali-
aggregate reaction. The results did not indicate difference between the mechanical strength of
the pastes with GGR and reference mixture after 28 days of curing. In mortars, the results of
mechanical strength of the GGR mixtures were adequate from 7 days due to the filler and
pozzolanic effects, mainly the 20% GGR mortar. In particular, the GGR provided increasing
of compressive strength of 14% and 22% after 28 and 56 days of curing, respectively.
Key-words: ultrafine glass by-product; mortar; paste; pozzolan.
xi
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 29
1.1
Objetivo geral .................................................................................................................. 31
1.2
Objetivos específicos ....................................................................................................... 31
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 32
2.1 Materiais cimentícios ........................................................................................................ 32
2.1.1 Breve evolução histórica do cimento........................................................................... 32
2.1.2 Produção e composição do cimento Portland .............................................................. 33
2.1.3 Impacto ambiental do cimento .................................................................................... 34
2.1.4 Hidratação .................................................................................................................... 34
2.1.5 Tipos de cimento ......................................................................................................... 38
2.1.6 Água de amassamento ................................................................................................. 39
2.1.7 Porosidade da matriz ................................................................................................... 41
2.2 Adições minerais para materiais cimentícios ................................................................. 43
2.2.1 Materiais inertes – Fíleres............................................................................................ 44
2.2.2 Materiais não inertes – Cimentantes e pozolânicos ..................................................... 45
2.3 Argamassas ....................................................................................................................... 47
2.3.1 As primeiras argamassas ............................................................................................. 47
2.3.2 Argamassas hidráulicas e suas propriedades ............................................................... 48
2.3.2.1 Trabalhabilidade e consistência ............................................................................ 49
2.3.2.2 Segregação e exsudação ....................................................................................... 50
2.3.2.3 Deformação .......................................................................................................... 51
2.3.2.4 Resistência mecânica e módulo de elasticidade. .................................................. 51
2.3.2.5 Permeabilidade, porosidade e absorção ................................................................ 54
2.4 Resíduo de vidro ............................................................................................................... 55
2.4.1 Resíduos sólidos urbanos e o meio ambiente .............................................................. 55
2.4.2 Produção e utilização do vidro .................................................................................... 57
2.4.3 Estrutura do vidro ........................................................................................................ 60
2.4.4 Propriedades ................................................................................................................ 62
2.4.5 Vidro e matriz cimentícia - potencialidades ................................................................ 62
xii
3
MATERIAIS CONSTITUINTES EMPREGADOS ................................................... 67
3.1 Cimento ............................................................................................................................. 67
3.2 Superplastificante ............................................................................................................. 68
3.3 Água ................................................................................................................................... 69
3.4 Agregados miúdos ............................................................................................................ 69
3.5 Resíduo de vidro ............................................................................................................... 70
4
MÉTODOS EMPREGADOS ........................................................................................ 72
4.1 Coleta e moagem do resíduo ............................................................................................ 72
4.1.1 Obtenção do resíduo .................................................................................................... 72
4.1.2 Processos de moagem do resíduo ................................................................................ 74
4.1.3 Moagem ultrafina ........................................................................................................ 76
4.2 Caracterizações do resíduo de vidro moído (RVM) ...................................................... 79
4.2.1 Granulometria à laser .................................................................................................. 79
4.2.2 Massa específica .......................................................................................................... 81
4.2.3 Composição química ................................................................................................... 81
4.2.4 Difração de raios X – DRX ......................................................................................... 82
4.2.5 Atividade pozolânica ................................................................................................... 85
4.2.6 Superfície específica .................................................................................................... 87
4.2.7 Microscopia óptica ...................................................................................................... 88
4.2.8 Microscopia eletrônica de varredura - MEV ............................................................... 89
4.2.9 Perda ao fogo ............................................................................................................... 91
4.3 Caracterização do CPI ..................................................................................................... 93
4.3.1 Tamanho de partículas, massa específica, análise química e superfície específica .... 93
4.3.2 Termogravimetria e análise térmica diferencial .......................................................... 93
4.4 Produção e caracterização de pastas .............................................................................. 97
4.4.1 Cone Marsh ................................................................................................................. 98
4.4.2 Dosagem de pastas ...................................................................................................... 99
4.4.3 Difração de raios X das pastas ................................................................................... 101
4.4.3 Análise térmica das pastas ......................................................................................... 102
4.4.4 Ensaio de resistência mecânica.................................................................................. 103
4.4.5 Porosimetria por intrusão de mercúrio ...................................................................... 104
xiii
4.5 Produção e caracterização das argamassas ................................................................. 106
4.5.1 Dosagem das argamassas........................................................................................... 106
4.5.2 Ensaios Mecânicos .................................................................................................... 108
4.5.2.1 Módulo de elasticidade das argamassas ............................................................. 109
4.5.3 Absorção de água por imersão e capilaridade ........................................................... 111
4.5.3.1 Absorção total por imersão ................................................................................. 111
4.5.3.2 Absorção por capilaridade .................................................................................. 113
4.5.4 Reação álcali-agregado .............................................................................................. 114
5
RESULTADOS OBTIDOS .......................................................................................... 117
5.1 Teor de impurezas orgânicas, materiais pulverulentos e torrões de argila da areia.
................................................................................................................................................ 117
5.2. Caracterização do cimento Portland comum – CPI ................................................... 118
5.2.1 Análise granulométrica, massa específica e superfície específica. ........................... 118
5.2.2 Curvas TG/DTG ........................................................................................................ 119
5.2.3 Difração de raios X .................................................................................................... 120
5.3 Produção e caracterização do resíduo ultrafino de vidro ........................................... 120
5.3.1 Moagem ultrafina - seleção granulométrica. ............................................................. 120
5.3.2 Granulometria a laser, massa específica e superfície específica. .............................. 122
5.3.3 Microscopia ótica, difração de raios X e composição química. ................................ 124
5.3.4 Classificação e índice de atividade pozolânica .......................................................... 126
5.4 Produção e caracterização das pastas ........................................................................... 128
5.4.1 Compatibilidade entre o cimento Portland e o superplastificante e ponto de saturação
do superplastificante. .......................................................................................................... 128
5.4.2 Difração de raios X .................................................................................................... 129
5.4.3 Análise termogravimétrica ........................................................................................ 131
5.4.4 Quantidade quimicamente combinada com o hidróxido de cálcio ............................ 134
5.4.5 Resistência à compressão .......................................................................................... 135
5.4.6 Porosimetria por intrusão de mercúrio ...................................................................... 141
5.5 Caracterização das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro ................. 143
5.5.1 Resistência à compressão .......................................................................................... 143
5.5.2 Módulo de elasticidade .............................................................................................. 148
5.5.3 Absorção total, índice de vazios, massa específica e absorção por capilaridade ...... 151
xiv
5.5.4 Reação álcali-agregado .............................................................................................. 156
6
CONCLUSÕES ............................................................................................................. 158
7
SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS ......................................................... 160
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 161
APÊNDICE ........................................................................................................................... 169
ANEXO .................................................................................................................................. 198
xv
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Cristais de hidróxido de cálcio da microestrutura do cimento formado na zona de
transição. ................................................................................................................................... 35
Figura 2 – Cristais de etringita e monossulfato hidratado. ....................................................... 36
Figura 3 – Representação da zona de transição e dos produtos de hidratação da matriz. ........ 37
Figura 4 – Curvas esquemáticas de hidratação do cimento mostrando a taxa de liberação de
calor e a concentração de Ca2+. ............................................................................................... 38
Figura 5 – Modelo esquemático dos tipos de água associadas ao C-S-H. ............................... 41
Figura 6 – Descrição esquemática da estrutura porosa da pasta de cimento Portland hidratada.
.................................................................................................................................................. 42
Figura 7 – Fatores que influenciam na resistência da matriz cimentícia. ................................. 52
Figura 8 – Parâmetros de influencia do módulo de elasticidade. ............................................. 53
Figura 9 – Representação do comportamento tensão-deformação sob compressão axial. ....... 54
Figura 10 – Estrutura molecular: (a) típico de uma estrutura cristalina de quatzo; (b) estrutura
de vidro da sílica de vidro; e (c) Estrutura de silicatos de cálcio/sódio.................................... 61
Figura 11 – Estrutura molecular do vidro com os materiais utilizados como fundentes.......... 61
Figura 12 – Deionizador de água do Labest (COPPE/UFRJ). ................................................. 69
Figura 13 – Curva granulométrica da areia tipo A. .................................................................. 70
Figura 14 – Resíduo de pó de vidro. ......................................................................................... 71
Figura 15 – Máquina específica de desbaste e regularização de placas de vidro. .................... 73
Figura 16 – Câmara de sedimentação do pó de vidro............................................................... 73
Figura 17 – Pó do vidro sedimentado. ...................................................................................... 74
Figura 18 – Moagem: (a) máquina de abrasão
Los Angeles
; (b) moinho de discos e; (c)
pulverizador de rotor. ............................................................................................................... 75
Figura 19 – Moinho planetário: (a) visão geral do equipamento
;
(b) fixação dos jarros de
ágata; (c) corpos moedores e; (d) disposição dos jarros. .......................................................... 76
Figura 20 – Detalhes da moagem produzida em moinho planetário em tempos distintos: (a) 5
min; (b) 10 min; (c) 20 min; (d) 30 min; (e) 40 min; (f) 60 min; (g) 80 min e; (h) 160 min. .. 78
Figura 21 – Aparelho de granulometria à laser: (a) vista do conjunto e; (b) detalhe da unidade
de leitura via úmida. ................................................................................................................. 80
xvi
Figura 22 – Aparelho de massa específica à gás: (a) vista geral e; (b) vista frontal com câmara
de gás aberta e porta amostra utilizado. .................................................................................... 81
Figura 23 – Espectrômetro de fluorescência de raios x – EDX 720. ........................................ 82
Figura 24 – Difração de raios X pela lei de Bragg. .................................................................. 83
Figura 25 – Equipamento de difração: (a) vista frontal do D8 Focus - Bruker e; (b) detalhe de
disposição dos acessórios. ........................................................................................................ 84
Figura 26 – Preparação para análise de difração de raios X: (a) material utilizado e; (b)
cominuição dos grãos. .............................................................................................................. 85
Figura 27 – Ensaio de índice de atividade pozolânica: (a) corpo de prova com fime plástico,
após o desmolde; (b) e (c) acondicionamento em recipiente hermético, envolvido com filme
plástico para melhor selagem e; (d) estufa com circulação de ar utilizada. ............................. 86
Figura 28 – Aparelho permeâmetro de Blaine.......................................................................... 88
Figura 29 – Microscópio estereoscópico SZH10. .................................................................... 89
Figura 30 – Aparelho MEV JSM – 6460LV (Fonte: http://fap01.if.usp.br/~lff/mev.html) ..... 90
Figura 31 – Análise no MEV: (a) vidro no filme metálico; (b) porta-amostras cilíndricos; (b)
Fixador metálico e; (c) vista interna da câmara do MEV ......................................................... 91
Figura 32 – Forno mufla utilizado no ensaio de perda ao fogo. ............................................... 92
Figura 33– Amostras do RVM, após o ensaio de perda ao fogo. ............................................. 92
Figura 34 – Análise térmica: (a) equipamento SDT Q600; (b) preparo de amostras para
ensaio; (c) acessórios utilizados no preparo de amostras e; (d) detalhes do equipamento. ...... 95
Figura 35 – Ensaio de compatibilidade e teor de saturação pelo cone Marsh. ......................... 99
Figura 36 – Equipamentos: (a) misturador de palhetas Chandler e; (b) materiais utilizados
para confecção de pastas......................................................................................................... 100
Figura 37 – Confecção das pastas: (a) medida do espalhamento pelo tronco de cone e; (b)
adensamento dos corpos-de-prova no molde e cura em recipiente úmido. ............................ 101
Figura 38 – Confecção das pastas para análise de difração: (a) mistura e coleta das pastas e;
(b) amostras curadas no dessecador e prontas para preparação do ensaio. ............................ 102
Figura 39 – Amostras retiradas durante a mistura das pastas para ensaios de análise térmica.
................................................................................................................................................ 102
Figura 40 – Prensa servo-hidráulica Shimadzu UH-F1000 kNI............................................. 103
Figura 41 – Faceamento dos corpos-de-prova de pasta em torno mecânico. ......................... 103
Figura 42 – Produção de corpos-de-prova par ensaio de porosimetria por intrusão de
mercúrio. ................................................................................................................................. 105
xvii
Figura 43 – Materiais utilizados para cessar a hidratação das amostras dos cubos de pasta
produzidos. ............................................................................................................................. 106
Figura 44 – Estufa utilizada no processo. ............................................................................... 106
Figura 45 – Produção das argamassas: (a) misturador planetário; (b) ensaio e índice de
consistência; (c) adensamento de camadas nos moldes com mesa vibratória e (d) câmara
úmida para cura dos corpos-de-prova. .................................................................................... 108
Figura 46 – Regularização de argamassas para ensaio de resistência à compressão: (a) capela
com chapa aquecedora para derreter o enxofre; (b) detalhe da mistura de enxofre e cinzas e;
(b) capeamento dos corpos-de-prova. ..................................................................................... 109
Figura 47 – Ensaio de compressão com aquisição de delocamento: (a) fixação do corpo-de-
prova nos pratos de compressão e; (b) detalhe dos LVDT’s e sua fixação no corpo-de-prova.
................................................................................................................................................ 110
Figura 48 – Ensaio de absorção por imersão total: (a) corpos-de-prova em estufa de 60 C
para constância de massa; (b) imersão total por 72 h; (c) detalhe dos corpos-de-prova imersos;
(d) corpos-de-prova levados à ebulição após 72 h imersos; (e) pesagem dos corpos-de-prova
imersos após fervura e; (f) pesagem dos corpos-de-prova saturados com superfície seca. .... 112
Figura 49 – Ensaio de capilaridade: (a) corpo-de-prova selado com fita de alumínio; (b)
obtenção da massa do conjunto seco; (c) disposição dos corpos-de-prova no aquário e; (d)
detalhe dos corpos-de-prova e lâmina d’água. ....................................................................... 114
Figura 50 – Procedimento de leitura da expansão das barras de argamassa. ......................... 115
Figura 51 – Solução padrão (à esquerda) e solução com a amostra de areia avaliada (à direita).
................................................................................................................................................ 117
Figura 52 – Curva granulométrica do cimento Portland Comum. ......................................... 118
Figura 53 – Curvas TG/DTG do cimento Portland Comum. ................................................. 119
Figura 54 – Difratograma do cimento Portland Comum. ....................................................... 120
Figura 55 – Curvas granulométricas do resíduo de vidro cominuído em moinho de bolas
(curva base) e das amostras moídas por 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 e 120 minutos. .................. 121
Figura 56 – Curvas granulométricas do resíduo de vidro com 30 minutos de moagem: obtida
durante o estudo de moagem (resíduo inicial) e obtida com reprodução da amostra para
aplicação (resíduo final). ........................................................................................................ 122
Figura 57 – Comparação entre as curvas granulométricas do resíduo de vidro, cimento
Portland e areia A. .................................................................................................................. 124
Figura 58 – Morfologia das partículas de RVM (inicial) com aumento de 350 vezes. .......... 124
Figura 59 – Microscopia ótica do resíduo de vidro com 10x de aumento.............................. 125
xviii
Figura 60 –Difratograma do resíduo de vidro. ....................................................................... 125
Figura 61 – Comparações entre índices de atividade pozolânica de aditivos minerais distintos.
................................................................................................................................................ 128
Figura 62 – Curvas de escoamento em cone Marsh para pastas com diferentes teores de
aditivo superplastificante (teor de sólidos). ............................................................................ 129
Figura 63 – Difratogramas das pastas com mesma idade e diversos teores: (a) aos 3 dias; (b)
aos 7 dias e; (c) aos 28 dias. ................................................................................................... 130
Figura 64 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 3 dias de
idade. ...................................................................................................................................... 132
Figura 65 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 7 dias de
idade. ...................................................................................................................................... 132
Figura 66 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 28 dias de
idade. ...................................................................................................................................... 133
Figura 67 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 56 dias de
idade. ...................................................................................................................................... 133
Figura 68 – Quantidade de água quimicamente combinada com o hidróxido de cálcio nas
pastas de cimento Portland e resíduo de vidro. ...................................................................... 134
Figura 69– Amostras de pastas rompidas à compressão: (a) referência; (b) substituição 10%
de RVM; (c) substituição 15% de RVM e; (d) substituição 20% de RVM............................ 135
Figura 70 – Resistência à compressão das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro,
agrupados de acordo com o teor de resíduo. .......................................................................... 136
Figura 71 – Resistência à compressão das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro,
agrupados de acordo com a idade de rompimento. ................................................................ 139
Figura 72 – Distribuição dos tamanhos de poros das pastas de cimento Portland e resíduo de
vidro. ....................................................................................................................................... 142
Figura 73 – Argamassas rompidas à compressão: (a) referência; (b) subst. 10% de RVM; (c)
subst. 15% de RVM e; (d) subst. 20% de RVM. .................................................................... 144
Figura 74 – Valores de resistência à compressão das argamassas de cimento Portland e
resíduo de vidro, agrupados por teor de substituição. ............................................................ 144
Figura 75 – Valores de resistência à compressão das argamassas de cimento Portland com
resíduo de vidro, agrupados por idade de rompimento. ......................................................... 146
Figura 76 – Valores de tensão e deformação das argamassas de cimento Portland e resíduo de
vidro. ....................................................................................................................................... 150
xix
Figura 77 – Valores de absorção total, índice de vazios e massa específica das argamassas de
cimento Portland e resíduo de vidro. ...................................................................................... 151
Figura 78 – Valores de absorção capilar das argamassas de cimento Portland e resíduo de
vidro. ....................................................................................................................................... 152
Figura 79 – Absortividade das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro.............. 155
Figura 80 – Evolução da expansão com o tempo de cura em solução alcalina ...................... 156
xx
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Tipos de cimento comercializados. ......................................................................... 39
Tabela 2 – Impurezas e concentrações na água de amassamento para matriz cimentícia. ....... 40
Tabela 3 – Composição química do vidro comum. .................................................................. 58
Tabela 4 – Índice de reciclagem de vidro no Brasil. ................................................................ 60
Tabela 5 – Propriedades do vidro comum. ............................................................................... 62
Tabela 6 - Composição química do CPI. .................................................................................. 67
Tabela 7 - Análise físico-mecânica do CPI .............................................................................. 68
Tabela 8 – Características do Glenium 51. ............................................................................... 68
Tabela 9 – Características da areia tipo A empregada na argamassa. ...................................... 70
Tabela 10 - Diâmetros dos grãos de cimento para 10%, 50% e 90 % da amostra, obtidos para
os tempos de moagem estipulados e o coeficiente de uniformidade de cada amostra. .......... 121
Tabela 11 - Características do resíduo de vidro produzido para a aplicação nas pastas e
argamassas de cimento Portland. ............................................................................................ 123
Tabela 12 - Composição química (em massa) do resíduo de vidro. ....................................... 126
Tabela 13 - Parâmetros de classificação de materiais como pozolanas de acordo com a NBR
12653/1993. ............................................................................................................................ 127
Tabela 14 – Valores de resistência à compressão e trabalhabilidade das pastas de cimento
Portland e resíduo de vidro. .................................................................................................... 135
Tabela 15 – Ganho de resistência de pastas entre idade inicial (3 dias) e final (28 e 56 dias).
................................................................................................................................................ 137
Tabela 16 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão, com relação ao
teor de substituição do cimento por resíduo de vidro. ............................................................ 137
Tabela 17 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão, com relação a
idade de rompimento dos corpos-de-prova. ........................................................................... 139
Tabela 18 – Ganho de resistência das pastas entre idades. ..................................................... 141
Tabela 19 – Tamanhos de poros e porosidade das pastas de cimento Portland e resíduo de
vidro. ....................................................................................................................................... 142
Tabela 20 – Valores de resistência à compressão e trabalhabilidade das argamassas de
cimento Portland e resíduo de vidro. ...................................................................................... 143
xxi
Tabela 21 – Ganho de resistência de argamassas entre idade inicial (3 dias) e final (28 e 56
dias). ....................................................................................................................................... 143
Tabela 22 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão das argamassas de
cimento Portland, com relação ao teor de substituição do cimento por resíduo de vidro. ..... 145
Tabela 23 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão das argamassas de
cimento Portland, com relação a idade de rompimento do corpo-de-prova. .......................... 147
Tabela 24 – Valores de resistência à compressão e módulo de elasticidade das argamassas de
cimento Portland e resíduo de vidro. ...................................................................................... 148
Tabela 25 –Análise comparativa do módulo de elasticidade das argamassas de cimento
Portland, segundo a NBR 8522/2003. .................................................................................... 149
Tabela 26 –Análise comparativa do módulo de elasticidade das argamassas de cimento
Portland, segundo a ASTM. ................................................................................................... 149
Tabela 27 – Índices físicos das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro. ............ 153
Tabela 28 – Análise comparativa na da absorção total das argamassas de cimento Portland.
................................................................................................................................................ 153
Tabela 29 – Análise comparativa na da índice de vazios das argamassas de cimento Portland.
................................................................................................................................................ 154
Tabela 30 – Análise comparativa na da absorção por capilaridade das argamassas de cimento
Portland. .................................................................................................................................. 154
xxii
LISTA
DE
SIGLAS
E
ABREVIATURAS
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABIVIDRO Associação Técnica Brasileira das Indústrias Automáticas de vidro
Al
2
O
3
Óxido de alumínio
ANOVA Análise de variância
ASTM American Society for Testing and Materials
A
t
Absorção total;
A
c
Absorção por capilaridade
A
s
Área da seção transversal do corpo-de-prova.
a/ag Relação água-aglomerante
AsO
3
Trióxido de arsênio
B
2
O
3
Óxido de boro
BeO Óxido de berílio
BaO Óxido de bário
A Corrente elétrica (Ampere)
CaO Óxido de cálcio
C
3
S Silicato tricálcico
C
2
S Silicato dicálcico
C
3
A Aluminato tricálcico
C
4
AF Ferro-aluminato tetracálcico
C
6
AŠ
3
H
32
Etringita
3C
4
AŠH
12
Monossulfoaluminato de cálcio hidratado
CBIC Câmara Brasileira da Indústria da Construção
CPI Cimento Portland Comum
CPS Contagem por segundo
C-S-H Silicato de cálcio hidratado
CH ou Ca(OH)
2
Hidróxido de cálcio ou portlandita
xxiii
CHfi Porcentagem de massa calcinada da pasta após a decomposição do CH em
relação a massa base inicial;
%CHc Porcentagem de hidróxido de cálcio em relação às respectivas massas bases
calcinadas de cimento;
cp Corpo-de-prova
CO
2
Dióxido de carbono
CaCO
3
Carbonato de cálcio
C
1000
Porcentagem de cimento a 1000
o
C
r
p
Raio do poro
d Distância interplanar
D
10
Diâmetro de 10% da amostra
D
50
Diâmetro médio da amostra
D
90
Diâmetro de 90% da amostra
DRX Difração de raios X
DTG Termogravimetria derivada
EDS Espectroscopia de Energia Dispersiva
EDX Espectroscopia de energia dispersiva de raios x
DMC Diâmetro máximo característico
E Módulo de elasticidade
E
ci
Módulo de elasticidade secante
E
c
Módulo de elasticidade cordal;
Fe
2
O
3
Óxido de ferro
f
cp
Resistência média, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados com CPI e
pozolana;
f
c
Resistência média, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados com o CPI.
g Grama
GeO
2
Óxido
de germânio
hab Habitantes
h Hora
I
v
Índice de vazios
xxiv
IAP Índice de atividade pozolânica com o cimento Portland.
K Potássio
K
2
O Óxido de potássio
K
i
Constante do aparelho de Blaine
k
v
Coeficiente de condutibilidade térmica
L ou l Medida de volume – litro
Li Lítio
Li
2
O Óxido de Lítio
min Minuto
m
sat
Massa do corpo-de-prova saturada em água, após fervura (superfície seca)
m
s
Massa do corpo-de-prova seca em estufa
m
i
Massa do corpo-de-prova saturada imersa em água (balança hidrostática)
m
c
Massa do corpo-de-prova após o contato com água durante o período de tempo
estipulado
m Unidade de área – metro
m² Unidade de área – metro quadrado
MF Módulo de finura
Mg Magnésio
MgO Óxido de magnésio
Mn Manganês
MnO Óxido de manganês
m
110
Massa da amostra seca em estufa a 110 °C
m
950
Massa da amostra calcinada a 950 °C ± 50 °C
M
1000
Porcentagem de massa final da pasta a 1000
o
C
M
ch/mf
Massa base calcinada de resíduo
M
cr/ox
Massa base calcinada de cimento
MC
ch/mf
Porcentagem de massa calcinada da pasta após a decomposição do CH
MCr
ACH
Porcentagem de amostra antes da decomposição do CH
MCr
DCH
Porcentagem de amostra depois da decomposição do CH
MEV Microscopia Eletrônica de Varredura
xxv
Na Sódio
Na
2
O Óxido de sódio
NaOH Hidróxido de sódio
N
2
Nitrogênio líquido
N Unidade de força – Nilton
Oc
T
Porcentagem dos óxidos do cimento em relação aos óxidos totais
Oc Óxidos do cimento
Or Óxidos do resíduo
ppm Partes por milhão
P Pressão externa aplicada
Pa Pascal
PbO Óxido de chumbo
PF Perda ao fogo
P.S. Ponto de Saturação
PVC policloreto de vinila
P
2
O
5
Pentóxido de fósforo
q Ordem de reflexão (numero inteiro)
r
p
Raio do poro
RI Resíduo insolúvel
%R Porcentagem de resíduo empregada
Rh Ródio
rpm Rotação por minuto
R
1000
Porcentagem de massa do resíduo a 1000
o
C
S
e
Superfície específica
SiO
2
Dióxido de silício
SO
3
Óxido de enxofre
Sb
2
O
3
Óxido de antimônio III
SrO Óxido de estrôncio
SP Superplastificante
xxvi
Si Silício
s Medida de tempo – segundos
TG Termogravimetria
t Tempo
T Temperatura
TiO
2
Óxido de titânio
U Urânio
V Tensão elétrica (Volt)
V
2
O
5
Pentóxido de vanádio
ZnO Óxido de zinco
ZrO
2
Óxido
de zircônio
xxvii
LISTA
DE
SÍMBOLOS
E
PREFIXOS
o
C
Temperatura em
Celsius (graus Celsius)
Å Ångströn: unidade de comprimento
λ Comprimento de ondas dos raios X incidentes
2θ Ângulo de Bagg
Ф Ângulo de contato entre o líquido e o sólido
γ Tensão superficial do líquido
γ
e
Peso específico
∆ Variação
߮
Ângulo de contato entre líquido e sólido capilar
ρ Massa específica do material analisado
ω Porosidade da camada (ω=0,500)
# Abertura da malha de peneira
η Viscosidade do ar à temperatura do ensaio.
α Coeficiente de dilatação linear
υ Coeficiente de Poisson
σ Tensão de compressão
σ
c1
Tensão de compressão relativa à deformação de 0,5 MPa;
σ
c2
Tensão correspondente à 30% da tensão máxima;
σ
1
Tensão de compressão correspondente à deformação de 5·10
-5
milionésimos;
σ
2
Tensão correspondente à 40% da tensão máxima;
ε Deformação
ε
c1
Deformação correspondente σ
c1
;
ε
c2
Deformação produzida pela σ
c2
ε
1
Deformação correspondente a 5·10
-5
milionésimos;
ε
2
Deformação produzida pela σ
2
.
ρ
r
: Massa específica real.
xxviii
ρ
res
: Massa específica resíduo.
ρ
cim
: Massa específica do cimento.
µ Micro (10
-6
)
n Nano (10
-9
)
M Mega (10
6
)
m Mili (10
-3
)
c Centi (10
-2
)
k Quilo (10
3
)
29
1 INTRODUÇÃO
Atualmente, com os avanços tecnológicos e o desenvolvimento econômico do setor da
construção civil, diversos materiais vêm sendo empregados e alcançam grande destaque pelo
emprego em ambientes arrojados e vistosos. Um material bastante empregado nas construções
é o vidro.
O vidro é uma substância inorgânica numa condição contínua e análoga ao estado
líquido daquela substância, a qual, porém, como resultado de uma mudança reversível na
viscosidade durante o resfriamento, atingiu um alto grau de viscosidade de modo a ser para
todos os fins práticos rígido (MAIA, 2003).
No Brasil a capacidade instalada de vidros planos para a indústria da construção Civil
em 2006 era de 1,2 milhões de toneladas. Neste setor o consumo de vidro plano comum
representou 57%, o vidro temperado 29 %, espelhado 7%, laminado 5% e metalizado e duplo
1 % cada. Estima-se ainda que apenas 14 % de todo o vidro consumido seja reciclado e que o
índice de reciclagem de vidro é de 45 % (ROSA, 2007; ABIVIDRO, 2007; AMBIENTE
BRASIL, 2009).
Os vidros utilizados em Manaus são oriundos de indústrias de outras regiões do país,
sendo apenas beneficiados no Estado do Amazonas e na região Norte, não havendo
reciclagem. Como Manaus é uma cidade que utiliza grande quantidade de vidro na indústria,
comércio, edificações e pequenas estruturas, torna-se necessário dar uma destinação final ao
resíduo desse material, visando diminuir a degradação ambiental provocada por sua deposição
inadequada. Pois, apesar de possuírem a característica de reciclagem contínua, ou seja, o
material pode ser reciclado infinitas vezes, são em geral despejados em aterros controlados.
30
Na região Norte há uma busca, por parte de pesquisadores, de materiais alternativos
que possam substituir os agregados e parcialmente o cimento Portland, na confecção de
produtos cimentícios, visando manter e/ou melhorar as propriedades das matrizes cimentícias.
Além disso, muitas empresas que possuem um sistema de gestão ambiental responsável estão
se preocupando com a destinação final do resíduo de vidro, tendo em vista os problemas com
a deposição inadequada desse tipo de resíduo por empresas coletoras de entulho contratadas.
Uma opção para o uso de resíduo de vidro, no setor da construção civil, é sua
utilização como material alternativo para compor estruturas a base de cimento. Sabe-se que
materiais ricos em sílica, como sílica ativa e cinza da casca de arroz, são usados em conjunto
com cimento em pastas, argamassas e concretos no intuito de melhorar as propriedades
mecânicas e a durabilidade de matrizes cimentícias ((MEHTA e MONTEIRO, 1994; DAL
MOLIN, 2005; NEVILLE, 1997; CORDEIRO, 2006). Em função de sua composição química
rica em sílica, o pó de vidro apresenta-se como uma possibilidade viável para reaproveitar o
resíduo oriundo, por exemplo, de placas planas de vidro, do tipo sodo-cálcico, a fim de usá-
los como materiais pozolânicos ou fíleres. A utilização do pó de vidro, como adição mineral,
pode contribui para diminuir o consumo de cimento ou melhorar a reologia da matriz
cimentícia, além de proporcionar uma destinação mais nobre ao resíduo.
Assim, anseia-se com o presente trabalho, oferecer condições para interação entre
pequenas empresas de produtos a base de cimento e empresas de beneficiamento de vidro.
Com isso, agrega-se valor ao resíduo utilizado por estas empresas, cuja destinação final seria
o aterro municipal, contribuindo desta forma para a redução do impacto ambiental negativo ao
meio ambiente, além de desenvolver tecnologicamente o ramo da construção civil. Para tanto,
foram estipulados os seguintes objetivos para a pesquisa:
31
1.1 Objetivo geral
Avaliar a utilização de resíduos de vidro em pó, provenientes de vidros planos sodo-
cálcicos em argamassas de cimento Portland, visando agregar valor a esse tipo de resíduo que
é disposto de maneira inadequada em aterros sanitários e lixões, prejudicando o meio
ambiente.
1.2 Objetivos específicos
•
Verificar o desempenho e comportamento do resíduo de vidro moído como adição
mineral em matriz cimentícia;
•
Analisar as propriedades mecânicas, físico-químicas e microestrutura das
incorporações de vidro em compósitos a base de cimento Portland;
•
Dar destinação aos vidros inutilizados.
32
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Materiais cimentícios
2.1.1 Breve evolução histórica do cimento
De acordo com Petrucci (2003), a argila foi provavelmente o primeiro material
utilizado como aglomerante, segundo alguns textos bíblicos, ela também foi usada em
construções pelos assírios e caldeus. Para a produção de tijolos, eram misturados com a argila
e matéria orgânica vegetal (palha e gravetos), que forneciam melhor resistência e
modificavam a plasticidade do compósito. Os gregos, etruscos e romanos utilizavam a cal
aérea como aglomerante, após passar por um processo de calcinação. Em seguida, houve um
grande avanço por parte dos gregos e romanos que utilizavam pozolanas naturais em suas
construções, as quais eram provenientes de cinzas vulcânicas e se tornavam resistentes à ação
da água (KIHARA e CENTURIONE, 2005; SICHIERI
et al
., 2005).
No século XVIII, o engenheiro Inglês John Smeaton, responsável pela construção do
Farol de Eddystone em 1756, realizou vários testes buscando um material que resistisse à ação
das águas, com isso, concluiu que calcários impuros com teores de argilas produziam
aglomerantes hidráulicos superiores aos de calcários puros. Em 1796, Joseph Parker pateteou
um cimento hidráulico que chamou erroneamente de cimento romano, um material obtido da
calcinação e moagem de calcário impuro com argila. Desde então, houve uma evolução das
argamassas e concretos: L. J. Vicat, em 1818, mostrou que produtos hidráulicos eram obtidos
pela mistura e calcinação de carbonato de cálcio com argila (BOUGE, 1995
apud
KIHARA e
CENTURIONE, 2005; SICHIERI
et al.,
2005; PETRUCCI, 2003).
A obtenção de aglomerantes hidráulicos culminou a partir de 1824 com Joseph
Aspdin. Esse engenheiro inglês patenteou a produção de um aglomerante obtido pelo
cozimento de misturas de argilas e calcário, tal aglomerante foi chamado de cimento Portland,
33
devido sua semelhança (quando endurecido) com as rochas calcárias da região de Portland.
Daí em diante, com melhorias no processo de produção, a utilização do cimento Portland
promoveu o desenvolvimento das argamassas e concretos (KIHARA e CENTURIONE, 2005;
SICHIERI
et al.,
2005).
2.1.2 Produção e composição do cimento Portland
De acordo com a Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP (2002), o
cimento Portland é um material fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes
em presença de água, ou seja, que endurece em contato com a água. As matérias-primas
utilizadas na produção de cimento Portland são principalmente o calcário, sílica, alumina e
óxido de ferro (KIHARA e CENTURIONE, 2005). Estes interagem entre si, formando
diversos produtos complexos. No entanto, como essas matérias-primas, geralmente, se
encontram em proporções variadas em rochas ou outros minerais, há necessidade de se
realizar uma mistura e homogeneização entre o calcário e a argila, e até adicionar outros
minérios, para obtenção de uma combinação adequada (ISAIA, 2005; NEVILLE, 1997). Essa
mistura de matérias-primas é levada a um forno rotativo e submetido a elevadas temperaturas.
Durante a queima ocorre a formação de pelotas chamadas de clínquer, onde estão sintetizados
os compostos de cimento Portland. Seguidamente esse material é moído contíguo ao gesso em
granulometria menor que 75 µm para, em seguida, ser embalado.
Existem quatro compostos que são os principais constituintes do cimento, sendo estes:
silicato dicálcico (C
2
S), siliato tricálcico (C
3
S), aluminato tricálcico (C
3
A) e o ferro-aluminato
tetracálcico (C
4
AF). Na química do cimento, utilizam-se as seguintes representações: S -
SiO
2
; A - Al
2
O
3
;
F - Fe
2
O
3
; M - MgO;
S
ത
- SO
3
; N - Na
2
O; K - K
2
O; C - CaO. Além dos
compostos principais, existem outros secundários em porcentagem muito pequena em relação
à massa de cimento como o MgO, TiO
2
, MnO
2
, K
2
O e Na
2
O, porém, de acordo com Neville
(1997), deve ser dada atenção especial aos óxidos de sódio e potássio, conhecidos como os
principais álcalis do cimento.
34
2.1.3 Impacto ambiental do cimento
O cimento Portland é o principal ligante hidráulico usado mundialmente para a
produção de concretos, argamassas e pastas. A produção mundial de cimento é de 1,5 bilhão
de toneladas ao ano e isso requer uma grande quantidade de energia, além de ser o
responsável pela emissão de cerca de 7% de CO
2
gerado mundialmente. A produção de uma
tonelada do clínquer de cimento Portland lança aproximadamente uma tonelada de CO
2
na
atmosfera. Só no Brasil, a produção mensal é de 4,5 milhões de toneladas (Câmara Brasileira
da Indústria da Construção – CBIC, 2009), o que significa que o Brasil contribui com a
emissão de cerca de 4,5 milhões de toneladas de CO
2
. Em meio a esses dados, as indústrias
começam a abordar a chamada ecologia industrial, onde se reciclam resíduos de uma indústria
para que substituam as matérias-primas de outras de modo a reduzir o impacto ao meio
ambiente. Os cimentos compostos são um exemplo de tal ecologia, onde parte do clinquer do
cimento é substituído por cinzas volantes e escória. Dessa maneira, a redução na emissão de
carbono está associada com a redução do clínquer através utilização das adições minerais no
cimento (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Isto mostra a importância de pesquisas de novos materiais para serem usados como
aditivos minerais aceitáveis de forma técnica e econômica.
2.1.4 Hidratação
Kihara e Centurione (2005) expõem que o C
3
S (alita) é principal constituinte do
clínquer, sendo responsável pelo endurecimento e pela resistência mecânica nas idades de 1 a
28 dias de cura. Afirma, também, que o C
2
S (belita) é o constituinte responsável pelo ganho
de resistência mecânica após os 28 dias. Ambos os compostos originam a produção de
silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) e do hidróxido de cálcio (Ca(OH)
2
ou portlandita) na
matriz. Esses silicatos de cálcio hidratados apresentam-se sob forma indefinida, bem irregular
e desordenada. O hidróxido de cálcio (portlandita) apresenta-se sob a forma de placas
hexagonais cristalinas, como mostra a figura 1 (MEHTA e MONTEIRO, 2008; NEVILLE,
1997).
Figura 1 –
Segundo Neville (1997), para a hidratação dos dois silicatos é necessária uma mesma
quantidade de água,
porém o C
cálcio que o C
2
S. Dessa forma, o autor mostra que a partir de cálculos estequiométricos
(equações
1 e 2), a hidratação do C
cálcio, e o C
2
S produziria 81,8 % de C
cálcio (alita e belita) são os compostos principais de resistência de hidratação similar e
representam de 75 % a 80 % do cimento (YOUNG
(Silicato de cálcio + água
O C
3
A é o composto que proporciona a pega
controlado pela adição de gesso. Através de reações provenientes do gesso incorporado na
composição do cimento Portland com o C
que se revela como produtos cristalinos na fo
de etringita, C
6
AŠ
3
H
32
(KIHARA e CENTURIONE,
De acordo com Aïtcin (2000), essa etringita é rica em sulfato e proporciona a formação de
Cristais de hidróxido de cálcio da microestrutura do cimento formado na zona de transição
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
Segundo Neville (1997), para a hidratação dos dois silicatos é necessária uma mesma
porém o C
3
S produz mais que o dobro da quantidade de hidróxido de
S. Dessa forma, o autor mostra que a partir de cálculos estequiométricos
1 e 2), a hidratação do C
3
S produziria 60,5 % de C
3
S
2
H
3
e 39,5 % de hidróxido de
S produziria 81,8 % de C
3
S
2
H
3
e 18,2 % de hidróxido de cálcio. Os silicatos de
cálcio (alita e belita) são os compostos principais de resistência de hidratação similar e
representam de 75 % a 80 % do cimento (YOUNG
et al.
, 1998).
(Silicato de cálcio + água
silicato de cálcio hidratado + hidróxido de cálcio)
A é o composto que proporciona a pega
instantânea do cimento, o que é
controlado pela adição de gesso. Através de reações provenientes do gesso incorporado na
composição do cimento Portland com o C
3
A, ocorre a promoção de sulfoaluminatos de cálcio,
que se revela como produtos cristalinos na fo
rma de pequenas agulhas prismáticas chamadas
(KIHARA e CENTURIONE,
2005; MEHTA e MONTE
De acordo com Aïtcin (2000), essa etringita é rica em sulfato e proporciona a formação de
35
Cristais de hidróxido de cálcio da microestrutura do cimento formado na zona de transição
.
Segundo Neville (1997), para a hidratação dos dois silicatos é necessária uma mesma
S produz mais que o dobro da quantidade de hidróxido de
S. Dessa forma, o autor mostra que a partir de cálculos estequiométricos
e 39,5 % de hidróxido de
e 18,2 % de hidróxido de cálcio. Os silicatos de
cálcio (alita e belita) são os compostos principais de resistência de hidratação similar e
(1)
(2)
silicato de cálcio hidratado + hidróxido de cálcio)
instantânea do cimento, o que é
controlado pela adição de gesso. Através de reações provenientes do gesso incorporado na
A, ocorre a promoção de sulfoaluminatos de cálcio,
rma de pequenas agulhas prismáticas chamadas
2005; MEHTA e MONTE
IRO, 2008 ).
De acordo com Aïtcin (2000), essa etringita é rica em sulfato e proporciona a formação de
36
monossulfoaluminato de cálcio hidratado (3C
4
AŠH
12
), se cristaliza na forma placas de
hexagonais (figura 2).
Figura 2 – Cristais de etringita e monossulfato hidratado.
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
De acordo com Young
et al.
(1998), as reações para produção da etringita são estáveis
enquanto houver gesso suficiente. Quando ocorre a diminuição do gesso, o C
3
A reage com a
própria etringita, que torna-se instável, formando os monossulfoaluminatos. Essa seqüência
de reações podem ser observados através das equações 3 e 4.
C
ଷ
A ൅ 3CS
ത
H
ଶ
൅ 26H ՜ C
଺
AS
ത
ଷ
H
ଷଶ
(3)
(Aluminato tricalcico + gesso + água
etringita)
C
଺
AS
ത
ଷ
H
ଷଶ
൅ 2C
ଷ
A ൅ 4H ՜ 3C
ସ
AS
ത
H
ଵଶ
(4)
(Etringita + aluminato tricalcio + água
monossulfoaluminatos)
O C
4
AF (ferrita), basicamente, forma os mesmos produtos das reações do C
3
A. Porém,
como é pouco reativa, a ferrita combina-se com uma quantidade pequena de gesso e substitui
parcialmente o alumínio (Al) pelo ferro (Fe) e tem um papel importante quanto à resistência
química do cimento e ataques ácidos. A melhor representação da reação da ferrita com o
hidróxido de cálcio, para Young
et al.
(1998), é mostrada na equação 5.
37
C
ସ
AF ൅ 2CH ൅ 14 H ՜ C
ସ
ሺ
A, F
ሻ
H
ଵଷ
൅
ሺ
A, F
ሻ
H
ଷ
(5)
(Ferrita + hidróxido de cálcio + água
aluminato tetracalcico hidratado + hidróxido
ferro-aluminato)
O modelo esquemático de representação da pasta de cimento hidratada é mostrado na
figura 3, onde se observa as formações dos produtos de hidratação dispostos nas proximidades
da zona de transição entre a pasta e o agregado.
A formação dos produtos de hidratação do cimento pode ser notada observando-se a
taxa de calor liberada e a concentração de Ca
2+
em função do tempo de hidratação, estas
alterações estão descritas nas curvas da figura 4. No estágio III da curva A ocorre a formação
de etringita (trissulfoaluminato), C-S-H e Ca(OH) nas primeiras horas após a mistura da água
com o cimento, o que acarreta uma elevação da concentração de Ca
2+
na curva B. Dias após a
confecção da mistura, no estágio IV da curva A, ocorre a transformação do trissulfoaluminato
em monossulfoaluminato, esta reação é caracterizada por um aumento repentino da taxa de
liberação de calor nesse estágio do tempo de hidratação da pasta de cimento.
Figura 3 – Representação da zona de transição e dos produtos de hidratação da matriz.
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
38
Figura 4 – Curvas esquemáticas de hidratação do cimento mostrando a taxa de liberação de calor e a
concentração de Ca
2+
.
Fonte: Kihara e Centurione (2005).
2.1.5 Tipos de cimento
O cimento é classificado em diferentes tipos que variam conforme sua classe de
resistência e componentes de adição para melhoria das propriedades. Atualmente no mercado
brasileiro da construção civil, são comercializados treze tipos de cimento Portland (KIHARA
e CENTURIONE, 2005), expostos na tabela 1.
39
Tabela 1 - Tipos de cimento comercializados.
Nome técnico do
cimento Portland
Sigla
Classe
Conteúdo dos componentes (%)
Clínque
+ gesso
Escória
Pozolana
Fíler
calcário
Comum
CPI
25, 32, 40
100
0
0
0
Comum com adição
CPI-S
25, 32, 40
95-99
0
1-5
0
Composto com escória
CPII-E
25, 32, 40
56-94
6-34
0
0-10
Composto com pozolana
CPII-Z
25, 32, 40
76-94
0
6-14
0-10
Composto com fíler
CPII-F
25, 32, 40
90-94
0
0
6-10
Alto forno
CPIII
25, 32, 40
25-65
35-70
0
0-5
Pozolânico
CPIV
25, 32
5-45
0
15-50
0-5
Alta resistência inicial
CPV-ARI
-
95-100
0
0
0-5
Resistente a sulfatos
RS
25, 32, 40
-
-
-
-
Baixo calor de hidratação
BC
25, 32, 40
-
-
-
-
Branco estrutural
CPB
25, 32, 40
-
-
-
-
Branco não estrutural
CPB
-
-
-
-
-
Poços petrolíferos
CPP
-
-
-
-
-
Fonte: KIHARA, Y.; CENTURIONE, S. L. O Cimento Portland. Concreto: Ensino, Pesquisa e
Realizações. ed. G. C. Isaia. São Paulo: IBRACON, 2005. v. 1.
2.1.6 Água de amassamento
A água utilizada para a confecção de materiais cimentícios como pastas, argamassas, e
concretos é, de uma maneira geral, responsável pela trabalhabilidade da mistura e necessária
para iniciar a reação de hidratação dos compostos do cimento. Toda água que seja passível de
consumo humano pode ser utilizada na produção de matriz cimentícia (NEVILLE, 1997).
Entretanto, é necessário observar que a água usada não deve conter impurezas que venham
prejudicar as reações hidratação dos compostos de cimento.
Para melhor visualização dos materiais prejudiciais, Petrucci (1995), através da tabela
2, mostra as indicações quanto às impurezas e sua concentração máxima na água de
amassamento.
40
Tabela 2 – Impurezas e concentrações na água de amassamento para matriz cimentícia.
Impurezas
Concentração máxima
tolerável na água de
amassamento
Carbonato e bicarbonato de sódio e potássio
1.000 ppm
(0,1 %)
Cloreto de sódio
20.000 ppm
(2 %)
Sulfato de sódio
10.000 ppm
(1 %)
Bicarbonato de sódio de cálcio e magnésio
400 ppm
(0,04 %)
Cloreto de cálcio
40.000 ppm
(4 %)
Sais de ferro
40.000 ppm
(4 %)
Iodato de sódio, fosfato de sódio, arseniato de sódio e borato de sódio
500 ppm
(0,05 %)
Sulfito de sódio
100 ppm
(0,01 %)
Ácidos inorgânicos, tais como clorídrico, sulfúrico, etc
10.000 ppm
(1 %)
Hidrato de sódio
10.000 ppm
(1 %)
Partículas em suspensão
2.000 ppm
(0,2 %)
Água do mar (sais)
30.000 ppm
(3 %)
Águas industriais (sólidos)
4.000 ppm
(0,4 %)
Águas de esgotos (matéria orgânica)
20 ppm
(0,002 %)
Áçúcar
500 ppm
(0,05 %)
Fonte: PETRUCCI, E. G. R. Concreto de Cimento Portland. 5ª. ed. Rio de Janeiro: Globo, 1995.
Além disso, deve-se observar a quantidade de água utilizada na mistura, pois a adição
de água em demasia provoca a diminuição de resistência da matriz. Petrucci (1995) relata que
os defeitos provenientes da água de amassamento são, em geral, provocados pelo excesso de
água do que pelos elementos que esta possa conter. O autor afirma também que se torna
admissível utilizar águas cujo ensaio de resistência da matriz aos 28 dias atinja pelo menos 90
% da obtida com água de qualidade.
De acordo com Mehta e Monteiro, 2008, existe uma classificação da água, que pode
existir em muitas formas, como mostra o modelo esquemático da figura 5, e estes tipos são
baseadas na sua dificuldade ou facilidade de remoção da pasta de cimento como segue abaixo:
Água capilar: água presente nos vazios maiores que 50 Ängston, sendo subdivida em
água livre - quando os vazios apresentam-se de tamanhos maiores que 50 nm e sua remoção
não causa variação de volume, o outro tipo é a água retida por tensão capilar, na qual os
pequenos capilares possuem tamanhos de 5 a 50 nm, onde sua remoção pode causar retração
do sistema.
41
Água adsorvida: encontrada próxima à superfície dos sólidos da pasta hidratada, sob
influência das forças de atração. Na pasta de cimento, a perda desta água é responsável pela
sua retração.
Água interlamelar: é a água associada que encontra-se entre as camadas da estrutura
do C-S-H fortemente retida pelas pontes de hidrogênio e só é perdida por forte secagem
retraindo a estrutura do C-S-H.
Água quimicamente combinada: faz parte da microestrutura dos vários produtos de
hidratação e não se perde com a secagem, mas sim quando os produtos hidratados se
decompõem.
Figura 5 – Modelo esquemático dos tipos de água associadas ao C-S-H.
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
2.1.7 Porosidade da matriz
Os produtos formados durante a hidratação do cimento formam uma estrutura porosa
que tem grande influência na matriz endurecida e afeta significativamente suas propriedades
como a permeabilidade, resistência mecânica, absorção, densidade, etc. (Young
et al
, 1998;
Mehta e Monteiro, 2008). Segundo os autores, existem diferentes tipos de vazios na matriz, de
acordo com Powers
apud
Young
et al
, os poros podem ser divididos em tipos: poros capilares
e poros do gel (figura 6). Este modelo é uma simplificação da atual estrutura porosa das
pastas, uma vez que existem uma série de tamanhos de poros.
42
Figura 6 – Descrição esquemática da estrutura porosa da pasta de cimento Portland hidratada.
Fonte: Powers (1958) apud Cordeiro (2006).
A distribuição do tamanho de poros é afetada diretamente pela relação
água/aglomerante. Os espaços que não são ocupados pelo cimento ou pelos produtos de
hidratação consistem de vazios capilares, sendo que o cálculo do volume total desses vazios
capilares é conhecido como porosidade. Os poros, com diâmetro maior que 50 nm, possuem
maior influência na resistência à compressão e impermeabilidade, enquanto que os poros
menores que 50 nm têm influência na retração por secagem e na fluência (MEHTA e
MONTEIRO, 2008).
Os poros capilares e os poros do gel podem ser subdivididos em classes de acordo com
a
International Union of Pure and Applied Chemistry
(IUPAC) – TAYLOR, 1997
apud
Cordeiro, 2006, conforme segue abaixo:
•
Macroporos: poros com raios maiores que 50 nm (0,05 µm);
•
Mesoporos: poros com raios entre 2,0 nm e 50 nm;
•
Microporos: poros com raios menores que 2,0 nm (0,002 µm).
43
2.2 Adições minerais para materiais cimentícios
A utilização de adições minerais é bastante antiga e sua difusão se deu através da
execução de várias obras com cinzas vulcânicas na Grécia e no império romano, onde o
monte Vesúvio era a principal fonte de cinzas vulcânicas utilizadas (DAL MOLIN, 2005).
Atualmente, as adições minerais usadas podem ser naturais ou resíduos, que são subprodutos
obtidos de indústrias como as siderúrgicas, agroindústrias, termoelétricas e outras.
As adições minerais são utilizadas para melhorar algumas propriedades do concreto,
podendo atuar como pozolanas, cimentantes ou fílers. Silva (2007), diz que o uso de adições
minerais pode ser muito vantajoso, uma vez que seu custo é, em geral, menor em comparação
ao cimento Portland. Para o autor pode haver uma reação química ou física com os produtos
de hidratação do cimento, com modificação da microestrutura, propriedades melhores no
estado fresco e endurecido e maior durabilidade. Para Mehta e Monteiro (1994), a destinação
aos aterros de subprodutos industriais representa uma perda de material e danos ao meio
ambiente, quando bem podiam ser reaproveitados, de maneira adequada, na produção de
concreto como agregados ou como aditivos minerais para cimentos de forma a gerar uma
economia de energia e custo.
Então, pode-se dizer que as adições minerais são materiais naturais ou subprodutos da
indústria e até, segundo Neville (1997), minerais inorgânicos processados, que podem
proporcionar ou não alguma reação química proveniente da concepção do endurecimento da
matriz cimentícia, e/ou ainda atuar como preenchimento e ponto de nucleação durante a
formação e consolidação da zona de transição. No entanto, alguns aditivos minerais requerem
uma maior quantidade de água na mistura para se obter uma consistência desejada, fazendo-se
necessário o uso de superplastificante. Esse comportamento depende da forma e da superfície
especifica das partículas do aditivo mineral e da quantidade empregada (KIHARA e
CENTURIONE, 2005; DAL MOLIN, 2005). Para Dal Molin (1995)
apud
Cordeiro (2006), a
inclusão de aditivo mineral na matriz interfere na movimentação das partículas de água e
reduz ou elimina o acumulo de água livre retira sob o agregado nas misturas.
O aditivo mineral preenche vazios entre as partículas de cimento, gerando aumento da
compacidade com conseqüente refinamento dos poros, o mesmo efeito não ocorre com a
utilização do cimento, pois, em contato com a água, dissolve-se rapidamente para a formação
44
dos produtos de hidratação (MALHOTRA e MEHTA, 1996
apud
CORDEIRO, 2006). Outro
efeito físico benéfico das adições é o de nucleação heterogênea, pois as reações do clínquer
ocorrem na superfície e a área específica efetiva de contato com a água é muito importante
para as reações químicas que ocorrem na matriz (CORDEIRO 2006).
De uma maneira geral, todos os materiais encontrados na natureza, de alguma forma,
são reativos dependendo do meio onde se encontrem e à medida que consigamos modificar
sua estrutura química e/ou física, seja através da utilização de outros tipos de materiais ou
elementos químicos específicos ou de processos mecânicos. No que diz respeito à utilização
de materiais a base de cimento, nos mantemos envoltos à utilização de materiais empregados
conjuntamente com o cimento que reajam beneficamente com alguns de seus produtos de
hidratação e não proporcionem reações deletérias ao compósito para a produção de uma
mistura cimentícia.
2.2.1 Materiais inertes – Fíleres
São materiais geralmente cristalinos que, quimicamente não reagem ou possuem
pouquíssima reação química, principalmente quando usado em conjunto com cimento. São
utilizados em concretos e outros artefatos em função de sua finura e forma, proporcionando
um melhor empacotamento dos grãos e melhorando algumas de suas propriedades.
Os materiais inertes utilizados como adição mineral em concretos são bastante
conhecidos como fíleres. Estes materiais podem ser naturais ou minerais inorgânicos, de
acordo com Neville (1997), que devem ser finamente moídos, com finura semelhante ao do
cimento Portland. Em geral, estes materiais não reagem quimicamente com os produtos
derivados do cimento, mas possuem um efeito de preenchimento proporcionando a
densificação da pasta, atuando nas propriedades do concreto fresco e na durabilidade do
compósito. Além produzir um efeito benéfico sobre a densidade, permeabilidade,
capilaridade, porosidade, absorção, exsudação e fissuração.
Além disso, de acordo com Dal Molin (2005), o fíler não só preenche os vazios dos
poros presentes no concreto e minimiza a exsudação, mas também diminui o acúmulo de água
livre depositada sob os agregados reduzindo a espessura da zona de transição e age como
45
ponto de nucleação, ou seja, quando o mineral é inserido na matriz, este se deposita em poros
gerados na mistura, próximos à superfície dos agregados, fortalecendo a zona de transição,
propiciando desorientação de cristais de hidróxido de cálcio e diminuindo seu tamanho, tal
efeito é chamado de microfíler. No entanto, para obtenção desse tipo de efeito, que propicia a
densificação da matriz, o diâmetro médio das partículas de adição mineral deve ser
semelhante ou menor que o diâmetro médio das partículas de cimento.
Alguns materiais como o calcário, pó de quartzo e pó de pedra, são exemplos típicos
de materiais que agem como fílers. Porém, atualmente são realizadas diversas pesquisas no
intuito de buscar novos materiais alternativos que satisfaçam o mesmo papel.
2.2.2 Materiais não inertes – Cimentantes e pozolânicos
Os materiais reativos são aqueles que possuem propriedades cimentantes ou
pozolânicas, através de reação química, com algum constituinte necessário na produção ou
consolidação do concreto. Os materiais cimentantes necessitam de água para sua hidratação e,
segundo Dal Molin (2005), não possuem necessidade do hidróxido de cálcio – Ca(OH)
2
–
para gerar produtos cimentantes como C-S-H, porém a hidratação ocorre de maneira lenta e
suas propriedades são insuficientes para aplicações estruturais. A escória de alto-forno e
cinzas volantes com alto teor de cálcio são exemplos de materiais cimentantes.
Os materiais pozolânicos, segundo a NBR 12653 (ABNT, 1992), são materiais
silicosos ou sílico-aluminosos que, por si sós, possui pouca ou nenhuma propriedade
aglomerante, mas, quando estes são finamente divididos e em presença de umidade, reagem
com o hidróxido de cálcio, liberado pelo cimento na presença de água, à temperatura
ambiente, para formar compostos com propriedades aglomerantes. Esses materiais
pozolânicos podem ser naturais ou artificiais. Não obstante, Mehta e Monteiro (1994)
informam que reação pozolânica ocorre pela reação entre a pozolana e o hidróxido de cálcio,
levando a formação de novos silicatos de cálcio hidratados adicionais, como mostra a equação
6.
3CH ൅ 2S ൅ 7H ՜ C
ଷ
S
ଶ
H
ଷ
(6)
46
(Hidróxido de cálcio + pozolanas ricas em sílica + água
silicato de cálcio hidratado)
Alguns tipos de pozolanas e suas características, de acordo com Mehta e Monteiro
(1994), Dal Molin (2005) e Neville (1997) são descritas a seguir:
•
Cinzas volantes com baixo teor de cálcio: pozolanas oriundas de queima de
carvão, arrastada por gases de combustão, composta principalmente de sílica,
alumínio, ferro, com a maioria das partículas esféricas, amorfas e menores que
45 µm e com superfície específica de 300 a 700 m²/kg (adsorção de
nitrogênio);
•
Sílica ativa: pozolana conhecida como fumo de sílica ou microssílica é um
subproduto da indústria de ferro-silício e silício-metálico, é constituída de
sílica pura onde o monóxido de silício condensa e se oxida em contato com o
ar formando o dióxido de silício de partículas esféricas muito pequenas com
partículas médias de 0,1 µm e amorfas. Possui superfície específica média em
torno de 20.000 m²/kg (adsorção de nitrogênio);
•
Metacaulim: obtido pela calcinação de argilas cauliníticas e caulins à
temperaturas de 600 C a 900 C, extremamente finas e altos teores de
material amorfo rico em sílica e alumínio;
•
Cinza da casca e arroz: oriunda da combustão da casca de arroz pelas
indústrias beneficiadoras e de indústrias geradoras de energia térmica, obtendo-
se assim, cinzas amorfas de alta pozolanicidade e rica em sílica. Possui
geralmente partículas menores que 45 µm e superfície específica de 220 a 260
m²/kg.
Além destes materiais, temos ainda os vidros vulcânicos e os tufos vulcânicos que são
utilizados como pozolanas (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Outros materiais estão sendo
estudos por possuírem potencialidades pozolânicas como tijolos moídos (GONÇALVES,
2005; TOLEDO FILHO,
et al.
, 2007) e cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CORDEIRO,
2001).
Em geral os materiais pozolânicos possuem uma estrutura amorfa ou vítrea sem
regularidade espacial ou ordenamento em seu arranjo atômico e, segundo Cascudo (2007), o
47
amorfismo, de uma maneira geral, refere-se a uma estrutura interna sem forma e quando este
conceito é aplicado em materiais com diversidade de configurações atômicas, pode-se dizer
que são amorfos os materiais como gases, líquidos e os sólidos não-cristalinos como o vidro.
2.3 Argamassas
2.3.1 As primeiras argamassas
As primeiras argamassas conhecidas, segundo Alvarez
et al
. (2005), foram
descobertas na Galileia, há mais de 10.000 anos. Os autores relatam ainda que a utilização de
cal e gesso em construções de pisos e paredes, bem como, em estátuas, foram realizadas em
Jericó de 8.000 a 7.000 a.C. Tal material era utilizado, em mesma época, também, na Turquia
como reboco de paredes. Mas em Jerusalém foi onde se encontrou as argamassas hidráulicas,
trabalhadas pelas mãos de fenícios, na construção de cisternas.
Os povos antiguidade já conheciam o processo de fabricação da cal, a qual era
utilizada para junção de alvenaria e em rebocos pintados, conforme Lea (1970)
apud
Kihara e
Centurione (2005). Os próprios egípcios utilizavam argamassas de cal aérea e gesso na
construção das pirâmides. Com o passar dos tempos, o processo de obtenção da cal se
desenvolveu com a melhoria de fornos e novos métodos de extinção da cal, principalmente
pelos romanos. Em construções gregas, especificamente em ilhas que não eram providas de
jazidas de mármores, os materiais utilizados para a construção eram terras de origem
vulcânicas, originadas da erupção do vulcão Tera da ilha de Santorini, adicionadas às
argamassas de cal e areia, que melhoravam a resistência da argamassa, mesmo em presença
de água. De mesma maneira os romanos faziam suas edificações, porém com terras vulcânicas
da baía de Nápoles, originadas do vulcão Vesúvio. Porém, a excelente qualidade do concreto
romano se destacava pelo uso de outro material, conhecido como pozolanas artificiais como
pedras vulcânicas, argilas calcinadas, além de uma pozolana natural, adicionada à argamassa
48
para construções de obras que necessitavam do contato com água, esse material natural era
proveniente da cidade de Pozzuoli - da qual deriva seu nome (ISAIA, 2005).
Segundo Alvarez
et al.
(2005), os romanos eram os primeiros conhecedores da técnica
de modificação da argamassa de cal com adições de silicatos e aluminatos, tanto que, em
estudos realizados, a Roma popular era dita frágil e fora construída apenas com cal. Porém os
romanos utilizavam, em obras públicas, argamassas com adições de pozolânicas, o que
melhorava as características das construções podendo realizar grandes obras e que se
destacam até os dias atuas chamadas de “arquitetura romana”. Sabe-se hoje que os romanos
utilizavam cerca de 240 tipos de aditivos orgânicos para melhoria das argamassas produzidas.
John Smeaton estudou o fenômeno de hidraulicidade das argamassas, e em 1756
construiu o Farol de Eddystone, onde realizou vários testes buscando um material que
resistisse à ação das águas, com isso, concluindo que calcários impuros com teores de argilas
produziam aglomerantes hidráulicos superiores aos de calcários puros. A partir daí houve uma
evolução das argamassas e concretos, o que culminou em 1824, quando Joseph Aspdin
patenteou o chamado de cimento Portland, promovendo um enorme salto na evolução das
argamassas e concretos (PETRUCCI, 2003).
2.3.2 Argamassas hidráulicas e suas propriedades
Atualmente a argamassa hidráulica é definida como uma mistura de um ou mais
materiais aglomerantes (geralmente cimento) e agregados miúdos (geralmente areia), que em
proporções adequadas e em presença de água constituem uma massa densa, coesa e resistente
amplamente utilizada na indústria da construção civil. Este tipo de material possui diversas
aplicações como rejuntamento, revestimento, piso, injeções e recuperação estrutural
(PETRUCCI, 2003). Além disso, de acordo com a quantidade de aglomerantes utilizados em
sua produção, as argamassas podem ser classificadas em:
•
Simples: quando em sua produção é utilizado apenas um tipo de aglomerante;
•
Composta: quando há a utilização de mais de um tipo de aglomerante.
49
Existem ainda, outros tipos de classificação referenciados de acordo com a dosagem
(pobres, cheias e ricas), tipo de aglomerante (aéreas, hidráulicas e mistas) e segundo sua
consistência (secas, plásticas e fluidas).
A obtenção de uma argamassa de boa qualidade, dependendo de sua finalidade de
trabalho, deve consistir de boa resistência mecânica, compacidade, impermeabilidade,
porosidade, aderência, constância de volume e durabilidade. Todavia, essas propriedades
estão ligadas à qualidade e quantidade dos materiais utilizados para a produção das mesmas,
segundo sua aplicação.
A argamassa é influenciada pelas características adquiridas no estado fresco, o que traz
um reflexo na mistura em estado endurecido quanto a resistência mecânica e propriedades
físicas. Assim, torna-se fundamental que durante a produção, o comportamento no estado
fresco seja observado.
2.3.2.1 Trabalhabilidade e consistência
Neville (1997) e Mehta e Monteiro (1994) expressam que a trabalhabilidade é de
importância essencial e deve ser atendida para obtenção de uma mistura que possibilite um
adensamento, com compacidade máxima gerada pela energia aplicada. A trabalhabilidade é a
propriedade que determina o esforço necessário para manipular certa quantidade da mistura
com uma perda mínima de homogeneidade (ASTM C 125 - 93
apud
MEHTA e MONTEIRO,
1994, P.348). A trabalhabilidade é expressa, por Neville (1997), em virtude da energia
utilizada para o adensamento da matriz (sendo essa energia uma medida do trabalho aplicado
para vencer o atrito interno – intrínseca da mistura – e o atrito superficial), sendo assim, pode
ser definida como a quantidade de trabalho interno útil para produzir o adensamento pleno. A
trabalhabilidade possui como componentes principais a consistência (conhecida como a
firmeza de forma, índice de fluidez ou mobilidade) e coesão (conhecida como resistência à
segregação).
São diversos os fatores que afetam a trabalhabilidade, entre eles: teor de água na
mistura, o consumo de cimento, características do agregado, aditivos incorporados, relação
50
água/cimento, relação agregado/cimento e adições minerais, ou seja, todos os componentes da
mistura.
2.3.2.2 Segregação e exsudação
Neville (1997) e Mehta e Monteiro (1994) apresentam a mesma definição de
segregação, esta nada mais é do que, a perda de união dos componentes da matriz, deixando a
mesma sem uma distribuição uniforme dos constituintes. Os autores ainda enfatizam os tipos
de segregação que podem ocorrer no concreto. A primeira é a segregação proporcionada por
misturas pobres e secas, acarretando a separação dos agregados maiores da massa da matriz
em superfícies inclinadas ou sedimentação dos agregados graúdos em maior quantidade do
que os agregados de granulometria menor. Deve-se salientar ainda que, as principais causas
da segregação estão relacionadas com características granulométricas (tamanho, massa
específica e distribuição granulométrica). Outra forma de segregação ocorre pelo excesso de
água na mistura, o que a torna muito fluida, acarretando a separação da pasta da matriz
cimentícia.
Uma forma de evitar a segregação é realizar misturas mais coesivas, para isso, se faz o
uso, geralmente, do aumento da quantidade de cimento, aditivos, incorporadores de ar e
adições minerais. Em uma definição ampla de diversos autores como Neville (1997), Mehta e
Monteriro (1994), bem como de Petrucci (1995), a exsudação é a separação da água da
mistura, que tende a migrar para a superfície devido o adensamento e a incapacidade dos
materiais sólidos constituintes de reterem água da matriz, quando estes tendem a sedimentar.
Por essa razão, Neville (1997) diz que a exsudação é uma forma de segregação.
Durante o processo de exsudação, quando a água migra para a superfície, parte da
mesma fica acumulada na parte inferior de armaduras e dos agregados, gerando falta de
aderência nestas regiões. Segundo Neville (1997), isso também aumenta a permeabilidade da
mistura no plano horizontal. A exsudação provoca a queda de resistência em estruturas,
geralmente altas, pois ocorre que, a água se desloca da parte inferior, promovendo uma menor
relação água/cimento e uma maior resistência, para a superior onde ocorre o contrário.
Quando a água migra para a parte superior, ela pode carregar as partículas finas de cimento
51
criando uma camada de nata porosa e fraca, que pode prejudicar a aderência com outra
camada.
A exsudação decresce quando a argamassa começa seu processo de enrijecimento. O
fenômeno pode ser controlado com o aumento da quantidade de cimento, com o aumento da
finura do mesmo, aumento da quantidade de C
3
A (provocando rápida perda de consistência),
utilização de aditivos e com o uso de proporções de agregados ou adições minerais finas
adequadas.
2.3.2.3 Deformação
As deformações são variações de volume de concreto e argamassas decorrentes das
condições ambientais e das solicitações aplicadas às peças, gerando fissuras. Vários outros
fatores influenciam as deformações como o tipo de cimento, agregados, ambiente, etc.
2.3.2.4 Resistência mecânica e módulo de elasticidade.
A resistência mecânica é tida como a propriedade mais importante da matriz
cimentícia, embora a durabilidade e a permeabilidade, muitas vezes sejam mais relevantes
(NEVILLE, 1997). Mehta e Monteiro (1994) definem resistência como a capacidade do
material resistir à tensão de ruptura, podendo ou não gerar fissuras. Várias outras propriedades
do concreto são relacionadas e condicionadas à resistência, podendo ser deduzidas dos dados
da mesma (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Os concretos ou argamassas, via de regra, são submetidos a um conjunto de tensões
em uma ou mais direções, porém, para execução em laboratório determina-se o ensaio padrão
amplamente reconhecido como resistência à compressão uniaxial (MEHTA e MONTEIRO,
1994). As reações entre o cimento e a água continuam mesmo após o endurecimento da
matriz, sendo comumente estabelecido como padrão, a aquisição da resistência com idade de
28 dias, mas em geral, efetua-se também o rompimento com 3 e 7 dias para analisar as
condições do concreto com mais rapidez.
52
Os concretos e argamassas são materiais bastante resistentes aos esforços de
compressão, o que não pode ser dito quanto à atuação dos esforços de tração, sua resistência à
tração é cerca de 10 % da resistência à compressão (PETRUCCI, 1995). O autor ainda faz
referencia à resistência à flexão, onde diz que seu valor assumido é cerca do dobro de sua
resistência à tração simples.
A resistência à compressão é uma característica fundamental na determinação da
utilização e trabalho de estruturas, porém, é importante o conhecimento sobre a resistência à
tração, mesmo que esta seja desprezada para cálculos, pois cumpre um papel importante nas
informações para efeito de estudos e características sobre fissuração, deformação, esforço
cortante e outros. Um dos métodos utilizados para determinar a resistência à tração do
concreto é a tração por compressão diametral em corpos-de-prova cilíndricos, conhecido
como o método brasileiro.
São diversos os fatores que afetam a resistência do concreto (figura 9) como: idade da
matriz, tipo de cimento, relação água/cimento, relação agregado/cimento, aditivos,
granulometria, forma e tamanho dos grãos, forma e dimensão do corpo-de-prova, duração e
velocidade da carga, porosidade, entre outros.
Figura 7 – Fatores que influenciam na resistência da matriz cimentícia.
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
53
As deformações no concreto e argamassas que causam a fissuração, normalmente
ocorrem pela ação de um carregamento externo. A matriz não é um material elástico e nem as
deformações e as restrições são uniformes. As distribuições das tensões variam de um ponto a
outro, por isso é importante conhecer as propriedades elásticas dos materiais e os fatores que
as afetam como mostra a figura 10.
Figura 8 – Parâmetros de influencia do módulo de elasticidade.
Fonte: Mehta e Monteiro (2008).
As deformações provenientes da ação de uma carga instantânea mostram não ser
diretamente proporcional à tensão aplicada e, não é totalmente recuperada quando ocorre o
descarregamento da carga aplicada. Assim, ocorre vários estágios de fissuração, a medida que
uma dada tensão é aplicada (figura 11).
54
Figura 9 – Representação do comportamento tensão-deformação sob compressão axial.
Fonte: Glucklich (1968) apud Mehta e Monteiro (2008).
2.3.2.5 Permeabilidade, porosidade e absorção
Permeabilidade é o escoamento sob diferencial de pressão (NEVILLE, 1997) ou,
como define Mehta e Monteiro (1994), é a propriedade que governa a taxa de fluxo de um
fluido para o interior de um sólido poroso. Sabe-se que a argamassa é um material poroso e
isso deve-se ao fato de que durante o processo de produção é necessária a adição de água em
demasia, além da necessária para a hidratação do cimento para se obter uma mistura
trabalhável. Dessa forma, a mistura oferece uma quantidade de água evaporável e, aliada ao ar
incorporado, gera uma grande quantidade de poros, com ou sem interconexão entre eles que,
segundo Paulon (2005), são considerados como parte integrante da matriz e são encontrados
em diversos tamanhos, sendo seu estudo de grande relevância na microestrutura da mistura.
O sistema de distribuição de poros é influenciado pela dosagem, cura, quantidade e
tipos de adições minerais e aditivos químicos. Isso afeta diretamente a resistência mecânica,
permeabilidade e durabilidade da matriz (PAULON, 2005). Se a porosidade for grande e
interconectada, esses poros contribuem para o fluxo de fluidos, aumentando, assim, a
permeabilidade do material.
55
Segundo Petrucci (1995), a permeabilidade se dá por meio da capilaridade, filtração
sob pressão e por difusão de condutores capilares. Mehta e Monteiro (1994) descrevem que,
em concreto e argamassas, a introdução de agregados com permeabilidade baixa, deveria
diminuir a permeabilidade do conjunto, o que não acontece devido às microfissuras presentes
na zona de transição. A resistência da zona de transição sofre influência de diversos fatores
como o tamanho do agregado, que diretamente afetam a exsudação, a retração, etc.
Já a absorção é o processo que retém água nos poros por condutos capilares
(PETRUCCI, 1995), sendo esta uma medida do volume de poros. Todo concreto ou
argamassa é permeável, pois a pasta e os agregados possuem uma rede capilar que se
comunicam entre si e o meio externo, permitindo a entrada de água em ambientes molhados
ou úmidos (ANDRADE, 2005). A absorção é geralmente utilizada para controle de pré-
moldados e é determinada por simples ensaio de imersão e afeta diretamente as propriedades
do concreto, como resistência e durabilidade, pois a maior ou menor presença de água no
sistema pode contribuir para as reações de degradação como fluorescência, possibilidade de
carbonatação e lixiviação da mistura.
2.4 Resíduo de vidro
2.4.1 Resíduos sólidos urbanos e o meio ambiente
O crescimento industrial em todo o mundo vem acompanhado de avanços
tecnológicos e científicos que visam melhorar a qualidade de vida da população em geral.
Uma das conseqüências desse processo é a geração de resíduos dos mais variados tipos,
danosos ou não ao meio ambiente e à vida da população (BARDINI, 2007; JOHN, 2000).
Atualmente, a maioria dos países vem manifestando uma preocupação muito grande com a
degradação do meio ambiente causada por agentes, tais como queimadas de florestas, despejo
56
industrial e outros que geram mudanças climáticas, aumento do buraco na camada de ozônio,
etc.
A grande demanda de produtos industriais gera resíduos desde o processo de
fabricação de determinados bens até o descarte destes pelos consumidores. Alguns produtos
fabricados constituem fonte renovável, o que favoreceu o crescimento da reciclagem de
resíduos. Porém, é notório que os materiais gerados na indústria são em quantidade bem
maior que a capacidade das empresas de reciclagem
.
Além do mais, o processo de coleta,
separação e transporte de muitos produtos leva a aumentos de custos, o que pode inviabilizar
a reciclagem.
Sendo assim, as grandes disposições de resíduos industriais vêm estimulando
pesquisas, no sentido do aproveitamento destes materiais e de sua destinação final. No Brasil,
pesquisas na área da engenharia civil, de materiais e de minas vêm sendo desenvolvidas para
aproveitamento de resíduos oriundos de pneus, massas cerâmicas, fumo de sílica, restos de
demolição e outros (GONÇALVES, 2005; BARATA, 2008; ANGULO, 2005). Em geral,
esses materiais são adicionados à matriz cimentícia, aproveitando o encapsulamento do
compósito. Assim, o resíduo é reutilizado, diminuindo a poluição do meio ambiente bem
como a quantidade de lixo destinado aos aterros. De acordo com Prado (2007), no Brasil são
coletados diariamente cerca de 120 mil toneladas de lixo por dia e 80% desse material é
depositado em lixões, sendo que o resíduo de vidro corresponde a 3% do resíduo urbano
gerado.
A classificação dos resíduos sólidos segundo seu potencial de risco ao meio ambiente
e à saúde da população é realizada através da NBR 10004 (ABNT, 2004), segundo a qual
define resíduos sólidos como:
Resíduos nos estados sólido e semi-sólido, que resultam de atividades de
origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de
varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas
de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de
controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades
tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de
água, ou exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em
face à melhor tecnologia disponível (NBR 10004/2004).
57
A NBR 10004 classifica os resíduos como sendo:
•
Classe I – resíduos perigosos: resíduos que apresentam periculosidade em
função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas
apresentam risco à saúde pública, provocando mortalidade, doença ou que
contribuam para estes índices, além de, oferecer riscos ao meio ambiente ou
uma das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade,
toxidade e patogenicidade;
•
Classe II A – resíduos não perigosos e não inertes: aqueles que não se
enquadram na classe I nem na classe II B e apresentam propriedades como:
biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água;
•
Classe II B – resíduos não perigosos e inertes: resíduos que quando submetidos
ao contato com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, não
apresentam nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações
superiores aos padrões de potabilidade da água, excluindo o aspecto de cor,
dureza, turbidez e sabor, conforme o anexo G desta norma.
Com base nos critérios fornecidos acima, os resíduos de vidros planos são
classificados como sendo de classe II B – não perigosos e inertes, o que facilita o manuseio
durante processos de separação, coleta e reciclagem do resíduo.
2.4.2 Produção e utilização do vidro
A produção de vidro é bastante antiga e sua descoberta ainda é um mistério, segundo a
Associação Técnica Brasileira das Indústrias Automáticas de Vidro – ABIVIDRO (2008), o
historiador romano Plínio atribuiu a descoberta acidental aos fenícios, sendo que sua
utilização já era utilizada por egípcios, sírios, assírios, babilônicos, gregos e romanos.
Segundo os pesquisadores as peças de vidro mais antigas são provenientes do Egito (5000
a.C.). O primeiro grande desenvolvimento da indústria do vidro ocorreu por volta de 250 a.C.,
na Síria com a descoberta do método de produção de vidro por sopro (MAIA, 2003). Em
escavações, realizadas em Bagdá, foram encontrados artefatos de vidro que datam 2700 a.C.
Desde então, a técnica de produção do vidro começou a ser aperfeiçoada e difundida. Sua
58
composição básica de elementos utilizados não mudou muito em relação os dias atuais, porém
sua utilização é ampla e se desenvolve em diversos setores de produtos (ABIVIDRO, 2008).
Segundo Maia (2003), a palavra vidro refere-se aos sólidos amorfos, que ao se
fundirem tornam-se líquidos viscosos e que ao serem resfriados se solidificam sem cristalizar,
o autor define vidro como: “uma substancia inorgânica numa condição contínua e análoga ao
estado líquido daquela substancia, a qual, porém como resultado de uma mudança reversível
na viscosidade durante o resfriamento, atingiu um alto grau de viscosidade de modo a ser para
todos os fins práticos rígido.”
Desta forma, pode-se dizer que os vidros são substâncias inorgânicas e amorfas,
provenientes do resfriamento de uma massa sílica em fusão (SICHIERI, CARAM e
SANTOS, 2007). De acordo com a ABIVIDRO (2008), a composição química do vidro é
semelhante à de materiais que compõem a crosta terrestre como mostra a tabela 3.
Tabela 3 – Composição química do vidro comum.
Óxido
% na crosta
terrestre
% no vidro
comuns
SiO
2
(sílica)
60
74
Al
2
O
3
(alumina)
15
2
Fe
2
O
3
(Óxido de Ferro)
7
0,1
CaO (cálcio)
5
9
MgO (magnésio)
3
2
Na
2
O (sódio)
4
12
K
2
O (potássio)
3
1
Fonte: ASSOCIAÇÃO TÉCNICA BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS AUTOMÁTICAS DE VIDRO
- ABIVIDRO.Vidros. Disponível em: <http://www.abividro.org.br>. Acesso em: dez. 2007
Dependendo do uso, as quantidades e os tipos de produtos utilizados para fabricação
do vidro pode ter suas propriedades químicas modificadas, porém com quantidade de sílica
sempre elevada. São produzidos atualmente três tipos básicos de vidro: o sodo-cálcico, boro-
silicato e o de chumbo. Existem mais de 200 empresas de produção de vidro atuando hoje no
mercado brasileiro de vidro, entretanto, apenas 24 encontram-se totalmente automatizadas
59
(ABIVIDRO, 2008). ROSA
et al.
(2007) afirmam que o mercado de vidro é voltado para o
consumo interno e a oferta industrial é de domínio de poucas empresas.
O vidro é de grande utilização na construção civil, devido suas características de
durabilidade, transparência, dureza, impermeabilidade e também por ser um material 100%
reciclável (SICHIERI, CARAM e SANTOS, 2007). No panorama internacional, só em 2005
foram consumidos cerca de 41 milhões de toneladas (5 bilhões de m²) de vidros planos, sendo
que, a construção civil respondeu por 70% das vendas, a industria automobilística teve 10% e
o setor moveleiro associado com outros consumidores adquiriram 20% das vendas (ROSA
et
al.
, 2007). O autor ainda afirma que dos vidros destinados à construção civil, 40% foram
destinados à novas construções, 40% à reformas de moradias e 20% para utensílios de
interiores. A estimativa de crescimento da demanda de vidros planos até 2010 é de cerca de
4% ao ano.
No Brasil, em 2006, a capacidade instalada para produção de vidros sodo-cálcicos para
os vários setores das atividades industriais (construção, automóvel, móveis, alimentos,
bebidas, etc.) é de 3,1 milhões de toneladas, entretanto cerca de 2,6 milhões de toneladas de
vidro foram vendidos. Os vidros sodo-cálcicos como os vidros planos, de embalagens e de
uso doméstico, representam 90% desta capacidade instalada. Só os vidros planos possuem
1,240 milhão de toneladas de capacidade instalada em 2006 e o vidro float comum detém
57% do consumo na construção civil (ROSA
et al.
, 2007).
Segundo a ABIVIDRO (2007), apenas 45% dos vidros produzidos na própria indústria
são reciclados, o que equivale a cerca de 1.395 mil t/ano. De acordo com os dados da empresa
Ambiente Brasil (2009), o país recicla apenas 14, 2% dos vidros consumidos. Para Rosa
et al.
,
o consumo
per capita
do vidro no Brasil é de 12 kg/hab/ano.
No contexto urbano da cidade de Manaus, com base na composição gravimétrica do
lixo realizada por Stroski (2002), a quantidade de vidro despejada no aterro é de 138,08
ton/semana oriundos de o lixo domiciliar e 18,63 ton/semana do Distrito Industrial de
Manaus. As edificações apresentam em sua composição arquitetônica uma grande quantidade
de vidro em fachadas, boxes para banheiros, portas, janelas, letreiros, paradas de ônibus e
peças para móveis.
De maneira geral, a grande produção de vidro, as demolição, reformas e mesmo as
reposições de componentes de vidro formam, anualmente, uma quantidade apreciável de
60
resíduo vítreo, embora o índice de reciclagem do vidro (tabela 4) tenha crescido muito durante
os anos de 1991 a 2005, grande parte do material é desperdiçado.
Tabela 4 – Índice de reciclagem de vidro no Brasil.
Ano 1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Material
reciclado
15%
18%
25%
33%
35%
37%
39%
40%
40%
41%
42%
44%
45%
45%
45%
Fonte: ASSOCIAÇÃO TÉCNICA BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS AUTOMÁTICAS DE VIDRO
- ABIVIDRO. Vidros. Disponível em: <http://www.abividro.org.br>. Acesso em: dez. 2007.
2.4.3 Estrutura do vidro
Devido a grande semelhança entre os cristais e o vidro no que se refere à dureza,
transparência, condutividade térmica e outras propriedades, e mais, que é necessário
relativamente pouca energia para converter um cristal em vidro, podemos concluir que as
ligações que existem no vidro são iguais às ligações das estruturas cristalinas dos silicatos. A
diferença é que na estrutura cristalina, cada tetraedro tem uma posição determinada, repetitiva
e simétrica e no caso do vidro esta estrutura é desordenada e não repetitiva e varia de acordo
com a história térmica do vidro, ou seja, na velocidade em que se deu o resfriamento do vidro
quando passou de líquido para sólido.
De acordo com Callister (2002), o vidro é pertencente ao grupo familiar dos materiais
cerâmicos, e formados por dióxido de silício, sendo silicatos não-cristalinos possuindo, assim,
uma estrutura molecular sem arranjo regular, de acordo com a ilustração da figura 7.
61
Figura 10 – Estrutura molecular: (a) típico de uma estrutura cristalina de quatzo; (b) estrutura de vidro
da sílica de vidro; e (c) Estrutura de silicatos de cálcio/sódio.
Fonte: DIN (1979)
apud
SHI e ZHENG (2007).
Os óxidos comumente encontrados na composição do vidro são classificados em
vidro-formadores (B
2
O
3
, SiO
3
, GeO
2
, P
2
O
5
, V
2
O
5
e AsO
3
), intermediários (Al
2
O
3
, Sb
2
O
3
,
ZrO
2
, TiO
2
, PbO, BeO, ZnO) e modificadores (MgO, Li
2
O, BaO,CaO, SrO, Na
2
O e K
2
O).
Quanto a função desses óxidos no processo de fabricação do vidro a classificação é feita em
vidro-formadores, estabilizadores, fluxos ou fundentes e acessórios. Os fundentes têm a
função de baixar a temperatura de fusão da mistura das matérias-primas, porém proporcionam
resistência química precária o que faz necessária a adição de óxidos estabilizadores. Entre os
fundentes empregados pode-se citar o NaO
2
, CaO, AlO
3
, LiO
2
e KO
2
, a estrutura molecular
do vidro com fundentes está mostrada na figura 8 (MAIA, 2003).
Figura 11 – Estrutura molecular do vidro com os materiais utilizados como fundentes.
(
c
)
(b)
(a)
62
2.4.4 Propriedades
Bauer (1994) e Petrucci (2003) mostram algumas propriedades dos vidros comuns ou
recozidos, sendo que outros tipos de vidro, em geral, apresentam algumas propriedades físicas
e mecânicas semelhantes, tais como segue na tabela 5.
Tabela 5 – Propriedades do vidro comum.
Propriedade
Grandeza
Coeficiente de condutibilidade térmica a 20 C (k
v
)
0,8 a 1 kcal/m.h.
C
Coeficiente de dilatação linear (α)
9 x 10
-
6
C
-
1
Coeficiente de Poisson (υ)
0,22
Calor específico (C)
0,19 kcal/kg C
Dureza
6 a 7
Módulo de elasticidade (E)
75.000 MPa
Peso específico (
ࢽ
v
)
2.500 kgf/m³
Tensão de ruptura à flexão
40 MPa
Tensão de compressão
400 MPa
Fonte: PETRUCCI, E. G. R. Concreto de Cimento Portland. 5ª ed. Rio de Janeiro: Globo, 1995.
2.4.5 Vidro e matriz cimentícia - potencialidades
As adições minerais influenciam na resistência e porosidade da matriz cimentícia
melhorando a resistência e as propriedades do concreto. O uso de adições minerais em
concreto melhora o comportamento da matriz no estado fresco e endurecido, como densidade
resistência a compressão, exsudação, segregação e trabalhabilidade.
63
Atualmente, diversas pesquisas em matriz cimentícia vêm sendo realizadas com
resíduos de materiais de uso industrial e agroindustrial com potencial pozolânico, ou apenas
de preenchimento, visando melhoria em suas propriedades de concretos, menor consumo de
cimento e diminuição dos impactos no meio ambiente (FONTES, 2008; CORDEIRO, 2006;
LIMA, 2009; LIBÓRIO
et al.,
2005; TASHIMA, 2006). Dessa forma, o uso de materiais
sintéticos torna-se uma fonte constante de estudos, o que vem ensejando pesquisas de
materiais alternativos para a utilização em concretos, o que pode proporcionar uma melhor
racionalização no uso de recursos naturais.
Tendo em vista que, o vidro é um material feito com uma massa de sílica em fusão,
dessa maneira pode-se verificar que, ao final de seu processo de produção, o vidro apresenta-
se como um material composto de sílica amorfa. Sendo o resíduo de vidro classificado pela
NBR 10004 (ABNT, 2004) como um resíduo de classe II B, tido como não perigoso e inerte.
A presença desse tipo de sílica amorfa em sua composição faz do vidro um material com
potencialidade para promoção de pozolanicidade, quando apresentar alto grau de finura.
Alguns estudos vêm sendo realizados por alguns pesquisadores para utilização de
resíduos de vidro como substituto parcial e total de agregados, como fíler e como substituto
parcial do cimento (TOPÇU e CAMBAZ, 2004; POLLEY
et al.
, 1998; LÓPEZ
et al.
, 2005;
SHAO
et al.
, 1998). Meyer e Xi (1999) estudaram maneiras de usar resíduos de vidro
quebrados como agregado em concreto, nessa linha de pesquisa o objetivo básico e prioritário
era resolver os problemas causados pela reação álcali-sílica (RAS). De acordo com Meyer e
Xi (1999), o vidro tem influencia na expansão devido a reação álcali-silica, uma vez que a
RAS é um fenômeno claramente dependente da área superficial, sendo esperado que a
expansão aumente monotonicamente com a finura do agregado. Contudo, existe um tamanho
de agregado onde ocorrem as maiores expansões, devido às reações álcali agregado, chamado
tamanho “péssimo”. Em geral, este tamanho depende da composição e estrutura do vidro,
entretanto, segundo os autores, para vidros sodo-cálcicos normais, esse tamanho “péssimo” é
em torno da abertura das malhas das peneiras 1,2 mm (peneira #16) e 0,6 mm (peneira #30).
Para agregados mais finos, outro processo que não dependente da área superficial torna-se
predominante e as expansões decrescem com elevadas finuras. Os autores não observaram
quaisquer expansões quando o vidro utilizado foi moído em tamanhos menores que 0,30 mm
(peneira 50), o que os levaram a conclusão de que o aumento das expansões da RAS crescem
com a elevação da finura das partículas de vidro até certo ponto, a partir daí, essas expansões
decrescem.
64
Outros autores como Corinaldesi
et al.
(2005)
apud
Shi e Zheng (2007),que estudaram
as propriedades mecânicas e a microestrutura de argamassas com substituição da areia fina
por 30 a 70% de resíduo de vidro, afirmam que partículas com tamanho de até 100 µm não
causam efeitos deletérios a nível macroscópico, mas melhoram a performance mecânica
devido aos efeitos positivos nas propriedades micro-estruturais.
Na Universidade de Wisconsin-Medison, Polley
et al.
(1998), utilizaram resíduos de
vidros, com granulometria entre 0,075 e 1,5 mm, como substituto de agregados finos em uma
variedade de misturas. Neste estudo, cinzas volantes foram utilizadas em conjunto para conter
a reação álcali-agregado (RAA). Os resultados foram expressivos com a utilização de 20% de
substituição do agregado miúdo por agregado de vidro. O autor ressalta a importância de se
investigar a complexidade pozolânica e outras reações entre a pasta de cimento, cinza volante
e resíduo de vidro com partículas menores que 0,075 mm.
Topçu e Cambaz (2004) utilizaram resíduos de garrafas de refrigerantes, com grão de
4 a 16 mm, como substituto nas porcentagens de 0, 15, 30, 45 e 60 % da pedra calcária em
concretos, além de verificar a reação alcali-sílica (RAS) em barras de argamassa com 0, 25,
50, 75 e 100% de substituição do agregado. Os autores verificaram que o aumento da
quantidade de vidro diminuiu o peso específico da mistura. Os agregados proporcionaram
uma RAS mais lenta e podem ser utilizados no concreto.
López
et al.
(2005) utilizaram vidro moído na faixa granulométrica de 0,15 a 0,30 mm,
como adição e substituição do agregado miúdo em porcentagens de 5, 10, 15 e 20% (sobre o
peso do agregado). Segundo os autores, a melhor proporção foi de 5% (adição), levando ao
aumento da resistência à compressão, pois, a mediada que a quantidade de vidro aumentava,
aumentavam também a absorção e o índice de vazios, enquanto houve queda na massa
específica. A resistência da mistura se elevou, conforme os graduais aumentos de substituição
do agregado miúdo por vidro moído, sendo observada, de maneira contrária à adição, uma
diminuição da absorção e índice de vazios, além do aumento da massa específica.
Para Meyer (1996)
apud
Shao
et al.
(1998), partículas de vidro menores ou iguais a
300 µm, reduzem a expansão da RAS. Em suas pesquisas no Canadá, Shao
et al.
(1998),
utilizaram vidros moídos do tipo sodo-cálcicos, limitando-se apenas aos vidros provenientes
de lâmpadas fluorescentes (vidros cálcicos), separados em três granulometrias: com 150 µm,
75 µm e 38 µm. Em seus ensaios, verificaram a resistência, a atividade pozolânica e a RAS.
Assim, obteve altas resistências, elevados índices de atividade pozolânica e redução das
65
expansões da RAS, principalmente com o resíduo de tamanho igual a 75 µm. Além disso, os
resíduos de 75 µm e 38 µm mostraram índices de atividades superiores aos da cinza volante.
Dyer e Dhir (2001), buscando uma destinação para a grande quantidade de vidros
sodo-cálcicos oriundos de garrafas de vinho e cerveja no Reino Unido, efetuaram um estudo a
fim de avaliar as reações químicas de vidro nas cores verde, âmbar e branco, como
componentes do cimento. Os autores trabalharam com os resíduos moídos com partículas
menores que 600 µm, pois segundo Meyer e Xi (1999)
apud
Dier e Dhir (2001), os tamanhos
“péssimos” para o vidro encontram-se de 1200 a 600 µm. Pastas e argamassas foram feitas
para ensaios específicos com substituições parciais do cimento em 0, 10, 20, 30 e 40%, dessa
forma, obtiveram resistências satisfatórias aos 28 dias, principalmente com a proporção de
10% do vidro de cor verde e branco, que proporcionou resistência acima da matriz de
referência. Já os vidros de cor âmbar, a substituição de até 20% se mostra compatível com a
referência. Os autores informam ainda que, com a substituição de 10% e 20% aos 28 dias,
houve diminuição da quantidade de portlandita e aumento da resistência à compressão, o que
certamente foi resultado de reações pozolânicas.
No ensaio de RAS, outros autores mostram que os resíduos de vidros de ambas as
cores proporcionaram uma diminuição da expansão, principalmente os resíduos da cor verde.
O que mostram as pesquisas realizadas é o fato das expansões, devido a RAS, tornarem os
agregados de vidro mais vulneráveis à medida que o tamanho dos mesmos aumenta (MEYER
et al.
, 2001).
Shi
et al.
(2005), analisaram a morfologia, finura e atividade pozolânica de pós de
vidro obtidos por quatro tipos de processos. Dessa maneira, observaram que quanto menor é o
tamanho das partículas maior é a atividade e que, temperaturas têm maior influência sobre a
atividade pozolânica do pó de vidro do que nas cinzas volantes. Por conseguinte, quando os
vidros são finamente divididos, reduzem as expansões provocadas por RAA. Estudos
semelhantes aos relatados foram realizados em pastas de cimento por Karamberi e
Moutsatsou (2005), que efetuaram a substituição de 25% do cimento por vidros sodo-cálcicos
coloridos da região da Grécia, detectando reações do vidro com o cimento na produção de C-
S-H e, para eles, os pós de vidro não ofereceram expansões devido à RAS.
A procura por uma destinação desses resíduos vem deixando visível a importância das
pesquisas que lhe são conferidas. Não obstante a isso, um estudo realizado por Chen
et al.
(2002) contribui significativamente, pois em Hong Kong analisou os diversos tipos de vidro
66
utilizados na cidade e encontrou cerca de 32 tipos das mais variadas composições. Alguns
desses diferem das composições específicas para determinados vidros expostos na literatura.
Os autores introduziram resíduos de vidro na produção de cimento, obtendo um produto sem
qualquer impacto significativo da composição química do cimento gerado, apesar do aumento
da quantidade de produtos alcalinos.
Em meio à realidade local e os dados anteriormente fornecidos, há de se justificar a
utilização dos vidros como componente de uma matriz cimentícia pela disponibilidade do
material, pois, como se mostrou, apenas cerca de 14% do vidro no Brasil é reciclado. Quando
esse material se torna inutilizável, é apenas coletado e enviado ao aterro da cidade,
prejudicando o processo de percolação do chorume e a decomposição de outros materiais,
pois o vidro leva cerca de 2 mil a 1 milhão de anos para se decompor (SANTOS
apud
BARDINI, 2007, p. 20). Ao passo que, o material é essencialmente composto por sílica
amorfa e outros componentes que podem vir a melhorar a durabilidade da matriz como adição
mineral pelo seu potencial pozolânico.
Tudo isso estimula a procura de uma alternativa viável para destinação final do
resíduo que, além de contribuir para a diminuição do impacto causado pelo despejo no meio
ambiente, possa ter uma aplicação mais nobre na indústria da construção. Como o vidro é um
material composto essencialmente de sílica, deve-se tomar bastante cuidado na análise da
reação álcali-agregado, em especial a reação álcali-silica, uma vez que, a grande quantidade
de sílica pode reagir com os álcalis do cimento gerando um gel que sofre expansão na
presença de água, com danos ao concreto.
67
3 MATERIAIS CONSTITUINTES EMPREGADOS
3.1 Cimento
Como o objetivo deste trabalho foi incorporar um material com as características de
fíler ou pozolana, buscou-se trabalhar com um cimento sem adição, uma vez que, um cimento
composto poderia minimizar a porcentagem de adição a ser realizada. Assim, na presente
pesquisa, utilizou-se o cimento Portland comum CPI – 32, atualmente comercializado em
Manaus. Suas características químicas e físico-mecânicas são apresentadas nas tabelas 6 e 7,
respectivamente (dados fornecidos pela fábrica de cimento).
Tabela 6 - Composição química do CPI.
Análise química
(%)
Dióxido de silício
SiO
2
20,11
Óxido de alumínio
Al
2
O
3
5,46
Óxido de Ferro
Fe
2
O
3
2,67
Óxido de cálcio
CaO
64,35
Óxido de magnésio
MgO
1,19
Anidro sulfúrico
SO
3
2,99
Óxido de potássio
K
2
O
0,57
Óxido de sódio
Na
2
O
0,29
Perda ao fogo
P.F.
2,98
Resíduo insolúvel
R.I.
1,49
Equivalente alcalino
0,658 x %K
2
O % Na
2
O
0,66
Compostos
C
3
S
60,09
C
2
S
12,35
C
3
A
9,94
C
4
AF
8,14
Fonte: Cement Curazao Plant – Quality Control, Cimento Amazonas, 2008.
68
Tabela 7 - Análise físico-mecânica do CPI
Análise físico-mecânica
Finura # 90
µm (%)
98
Finura # 45 µm (%)
80,12
Blaine (m²/kg)
333,8
Massa específica (g/cm³)
-
Expansibilidade
Quente
-
Tempo de pega
(minuto)
início
85
Fim
140
Resistência a compressão
por idade (MPa)
3 dias
24,01
7 dias
33,87
28 dias
41,45
Fonte: Cement Curazao Plant – Quality Control, Cimento Amazonas, 2008.
3.2 Superplastificante
A obtenção de uma mesma consistência e relação água/cimento se faz necessária para
comparação da resistência de diferentes misturas, diminuindo assim, a quantidade de variáveis
manipuladas. Para essa finalidade, o uso de superplastificante é muito importante. O aditivo
químico utilizado na pesquisa foi o Superplastificante de terceira geração Glenium 51 da
BASF, com propriedades descritas na tabela 8.
Tabela 8 – Características do Glenium 51.
Função
Base química
Aspecto
Cor
Massa
específica
Sólidos
Tempo méd.
reação
Superplastificante
de 3ª geração
Policarboxilatos
Líquido
viscoso
Bege
1,072 g/cm³
31,2
8 min
Fonte: Cement Curazao Plant – Quality Control, Cimento Amazonas, 2008.
69
3.3 Água
Toda a água utilizada para o ensaio foi proveniente da rede de abastecimento direto,
condicionado posteriormente à filtragem e deionização (figura 12), a fim de se remover
possíveis partículas sólidas e íons (cloretos, fluoretos, etc.) encontrados em água potável da
rede.
Figura 12 – Deionizador de água do Labest (COPPE/UFRJ).
3.4 Agregados miúdos
A areia empregada como agregado miúdo, tem duas procedências:
(a)
areia silicosa proveniente do rio Guandu e comercializada na cidade do Rio
de Janeiro (local onde se efetuou ensaios para o projeto), ora denominada
Areia A.
(b)
areia normatizada proveniente do rio Tietê, em são Paulo, para ensaios
específicos, denominada Areia B (NBR 7214, 1982).
70
A areia utilizada na dosagem (areia A) foi a mesma utilizada por Fontes (2008) que
apresenta curva granulométrica como mostra a figura 13 e características conforme as
apresentadas na tabela 9 (ver Anexo A).
Figura 13 – Curva granulométrica da areia tipo A.
Tabela 9 – Características da areia tipo A empregada na argamassa.
Ensaio
Resultado
Norma
Módulo de finura (MF)
2,8
NBR NM 248 - ABNT, 2003
Dimensão máxima característica (DMC)
2,36
NBR NM 248 - ABNT, 2003
Massa específica
2,64
NBR NM 52 - ABNT, 2003
Absorção (%)
1,23
NBR NM 30 - ABNT, 2003
Fonte: FONTES, C. M. A. Utilização das cinzas de lodo de esgoto e de resíduo sólido urbano em
concretos de alto desempenho. Tese de D. Sc. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de
Janeiro, RJ, Brasil,294 p, 2008.
3.5 Resíduo de vidro
A oferta do resíduo de vidro é alta, porém a dificuldade de padronizar granulometrias
distintas para sua utilização como agregado, associado ao potencial de reação, conforme
citado em literatura (item 2.3.5), conduz a opção de utilizar o resíduo na forma de um pó fino
com partículas semelhantes às partículas do cimento.
71
A opção pelo tipo de vidro sodo-cálcico decorre da sua maior utilização e produção no
mercado, além disso, são os mais utilizados na indústria da construção civil para compor
fachadas, janelas, portas, box de banheiros, peças de móveis, etc.
As amostras foram obtidas na empresa de beneficiamento Vidros Rio Ltda, que realiza
a têmpera em placas de vidros e está localizada no Pólo Industrial da cidade de Manaus. Uma
das etapas do processo é o desbastamento destas placas, cujo pó de vidro, produzido nesta
fase, é sedimentado, e depois descartado no aterro municipal. Os restos das placas rejeitadas
durante esse procedimento, também, são descartadas no aterro. A preferência por essa
empresa permite coleta de vidros de composições semelhantes às relacionadas na pesquisa. A
figura 14 apresenta a amostra de pó de vidro coletada na empresa obtida por sedimentação.
Figura 14 – Resíduo de pó de vidro.
72
4 MÉTODOS EMPREGADOS
4.1 Coleta e moagem do resíduo
4.1.1 Obtenção do resíduo
A escolha do vidro para a pesquisa foi influenciada pelo tipo e quantidade de vidro
utilizado na construção civil, que são os vidros planos comuns, tipo sodo-cálcico. A coleta
dos resíduos foi realizada na Empresa Vidros Rio, uma das empresas que mais comercializa
este tipo de vidro no Estado do Amazonas. Esta produz resíduos de vidro na forma de cacos
(obtidos em falhas durante o corte das placas) e partículas finas sedimentadas (obtidas com o
beneficiamento de placas). Após a prévia definição de se utilizar vidros finamente moídos na
pesquisa, optou-se pela coleta do “pó sedimentado”, visando minimizar os eventuais riscos de
acidentes.
Os vidros beneficiados na empresa são oriundos de outros Estados, nos processos de
cortes e polimentos, a utilização de água é essencial. Máquinas específicas para corte e
polimento são empregadas como, por exemplo, a mostrada na figura 15. A massa de resíduo
sedimentada é coletada a cada duas semanas, e formada a partir de partículas de placas de
diferentes cores e fabricantes, o que proporciona maior heterogeneidade e melhor amostragem
dos vidros planos que passam pela empresa.
73
Figura 15 – Máquina específica de desbaste e regularização de placas de vidro.
Durante o processo, a mistura pó e água é inevitável, havendo, assim, necessidade de
se realizar um tratamento inicial antes dos despejos da mistura para o sistema de esgoto. A
coleta do material de pó de vidro, obtido pelo desbaste de placas de vidros do tipo soda e cal,
das mais variadas espessuras e tamanhos, se dá através de sedimentação em câmaras d’água
em série (figura 16). No caso específico da empresa, isso promove a remoção de cerca de 250
kg/mês de resíduo de vidro, a qual vem trabalhando com cerca de 30 % de sua capacidade.
Figura 16 – Câmara de sedimentação do pó de vidro.
74
Tendo em vista que o resíduo gerado inicialmente é um material muito fino, sua
sedimentação nas câmaras propiciou a formação de verdadeiras pedras artificiais de
resistência elevada (figura 17). Para viabilizar o uso do resíduo, optou-se por utilizar o resíduo
de vidro do tipo soda e cal ou sodo-cálcico, como um material fino. Para isso, houve a
necessidade da utilização de moinhos para a obtenção de partículas de dimensões iguais ou
inferiores as do cimento Portland.
Figura 17 – Pó do vidro sedimentado.
4.1.2 Processos de moagem do resíduo
Devido à falta de equipamentos específicos, a moagem do resíduo de vidro se deu
primeiramente pela quebra do material sedimentado na máquina
Los Angeles
(figura 18-a), do
Laboratório de Materiais de Construção da Faculdade de Tecnologia da UFAM. O
equipamento é constituído por um tambor de aço composto com corpos moedores de aço
(bolas), que sofre rotações em seu eixo estabelecendo ciclos de rotações com o auxílio de um
motor elétrico. Foram colocados 7 kg do material sedimentado de resíduo do pó de vidro, com
um total de 12 bolas de aço, durante o ciclo de 800 rotações.
Após a moagem inicial, o resíduo cominuído foi separado e levado ao moinho de disco
(figura 18-b) do Laboratório de Laminação da Faculdade de Geociências. Essa máquina é
75
composta por discos de aço onde, por meio de uma transmissão, um dos discos gira em alta
velocidade face à face com outro disco à pequenas distâncias, pela qual os materiais a serem
moídos sofrem pressão e rotação em elevada velocidade. No entanto, o sistema de regulagem
do tamanho dos grãos do maquinário utilizado, ou seja, a distância entre os discos encontrava-
se danificado e não ofereceu a distribuição granulométrica desejada.
A busca por outro equipamento de moagem se fez necessária. Assim, utilizou-se o
pulverizador de rotor, o Pulverisette (figura 18-c) do Laboratório de Hidráulica e Saneamento
da Faculdade de Tecnologia da UFAM. O aparelho dispõe de um rotor de titânio com 12
nervuras e um anel de peneira de aço inoxidável a seu redor (com abertura de 0,5 mm), a
força centrífuga e o atrito dos dentes com a peneira pulverizam o material, deixando-o com
diâmetros menores que 0,5 mm, uma vez que, por regra empírica, 2/3 do material fornecido é
mais fino que ½ do diâmetro dos furos da peneira. A etapa seguinte à este processo foi o
peneiramento para se obter resíduo passante na peneira de 0,075 mm.
Figura 18 – Moagem: (a) máquina de abrasão Los Angeles; (b) moinho de discos e; (c) pulverizador de
rotor.
76
4.1.3 Moagem ultrafina
Após a moagem inicial, a moagem ultrafina foi realizada no Laboratório de Metalurgia
da COPPE/UFRJ visando à obtenção de partículas iguais ou menores que as do cimento. Esta
moagem foi realizada durante 5, 10, 20, 40, 80 e 160 minutos. Utilizou-se copos moedores
(bolas) do tipo esferas metálicas com cerca de 3 mm de diâmetros (figura 19-c) e rotação em
torno de 200 rpm, em moinho planetário modelo PM-4 da Retsch, do Laboratório de
Metalurgia da COPPE/UFRJ (figura 18-a).
O moinho é provido de quatro porta-jarros e utiliza jarros de ágata com capacidade de
0,5 litros de volume útil (figura 19-b) e corpos moedores de diversos tipos de materiais. Os
jarros são fixados de maneira a equilibrar o peso, a partir daí comanda-se o ensaio. É aplicada
uma rotação no sentido horário na base de suporte dos jarros (figura 19-d), porém durante
essa rotação da base, outra rotação no sentido anti-horário é feita pelos jarros o que
proporciona uma melhor moagem.
Figura 19 – Moinho planetário: (a) visão geral do equipamento; (b) fixação dos jarros de ágata; (c)
corpos moedores e; (d) disposição dos jarros.
No processo de moagem do resíduo estabeleceram-se os volumes de materiais a serem
utilizados da seguinte forma: os corpos moedores devem ocupar metade do volume útil do
jarro, ou seja 0,25 litros e, como regra geral, o volume de vazios entre os corpos moedores é
de 30 a 40 %, tal volume é o que deverá ser preenchido pelo resíduo a ser moído. Assim,
77
trabalhou-se com volume de vazios de 40 %, obtendo-se um volume de carga de moagem
(resíduo de vidro) de 0,1 litro.
Os volumes de corpos moedores e carga de moagem foram medidos, e em seguida
pesados de forma a se obter uma distribuição de massa igualitária nos jarros. Para isso,
trabalhou-se com os valores de massa de cerca de 1.233 g de corpos moedores e 114 g de
carga de moagem. Dessa forma, as amostras foram submetidas a moagem durante os tempos
estipulados, e a cada tempo atingido, foram retiradas quantidades de amostras necessárias
para ensaio granulométrico em um analisador de partículas de raios laser do Laboratório de
Estruturas – LabEst da COPPE/UFRJ. Após as análises das curvas granulométricas, o tempo
de moagem foi definido. Durante a moagem, retiraram-se também amostras com tempos de
moagem de 30 e 60 min para análise. A figura 20 mostra a distribuição das amostras no
interior dos jarros em tempos distintos. A posterior separação do resíduo de vidro moído
(RVM) e dos corpos moedores se deu através do peneiramento, com peneira de malha
ligeiramente inferior ao diâmetro dos corpos moedores.
78
Figura 20 – Detalhes da moagem produzida em moinho planetário em tempos distintos: (a) 5 min; (b)
10 min; (c) 20 min; (d) 30 min; (e) 40 min; (f) 60 min; (g) 80 min e; (h) 160 min.
Com a escolha do tempo adequado no processo de moagem, levou-se o resíduo à
estufa de 50 C, onde permaneceu até pesagem para cada batelada de moagem. Após a
moagem de todo resíduo, misturou-se previamente todo o lote de amostra e efetuou-se nova
análise granulométrica com o analisador de partículas à laser do LabEst – COPPE/UFRJ. Por
79
fim, o material então foi acondicionado em saco plástico e levado a uma câmara quente a
temperatura de 38 C, a fim de se ter um material isento de umidade.
4.2 Caracterizações do resíduo de vidro moído (RVM)
4.2.1 Granulometria à laser
É de grande relevância a obtenção de dados sobre o tamanho das partículas de
agregados a serem empregados na matriz cimentícia, mesmo nas etapas de cominuição para
obter o controle e otimização de aditivos minerais (CORDEIRO, 2006). A granulometria à
laser é uma técnica bastante utilizada para determinar a granulometria de materiais como pós
finos, pois a granulometria destes intervém no comportamento dos materiais. A utilização da
técnica de espalhamento de luz vem se tornando popular na indústria em função da
simplicidade operacional, reprodutibilidade e por permitir a medição de partículas com
tamanhos desde a escala sub-micrométrica até a milimétrica (GUARDANI
et al
., 1999).
Dal Molin (2007), explica que granulometria a laser baseia-se no princípio de difração
Fraunhofer, onde o ângulo de difração de um feixe de luz monocromática que atravessa uma
população de partículas é tão maior, quanto menor for o tamanho dessas partículas. O autor
ainda esclarece que a maioria das partículas analisadas não são perfeitamente esféricas,
podendo o diâmetro estimado divergir do qual a partícula realmente se apresenta. A técnica
permite a analise de amostras em pó, suspensão ou emulsão, com o auxílio de um agente para
desaglomerar as partículas, quando necessário.
Segundo Florêncio e Selmo (2006), em meio líquido, a desaglomeração pode ser feita
por agente surfactante, ou mesmo por meio físico como bomba e/ou ultra-som. Quando a
composição dos materiais não é conhecida, em geral se usa água deionizada ou álcool como
meio dispersante e a escolha do meio deve proporcionar “molhabilidade” das partículas, de
80
maneira que, não ocorram reações entre o meio e a amostra, não seja tóxico, seja de baixo
custo, transparente e homogêneo, e dissolva o agente surfactante com facilidade.
O princípio do ensaio consiste na passagem do material através de um canal de vazão
conhecida, onde ocorre a incidência de um raio laser, a intensidade do feixe luminoso é
medido por um receptor. Assim, quando há passagem da partícula no canal, esta oferece uma
“sombra” de determinada área, que o receptor capta e calcula a diferença do feixe luminoso
para gerar a distribuição granulométrica em determinado volume.
Os ensaios de granulometria à laser foram realizados em analisador de partículas a
laser Malvern Martersizer (figura 21), com unidade de leitura a úmido, no setor de análises
físico-químicas do Laboratório de Estruturas da COPPE/UFRJ. O dispersante utilizado foi
água deionizada em um béquer de 600 ml.
Figura 21 – Aparelho de granulometria à laser: (a) vista do conjunto e; (b) detalhe da unidade de
leitura via úmida.
A quantidade de material adicionado ao sistema foi determinada por meio da
obscuração, entre as faixas de 8 a 20 %. Para as condições de ensaio, como não havia um
índice de refração do material, utilizou-se como parâmetros o modelo de Fraunhofer e forma
de partícula irregular devido o processo de moagem ao qual foi submetido, além disso,
trabalhou-se com a velocidade da bomba de 2.500 rpm e o ultra-som foi utilizado no nível 5,
até se obter uma dispersão adequada do material.
Depois de realizadas as análises, alguns dados como o diâmetro médio (D
50
), diâmetro
de 90 % (D
90
) e 10 % (D
10
) do material foram determinados, além das curvas granulométricas
foram plotadas para melhor análise.
81
4.2.2 Massa específica
Os ensaios de massa específica são necessários no processo de caracterização, pois é
um parâmetro para realização de ensaios específicos e, também, seu conhecimento se reflete
nas transformações de traços em volume e nos cálculos de consumos dos materiais.
Os ensaios de massa específica foram realizados para o aditivo mineral, através de
picnometria a gás hélio, pelo equipamento AccuPyc 1340 da Micromeritics (figura 22), do
Laboratório de Estruturas – LabEst da COPPE/UFRJ. O RVM analisado foi previamente
pesado em um tubo metálico cilíndrico em balança eletrônica com precisão de 0,0001g e, em
seguida, levado ao aparelho, onde os dados de massas são digitados. Com isso, efetua-se a
leitura pela a variação de pressão em um volume calibrado. Deve-se ressaltar que o material
utilizado para análise não deve apresentar umidade, pois pode acarretar em um erro de leitura.
Figura 22 – Aparelho de massa específica à gás: (a) vista geral e; (b) vista frontal com câmara de gás
aberta e porta amostra utilizado.
4.2.3 Composição química
Alguns componentes em resíduos podem ser ambientalmente indesejáveis ou
possuírem algum componente que possa prejudicar sua interação com outros materiais
82
utilizados conjuntamente. De maneira que, ao se conhecer determinada composição dos
materiais, pode-se ter uma idéia de sua utilização e dos benefícios ou prejuízos que os
mesmos poderiam provocar em contato com outros componentes do compósito. Em matriz
cimentícia, a composição química pode influenciar na hidratação.
As análises de determinações elementares foram realizadas no Laboratório de
estruturas – LabEst na COPPE/UFRJ. O equipamento utilizado foi o Espectrômetro de
Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva, o EDX 720 da Shimadzu (figura 23). Esse
equipamento realiza análise elementar do Na a U, com tubo de ródio (Rh) e detector de Si(Li)
resfriado com nitrogênio líquido. O ensaio consiste no preenchimento, com o material a ser
analisado, de um porta-amostra cilíndrico de plástico com fundo de PVC, por onde os raios X
passam.
Figura 23 – Espectrômetro de fluorescência de raios x – EDX 720.
4.2.4 Difração de raios X – DRX
O ensaio de difração de raios X (DRX) é utilizado para identificar fases cristalinas e
estudar as estruturas cristalinas de algumas fases, identificando elementos químicos presentes.
Isto é, a partir deste tipo de analise podem-se conseguir informações sobre estrutura,
composição e estado de materiais policristalinos (DAL MOLIN, 2007).
83
O ensaio basicamente consiste em emitir um feixe de onda de raios X constante em
uma amostra, variando progressivamente o ângulo de incidência desse feixe. Sabe-se que cada
substancia possui um padrão de difração da radiação, assim, uma determinada amostra gera
uma difração de raios em ângulos diferentes que são captados pelo aparelho de difração.
Então, a cada mudança de ângulo, o raio incidido é difratado em determinados ângulos e
identificado pelo computador, onde se verifica as substancias constituintes em comparação
com os tipos de difrações padrões disponíveis.
O estudo da estrutura cristalina por aplicação de raios X, segundo HALLIDAY
et al.
(1996), foi deduzido por W. L. Bragg, o qual explica que os raios X podem ser refletidos por
cristais e os átomos podem ser visualizados ao longo de planos paralelos espaçados a uma
distancia (figura 24). Assim, em sólidos cristalinos, os átomos se ordenam em planos
separados entre si a uma distância de mesma ordem de grandeza dos comprimentos de onda
de raios X.
Sendo assim, a direção da onda incidente, a partir da superfície de um plano de átomos
e o cumprimento de onda deve obedecer a lei de Bragg (equação 7).
Figura 24 – Difração de raios X pela lei de Bragg.
Fonte:http://www.ifsc.usp.br/~lavfis/BancoApostilasImagens/ApRaios-X/apraios-x.pdf
ߣݍ ൌ 2݀ · ݏ݁݊ ߠ
(7)
Onde, q: ordem de reflexão (q = 1, 2, 3...) e
84
λ: comprimento de ondas dos raios X incidentes;
d: distância interplanar;
θ: ângulo de difração.
No ensaio utilizou-se o equipamento de difração de raios X D8 Focus da Bruker
(figura 25), com radiação monocromática de cobre (Cu K
α
), do Laboratório de estruturas da
COPPE/UFRJ.
Figura 25 – Equipamento de difração: (a) vista frontal do D8 Focus - Bruker e; (b) detalhe de
disposição dos acessórios.
A preparação das amostras se deu pela moagem com almofariz e mão-de-gral. Após
isso, as amostras foram peneiradas em peneira de 75 µm e, em seguida, foram levadas à estufa
a 40 °C, até constância de massa (em torno de 15 min). Em seguida, o material é
compactando, com auxílio de uma placa de vidro, em um porta-amostra com área cilíndrica
de diâmetro de cerca de 20 mm foi altura de 1 mm, como pode ser observado na figura 26.
Após a moldagem, o porta-amostra é acoplado na parte central do aparelho de difração, onde
ocorre a emissão de raios X varrendo diversos ângulos de emissão (de acordo com a Lei de
Bragg). Os feixes de luz emitidos passam por uma fenda de abertura de 0,6 mm, antes de
atingir a amostra. Após a difração do feixe luz, o mesmo passa por outra fenda de 0,6 mm e,
em seguida, por um filtro de níquel, até que, finalmente ultrapassa a última fenda de 0,1 mm e
é captado por um receptor. Os ângulos são enviados e lidos por software computacional,
gerando gráfico de fase, com ou sem picos bem definidos, que podem proporcionar a detecção
85
da composição da amostra por meio de padrões já estudados em literaturas. Os parâmetros de
análise para o resíduo de vidro foram: tensão de 40 V e corrente de 30 mA, velocidade
angular (incremento) de 0,02°/s, intervalo de medida entre os ângulos de Bragg (2θ) de 8 a 60
e tempo de aquisição de 1 s.
Figura 26 – Preparação para análise de difração de raios X: (a) material utilizado e; (b) cominuição
dos grãos.
4.2.5 Atividade pozolânica
Alguns aditivos minerais utilizados em matriz cimentícia produzem alterações que
podem ocorrer devido características de pozolanicidade que algumas adições podem
proporcionar. Desta forma, para se a analisar um material que, possivelmente, possui uma
reação de pozolanicidade, alguns ensaios são necessários. Todavia, o mais comumente
empregado é o índice de atividade pozolânica – IAP, realizada com cimento.
O ensaio é regido pela NBR 5752/1992 e consiste na confecção de duas argamassas
com traço em massa de 1 : 3 (cimento : areia), sendo a areia normatizada de acordo com a
NBR 7214/1982. Um traço de argamassa foi produzido com 312 g de cimento, noutro, 35 %
do volume de cimento foi substituído pelo material pozolânico, mas ambas as argamassas
devem conter quantidades de água necessárias à produção do índice de consistência de (225 ±
5) mm. Os traços foram realizados em misturador mecânico planetário. Os corpos-de-prova
de 5 x 10 cm, após a moldagem foram mantidos em ambientes úmidos nas primeiras 24 h. Em
86
seguida, após a desmoldagem, os corpos-de-prova foram envoltos com filme plástico (figura
27-a), sendo posteriormente acondicionados em recipiente hermético (figuras 27-b e 27-c) e
levados à estufa a uma temperatura (T) de (38 ± 2) C por 27 dias, pois os corpos-de-prova
devem ser resfriados ao ar para o rompimento à compressão com 28 dias completos.
Figura 27 – Ensaio de índice de atividade pozolânica: (a) corpo de prova com fime plástico, após o
desmolde; (b) e (c) acondicionamento em recipiente hermético, envolvido com filme plástico para
melhor selagem e; (d) estufa com circulação de ar utilizada.
Os rompimentos dos corpos-de-prova por compressão foram realizados em prensa
servo-hidráulica modelo UH-F1000kNI, da Shimadzu (do Labest – COPPE/UFRJ), na
velocidade de 0,1 mm/min e demais condições como prescrito na NBR 7215/1996. De posse
dos resultados de compressão, o índice de atividade foi obtido pela equação 8:
IAP ൌ
୤
ౙ౦
୤
ౙ
· 100 ሺ%ሻ
(8)
Onde,
IAP: índice de atividade pozolânica com o cimento Portland;
87
f
cp
: resistência média, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados com o cimento
Portland e material pozolânico;
f
c
: resistência média, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados só com o cimento
Portland.
4.2.6 Superfície específica
Segundo a NBR NM 76/1998, a área superficial por unidade de massa é utilizada para
verificar a uniformidade no processo de moagem na fábrica de cimento. Os materiais com
mesma granulometria podem apresentar superfícies específicas diferentes devido a forma e
rugosidade das partículas e devido sua estrutura interna de poros. O conhecimento da
superfície específica é necessária e importante para se verificar a interação dos materiais,
geralmente sólido-líquido, pois as adições minerais em mistura cimentícia, a quantidade de
água consumida depende deste parâmetro, bem como, da quantidade de adição ou substituição
realizada. Além disso, reações de uma maneira geral podem ocorrer mais rapidamente, devido
o aumento da área de contato.
Uma das técnicas empregadas para obtenção da superfície específica foi desenvolvida
por Blaine, e consta na NBR NM 76/1998. No permeâmetro de Blaine (figura 28) do Centro
de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo – CENPES/Petrobras, o ensaio consiste
na passagem do ar pelo material compactado analisado, com porosidade definida e durante
um determinado tempo para a determinação da superfície. Após o ensaio, a equação 9 permite
conhecer a superfície específica do resíduo.
88
Figura 28 – Aparelho permeâmetro de Blaine
S
ୣ
ൌ
୏
౟
஡
ൈ
√
ன
య
ሺଵାனሻ
ൈ
√
୲
ඥ
଴,ଵ஗
(9)
Onde,
S
e
: superfície específica;
K
i
: constante do aparelho;
ρ: massa específica do material analisado;
ω: porosidade da camada (ω=0,500);
t: tempo
η: viscosidade do ar à temperatura do ensaio.
4.2.7 Microscopia óptica
É usado para ampliar imagens de pequenas estruturas impossíveis de serem
observadas a olho nu. O processo de visualização se dá por meio de lentes oculares e
objetivas. A ampliação total se dá pelo produto entre as ampliações de cada uma das lentes
(objetivas e oculares)
89
Com o equipamento de microscopia ótica se observa detalhes ou áreas superficiais.
Para a avaliação da morfologia externa, a estrutura do resíduo utilizado foi observada pela o
microscópio do tipo lupa estereoscópica Olympus, modelo SZH10 (figura 29), equipada com
máquina fotográfica, utilizando lente objetiva de 2x com zoom de 5x, do Instituto de
Macromoléculas – IMA/UFRJ.
Figura 29 – Microscópio estereoscópico SZH10.
O resíduo foi espalhado em lâminas de vidro para visualização, a imagem observada é
enviada ao sistema de vídeo com o auxílio de um televisor, o que permite discussão e
consenso sobre a estrutura junto ao operador técnico.
4.2.8 Microscopia eletrônica de varredura - MEV
O Microscópio Eletrônico de Varredura – MEV é um estudo bastante utilizado, no que
diz respeito à microestrutura dos materiais, bastante aplicada na caracterização de minérios,
pois é capaz de gerar imagens com grande ampliação permitindo visualização do contorno dos
grãos, defeitos cristalinos, poros, deformações, metamorfismo, mecanismos formadores, entre
outros. O funcionamento do MEV se dá através da emissão de feixes de elétrons, em vácuo,
por um filamento capilar de tungstênio, por aplicação de uma diferença de potencial que pode
variar de 0,5 kV e 30 kV. No MEV a energia emitida pelas partículas é transcodificadas
90
gerando imagens virtuais visíveis em um monitor de computador. Tais imagens podem ser
ampliadas em até 300.000 vezes.
O equipamento utilizado para este tipo de estudo foi o MEV da marca Jeol, modelo
JSM – 6460LV. Acoplado ao MEV, tem-se também, o EDS da Thermo Elecron Corporation,
ambos de domínio do Instituto Nokia de Desenvolvimento Tecnológico – INDT, empresa
instalada no pólo industrial de Manaus. Tal equipamento é utilizado em conjunto com um
computador e programas específicos (Figura 30).
Figura 30 – Aparelho MEV JSM – 6460LV (Fonte: http://fap01.if.usp.br/~lff/mev.html)
Tendo em vista a necessidade de um parâmetro de comparação para estudo visual,
foram utilizadas amostras do pó de vidro em conjunto com o cimento portland CP I – 32.
Amostras, menores que 1 g, foi colocada em um filme metálico (adesivo) junto a um
porta-amostra cilíndrico, como mostra a figura 31 (a) e (b). Este último foi fixado em um
aparato metálico que é preso na câmara de vácuo do MEV (figura 31 (c) e (d)). Após a
captura de imagens ampliadas no MEV.
91
Figura 31 – Análise no MEV: (a) vidro no filme metálico; (b) porta-amostras cilíndricos; (b) Fixador
metálico e; (c) vista interna da câmara do MEV
4.2.9 Perda ao fogo
O ensaio de perda ao fogo consistiu, basicamente, na determinação da perda de massa
da amostra submetida a uma temperatura de (950 ± 50) °C em forno mufla do Laboratório de
estruturas (Labest) da COPPE/UFRJ, (figura 32) conforme as prescrições da NBR 5743
(ABNT, 1989). A taxa de aquecimento utilizada foi de 10 °C/min e tempo de residência de 15
min ao chegar na temperatura estipulada. O valor de perda ao fogo é obtido pela média
aritmética das amostras, obtidas pela equação 10, tal ensaio foi realizado tanto para o cimento
como para o RVM.
PF ൌ
௠
భభబ
ି௠
వఱబ
௠
భభబ
ൈ 100
(10)
Onde,
PF: perda ao fogo;
92
m
110
: massa da amostra seca em estufa a (110 ± 10) °C;
m
950
: massa da amostra calcinada a (950 ± 50) °C.
Figura 32 – Forno mufla utilizado no ensaio de perda ao fogo.
Cada amostra apresenta-se com cerca de 1 g, antes da realização da queima. Estas
amostras foram dispostas em cadinhos de porcelanas e, o peso das amostras antes e após a
queima, foram medidos em balança de precisão de 0,0001 g, além de serem mantidas em
dessecador para resfriamento (figura 33).
Figura 33– Amostras do RVM, após o ensaio de perda ao fogo.
93
4.3 Caracterização do CPI
No tocante à caracterização do cimento Portland comum (CPI) utilizado, sabe-se que,
a reutilização de laudos físico-químicos é realizada por alguns fornecedores ou que alguns
componentes químicos são eliminados por apresentarem teores pequenos. Assim, com a
preocupação dos reais valores de caracterização físico-química e visando eliminar quaisquer
dúvidas referentes ao cimento utilizado, o material foi caracterizado em ensaios específicos,
apesar do laudo expedido pelo fornecedor.
4.3.1 Tamanho de partículas, massa específica, análise química e superfície específica
O tamanho das partículas de cimento foram analisadas pela técnica de granulometria à
laser, como já descrito anteriormente no item 4.2.1. Na análise do CPI, utilizou-se álcool
etílico como dispersante, inibindo alguma reação com o cimento. A velocidade da bomba de
dispersão era de 2.000 rpm sem ultra-som, sendo empregado o modelo de cimento disponível
na biblioteca do programa computacional e forma de partícula irregular.
A análise de massa específica por picnometria a hélio, realizado no CPI, segue o
explanado no item 4.2.2. A composição química do cimento foi realizada da mesma maneira
que o RVM (item 4.2.3) e a superfície específica, de acordo com o item 4.2.6, onde a
utilização da equação 9 ainda se faz necessária.
4.3.2 Termogravimetria e análise térmica diferencial
A melhor compreensão das propriedades dos materiais leva a busca de técnicas que
ajudam na análise da sua estrutura. As técnicas de análise térmica têm sido bastante utilizadas
no estudo de matriz cimentícia, pois promove a identificação de mudanças físicas e/ou
químicas de uma mistura em condições controladas de temperatura (DAL MOLIN, 2007).
94
A termogravimetria, TG, é utilizada na determinação de reações de decomposição das
substâncias, teor de umidade, cinzas, entre outros, o que ocorre a partir da variação de massa
em função do aumento gradual de temperatura e condições de aquecimentos previamente
estabelecidos. A curva de TG gerada pode relacionar, também, a massa em função do tempo,
para obtenção da velocidade de reação e composição do material.
A análise termogravimétrica diferencial (DTG) é utilizada para examinar mudanças
físico-químicas, de um material de referência e da amostra estudada, através de picos
endotérmicos, por meio do registro da curva DTG. Os materiais são submetidos às mesmas
condições de temperatura e aquecimento, sendo a curva obtida pela perda de massa em função
da temperatura. Na pesquisa, a análise térmica diferencial e a termogravimetria foram
efetuadas conjuntamente por meio do equipamento SDT Q600, módulo TGA/DSC, da TA
Instruments (figura 34-a), do Laboratório de estrutura da COPPE/UFRJ. O equipamento é
composto de um forno com aquecimento até 1500 C, termopares para controle de
temperatura acoplado ao sistema de termobalança com sensibilidade de 0,1 µg e capacidade
de 200 mg, panelinha de platina (porta-amostra) de 110 µL alocada na extremidade do
termopar (figura 34-d). A preparação das amostras e limpeza da panelinha de platina deve ser
feita com auxílio de luvas e outros acessórios, como mostram as figuras 34-b e 34-c.
95
Figura 34 – Análise térmica: (a) equipamento SDT Q600; (b) preparo de amostras para ensaio; (c)
acessórios utilizados no preparo de amostras e; (d) detalhes do equipamento.
O CPI analisado foi coletado em tubos plásticos eppendorf, selados com filme plástico
e armazenados em dessecador. As massas das amostras pesada encontravam-se na faixa de 10
a 12 mg, tomando-se o cuidado de espalhá-las bem na panelinha de platina, evitando qualquer
prisão de gases na amostra que pudesse comprometer o ensaio.
O patamar de temperatura do forno estabelecida foi de até 1000 C, aquecendo a uma
taxa de 10 C / min, para o CPI. As curvas TA e DTG são obtidas em tempo real e
trabalhadas posteriormente com o auxílio do software Universal Analisys 2000.
O teor de hidróxido de cálcio em cada pasta foi calculado com relação à massa
calcinada de cimento e seguindo as seguintes etapas de cálculo:
i. Resultados obtidos nas curvas de TG: porcentagem de massa em relação à massa
base calcinada de resíduo.
ܯܥ݄ܿ/݂݉ ൌ
஼ு௙௜
ெ
భబబబ
ൈ 100
(11)
Onde:
CHfi: Porcentagem de massa calcinada da pasta após a decomposição do CH em
relação a massa base inicial;
M
1000:
Porcentagem de massa final da pasta a 1000
o
C em relação a massa base inicial.
ii. Resultados obtidos nas curvas de TG: porcentagem de massa em relação à massa
base calcinada de cimento. Este cálculo só é realizado para as pastas com substituição do
cimento por outro material. Nas pastas de referência essa fórmula é igual à anterior.
ܯܥݎ/݋ݔ ൌ
ெ஼௖௛/௠௙
ை௖
೅
ൈ 100
(12)
Onde:
96
MC
ch/mf
: Porcentagem de massa calcinada da pasta após a decomposição do CH em
relação a massa calcinada de resíduo;
Oc
T
: Porcentagem dos óxidos do cimento em relação aos óxidos totais.
iii. Porcentagem de óxidos do cimento em relação aos óxidos totais de óxidos totais.
ܱܿ
்
ൌ
ை௖
ை௖ ାை௥
ൈ 100
(13)
Onde:
Oc: Óxidos do cimento;
Or: Óxidos do resíduo.
iv. Óxidos de cimento.
ܱܿ ൌ
ሺ
ଵ଴଴ ି%ோ
ሻ
ൈ஼
భబబబ
ଵ଴଴
(14)
Onde:
%R: Porcentagem de resíduo empregada;
C
1000
: porcentagem de cimento a 1000
o
C.
v. Óxidos do resíduo, porcentagem de resíduo empregada vezes a porcentagem de
resíduo a 1000
o
C.
ܱݎ ൌ
%ோ ൈோ
భబబబ
ଵ଴଴
(15)
Onde:
%R: Porcentagem de resíduo empregada;
R
1000
: Porcentagem de massa do resíduo a 1000
o
C.
97
vi. Cálculo percentual em relação às respectivas massas calcinadas.
%ܥܪ ൌ
ெ஼௥
ಲ಴ಹ
ି ெ஼௥
ವ಴ಹ
଴,ଶସଷଶ
(16)
Onde:
MCr
ACH
: Porcentagem de amostra antes da decomposição do CH em relação a massa
base calcinada do cimento;
MCr
DCH
: Porcentagem de amostra depois da decomposição do CH em relação a massa
base calcinada do cimento;
0,2432: Perda teórica do hidróxido de cálcio (CH).
vii. Cálculo percentual em relação a massa base inicial calcinada de cimento.
%ܥܪ݂ ൌ
%஼ு௖ ൈ ஼
భబబబ
ଵ଴଴
(17)
Onde:
%CHc: Porcentagem de hidróxido de cálcio em relação às respectivas massas bases
calcinadas de cimento;
C
1000
: massa calcinada de cimento
4.4 Produção e caracterização de pastas
Em alguns ensaios específicos, torna-se mais fácil as análises em pastas do que em
argamassas ou concretos. Desta forma, optou-se pela produção de pastas com o resíduo
98
trabalhado, de modo a verificar ainda, a interação do RVM em presença do cimento na
mistura.
4.4.1 Cone Marsh
O ensaio de cone Marsh (figura 35) é utilizado para determinação da compatibilidade
e do ponto ótimo ou ponto de saturação (PS) do cimento com o superplastificante (SP)
utilizado. Este ponto de saturação corresponde ao ponto de dosagem, onde qualquer
acréscimo de superplastificante não afeta de maneira significativa a reologia da pasta.
O ensaio consiste em registrar o tempo necessário para uma pasta de cimento escoar e
preencher uma proveta de 1000 litros, através de um cone com abertura de diâmetro igual a 5
mm. A mesma pasta é utilizada nos tempos de escoamento de 10, 30 e 60 min, a contar do
início do contato da água/superplastificante com o cimento. Todas as misturas foram
realizadas com um misturador mecânico e a quantidade de cimento utilizada foi de 1.800 g
com relação água/cimento de 0,35.
As porcentagens de superplastificante (SP) utilizadas foram 0,1; 0,2; 0,3;0,4; 0,5; 0,6 e
0,7 %, do teor de sólidos, relativos ao peso do cimento.
O procedimento de mistura e medição segue os seguintes passos:
•
Pesagem da água e do SP no copo do misturador com o auxílio de balança com
precisão de 0,01 g;
•
Para o primeiro ponto de escoamento, mistura-se por 10 s a água e o
superplastificante e adicionar o cimento em um tempo de até 50 s;
•
Após o tempo de 1 min e 30 s, contados a partir do contato da água com o
cimento, o misturador é desligado durante 15 s, para limpeza da parede do
copo. A seguir mistura-se novamente até completar 8 min;
•
Completados 8 min de mistura, a pasta é posta em descanso por 1 min, para
posterior mistura durante 30 s. Em seguida, é vertida no cone Marsh dentro do
tempo de 30 s restante, permanecendo um tempo de 10 min;
•
A pasta é escoada pela abertura do funil ao completar os 10 min, sendo medido
o tempo para preencher o béquer de 1000 ml, ao final do processo o material
99
volta ao recipiente e permanece em descanso até o próximo tempo de
escoamento;
•
Para o ponto de escoamento de 30 min, o material em repouso é misturado 1
min antes de atingir seu tempo, de forma a ser divido em 30 s de mistura e 30 s
para verter o material no cone e iniciar seu escoamento durante determinado
período de tempo para completar a proveta de 1.000 ml. De mesma forma
procede-se com o tempo de escoamento de 60 min.
Ao final do ensaio foram gerados os gráficos do tempo de escoamento
versos
dosagem
de SP, no qual se verifica a compatibilidade entre o cimento e o SP, além do ponto de
saturação.
Figura 35 – Ensaio de compatibilidade e teor de saturação pelo cone Marsh.
4.4.2 Dosagem de pastas
As misturas para pastas foram realizadas com o CPI e relação água/aglomerante de
0,40. A mistura consiste na substituição parcial da massa de cimento pelo RVM, nas
100
proporções de 0%, 10%, 15% e 20 %. No entanto, para realizar uma comparação entre as
misturas, foram fixadas a relação água/aglomerante e consistência.
Para a medida de consistência, utilizou-se o tronco de cone (do ensaio de argamassa),
para medição do espalhamento das pastas, o qual foi previamente fixado em (270 ± 20) mm.
A obtenção desse espalhamento, com mesma relação água/aglomerante, incide no uso do
superplastificante em pequenos teores, previamente estipulados e menores que o ponto de
saturação entre o CPI e o superplastificante Glenium 51.
Na confecção das pastas utilizou-se um misturador de palhetas Chandler, modelo 30-
60 nas velocidades de 4.000 e 12.000 rpm em conjunto com os acessórios para controle e
moldagem dos corpos-de-prova como mostram as figuras 36-a e 36-b. Pesaram-se
previamente os materiais: água, superplastificante, cimento e RVM, em balança de digital
com precisão de 0,01 g.
Com a água e o superplastificante pesados conjuntamente, efetuou-se uma mistura
prévia de 10 s à 4000 rpm, em seguida o cimento com o RVM (misturados previamente) foi
adicionado dentro do tempo de 15 s. A mistura ocorreu durante 6 min à 4.000 rpm e, após
isso, o misturador passou à 12.000 rpm por 2 min.
Figura 36 – Equipamentos: (a) misturador de palhetas Chandler e; (b) materiais utilizados para
confecção de pastas.
Ao final da mistura, mediu-se o espalhamento da pasta, com o tronco de cone, em uma
chapa metálica sobre uma mesa plana (figura 37-a). A partir daí, corpos-de-prova cilíndricos
de 2,5 x 5 cm foram moldados. Os moldes utilizados, compostos de tubos de PVC e base de
101
acrílico, foram preenchidos em uma só camada e adensados por um bastão de vidro com
movimentos lentos e circulares por 30 s. Ao final, os corpos-de-prova foram envoltos por
panos úmidos e recipiente plástico, oferecendo um ambiente úmido saturado durante as
primeiras 24 h, conforme visto na figura 37-b, seguido de cura posterior em água saturada
com cal.
Figura 37 – Confecção das pastas: (a) medida do espalhamento pelo tronco de cone e; (b) adensamento
dos corpos-de-prova no molde e cura em recipiente úmido.
4.4.3 Difração de raios X das pastas
Foram realizadas difrações de raios X das pastas nas proporções de substituição já
especificadas (0, 10, 15 e 20 %) e em idades de 3, 7, e 28 dias. O princípio e as condições do
ensaio seguem conforme descrito no item 4.2.4.
Porém, devido à problemas de disponibilidade horários para utilização do
equipamento de difração, os traços foram confeccionados, em dias distintos, em um béquer de
50 ml e misturado com um bastão de vidro por 8 min. Os materiais misturados foram
separados em pequenos sacos plásticos, selados e curados dentro de um dessecador para as
análises de difração, como mostra a figura 38.
102
Figura 38 – Confecção das pastas para análise de difração: (a) mistura e coleta das pastas e; (b)
amostras curadas no dessecador e prontas para preparação do ensaio.
4.4.3 Análise térmica das pastas
As análises térmicas das pastas foram realizadas da mesma maneira que o exposto no
item 4.3.2. As misturas utilizadas para análise térmica foram realizadas de acordo com o item
4.4.2, onde as amostras foram coletadas em sacos plásticos bem selados e armazenados no
dessecador até completar as idades de cura, como mostra a figura 39. Para o processo de
análise, as pastas foram pulverizadas em um cadinho com o auxílio de espátula. As idades de
cura analisadas na pasta para o ensaio foram de 3, 7, 28 e 55 dias, para os teores de
substituição de 0, 10, 15, e 20 %.
Figura 39 – Amostras retiradas durante a mistura das pastas para ensaios de análise térmica.
103
4.4.4 Ensaio de resistência mecânica
O ensaio de resistência à compressão axial é regido pela NBR 5739/2003. O
equipamento utilizado para obtenção dos dados de resistência à compressão de argamassas e
pastas confeccionadas foi a prensa servo-hidráulica Shimadzu com capacidade de 1000 kN,
modelo UH-F1000kNI do Labest – COPPE/UFRJ (figura 40). A velocidade de carregamento
ou taxa de deslocamento utilizada no ensaio foi de 0,1 mm/min.
Os corpos-de-prova para ensaios de compressão devem dispor de faces planas e
paralelas entre si, de forma que ocorra uma distribuição igualitária da carga aplicada. A
regularização dos corpos-de-prova de pastas (2,5 x 5 cm) para ruptura foram realizadas
através de faceamento em um torno mecânico, conforme figura 41.
Figura 40 – Prensa servo-hidráulica Shimadzu UH-F1000 kNI.
Figura 41 – Faceamento dos corpos-de-prova de pasta em torno mecânico.
104
4.4.5 Porosimetria por intrusão de mercúrio
A durabilidade de pastas e argamassas está relacionada com a sua porosidade no
estado endurecido. Para tanto, o conhecimento do volume, distribuição e tamanho de poros é
necessário, de forma que, para aquisição desses dados, uma técnica bastante utilizada que
detecta poros de 300 µm a 3 nm é aplicada, conhecida por porosimetria por intrusão de
mercúrio.
O princípio de ensaio baseia-se na aplicação de uma dada pressão, propiciando a
intrusão de um volume de mercúrio nos poros da amostra. A força ou pressão aplicada se
iguala à força necessária para manter o mercúrio fora do poro (tensão superficial (
ࢽሻ
,
representada na equação 18).
r
୮
ൌ
ିଶஓୡ୭ୱ஍
୔
(18)
Onde:
r
p
: raio do poro;
ࢽ
: tensão superficial do líquido (mercúrio);
Ф: ângulo de contato entre o líquido e o sólido;
P: pressão externa aplicada.
As amostras foram preparadas de forma a se obter um volume de 1 cm³ (arestas = 1
cm). Os copos-de-prova cilíndricos de 2,5 x 5 cm foram cortados, com auxílio de disco
adiamantado, e sua forma obtida por desbaste em um esmeril elétrico (figura 42).
105
Figura 42 – Produção de corpos-de-prova par ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio.
A produção dos cubos foi realizada em corpos-de-prova que se apresentavam em idade
de 28 dias. Após a obtenção dos cubos necessários à análise de porosimetria, estes foram
mergulhados em acetona e, posteriormente, em álcool etílico para cessar a hidratação das
amostras de pastas produzidas da seguinte forma: as amostras foram submersas em um béquer
contendo acetona durante o tempo de 3 min e lavadas com álcool etílico por 1 min. Após este
processo, colocou-se o material em recipiente de porcelana para seu envio à estufa com
circulação de ar de 38 C para evitar a rehidratação da amostra. Os utensílios empregados e a
estufa utilizada são mostrados nas figuras 43 e 44.
Após a interrupção da cura, os corpos-de-prova das pastas foram enviadas ao
laboratório da Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP para análise de
porosimetria por intrusão de mercúrio.
106
Figura 43 – Materiais utilizados para cessar a hidratação das amostras dos cubos de pasta produzidos.
Figura 44 – Estufa utilizada no processo.
4.5 Produção e caracterização das argamassas
4.5.1 Dosagem das argamassas
Para a confecção de argamassa, utilizou-se areia de rio, anteriormente denominada
areia A, e o CPI conjuntamente com uma relação água/aglomerante de 0,40. Escolheu-se um
traço de referência 1 : 2 : 0,40 (relação em massa). Os traços adicionais utilizados consistiram
na substituição parcial do cimento Portland por resíduo de vidro em pó, nas proporções de 0,
107
10, 15 e 20 %. Todos os materiais utilizados para a confecção dos traços encontravam-se
previamente secos e foram mantidos em câmara quente à temperatura de 39 C, até sua
utilização.
Para efeito de comparação entre as argamassas, a relação água/aglomerante e índice de
consistência foram mantidos com ajuda da utilização de superplastificante. Com isso, o índice
de consistência adotado foi de (280 ± 20) mm. As argamassas foram produzidas em
misturador mecânico planetário do Labest – COPPE/UFRJ, as etapas da produção são
mostradas na figura 45. Inicialmente, pesou-se e misturou-se água e superplastificante,
empregando velocidade baixa, até completar 1 min, de maneira que, o aglomerante seja
adicionado durante os primeiros 20 s. A adição de areia foi realizada nos 20 s seguintes,
deixando os 20 s restantes para homogeneização da mistura.
Após o tempo de 1 min, mudou-se a velocidade para a alta, realizando-se a mistura por
mais 3 min. Posteriormente, desligou-se o misturador, deixando a massa em repouso durante
2 min, para em seguida ser misturada por mais 2 min. Este procedimento foi adotado para
todos os traços realizados, devido o tempo médio de reação do SP ser de 8 min.
Efetuou-se a medição do índice de consistência pelo abatimento do troco de cone
(figura 45-b) na mesa de consistência, conforme prescrito na NBR 7215/1996. A moldagem
de corpos-de-prova cilíndricos de 5 x 10 cm em 3 camadas, foi realizada em com mesa
vibratória durante 15 s para cada uma das camadas (figura 45-c). Os corpos-de-prova foram
envoltos por panos úmidos e sacos plásticos durante as primeiras 24 h, promovendo um
ambiente úmido, sendo enviados, posteriormente, à câmara úmida para continuidade do
processo de cura (figura 45-d).
108
Figura 45 – Produção das argamassas: (a) misturador planetário; (b) ensaio e índice de consistência;
(c) adensamento de camadas nos moldes com mesa vibratória e (d) câmara úmida para cura dos
corpos-de-prova.
4.5.2 Ensaios Mecânicos
Os ensaios de resistência à compressão das argamassas confeccionadas foram
executadas da na mesma prensa utilizada para pastas, Shimadzu UH-F1000kNI. A velocidade
de carregamento adotada foi de 0,1 mm / min.
A regularização das superfícies superiores e inferiores dos corpos-de-prova, para as
argamassas, foi obtida por meio de capeamento, o qual consiste em uma mistura de enxofre e
cinzas no traço 1 : 3 (em volume), como mostra a figura 46.
109
Figura 46 – Regularização de argamassas para ensaio de resistência à compressão: (a) capela com
chapa aquecedora para derreter o enxofre; (b) detalhe da mistura de enxofre e cinzas e; (b) capeamento
dos corpos-de-prova.
4.5.2.1 Módulo de elasticidade das argamassas
Nas argamassas efetuou-se a aquisição dos dados de tensão x deformação, para cálculo
do módulo de elasticidade das misturas realizadas. O deslocamento obtido se deu através de
transdutores elétricos longitudinais (LVDT’s), posicionados no terço médio dos corpos-de-
prova (figura 47). Conforme o andamento do ensaio de compressão, os sinais foram coletados
e transmitidos ao sistema de aquisição de dados (Lynx), o qual gera os dados de carga e
deslocamento para produção da curva tensão
versus
deformação, necessária para cálculo do
módulo.
110
Figura 47 – Ensaio de compressão com aquisição de delocamento: (a) fixação do corpo-de-prova nos
pratos de compressão e; (b) detalhe dos LVDT’s e sua fixação no corpo-de-prova.
O módulo de elasticidade é uma medida de resistência à deformação elástica do
material. Segundo a NBR 8522/2003, o módulo de elasticidade é obtido pela curva tensão
deformação através das equações 19 e 20.
E
ୡ୧
ൌ
σ
ౙమ
ିσ
ౙభ
ε
ౙమ
ିε
ౙభ
(19)
Onde:
E
ci
: Módulo de elasticidade secante;
σ
c1
: tensão de compressão relativa à deformação de 0,5 MPa;
σ
c2
: tensão correspondente à 30% da tensão máxima;
ε
c1
: deformação correspondente σ
c1
;
ε
c2
: deformação produzida pela σ
c2
.
E
ୡ
ൌ
σ
మ
ିσ
భ
ε
మ
ିε
భ
(20)
Onde:
E
c
: Módulo de elasticidade cordal;
111
σ
1
: tensão de compressão correspondente à deformação de 5·10
-5
milionésimos;
σ
2
: tensão correspondente à 40% da tensão máxima;
ε
1
: deformação correspondente a 5·10
-5
milionésimos;
ε
2
: deformação produzida pela σ
2
.
4.5.3 Absorção de água por imersão e capilaridade
A absorção de água total por imersão e por capilaridade é um dos requisitos
necessários para julgamento da durabilidade da matriz cimentícia, devido estar sujeita aos
processos de intempéries como chuvas e ao contato direto com águas associadas a agentes
agressivos. Por isso, faz-se necessário um exame para verificar as melhorias com a utilização
de novos materiais associados, como por exemplo, os vazios e a absorção de águas. Os
ensaios foram realizados em corpos-de-prova de argamassa cilíndricos de 5 x 10 cm, após 28
dias de cura em sala climatizada (22
̊
C) do Labest da COPPE/UFRJ.
4.5.3.1 Absorção total por imersão
A absorção de água por imersão foi realizada como prescrito na NBR 9778/2005, onde
ocorre a penetração da água (A
t
) nos poros corpo-de-prova, o que possibilita a determinação
do índice de vazios (I
v
) e massa específica (ρ
r
).
O ensaio foi realizado em corpos-de-prova previamente secos em estufa à temperatura
de 60 C, até constância de massa, o que ocorreu em 14 dias. A opção pela temperatura de
60 C e não de 105 C, como recomenda a norma, se deu devido ocorrer a evaporação da
água de constituição e decomposição de alguns produtos de hidratação como a etringita em
temperaturas de cerca de 70 C.
A constância de massa é alcançada quando a diferença entre duas pesagens, em
intervalos de 24 h, não seja maior que 0,5 % da menor massa. A partir daí, os corpos-de-prova
foram totalmente imersos em água à temperatura ambiente de 22 C, durante 72 h, onde após
112
isso, eram colocados em um recipiente com água levada à ebulição por um período de 5 h
após resfriamento natural, os corpos-de-prova eram pesados em balança hidrostática e balança
normal com a superfície seca (figura 48).
Figura 48 – Ensaio de absorção por imersão total: (a) corpos-de-prova em estufa de 60 C para
constância de massa; (b) imersão total por 72 h; (c) detalhe dos corpos-de-prova imersos; (d) corpos-
de-prova levados à ebulição após 72 h imersos; (e) pesagem dos corpos-de-prova imersos após fervura
e; (f) pesagem dos corpos-de-prova saturados com superfície seca.
Por medida criteriosa, os corpos-de-prova foram mantidos imersos, à temperatura
ambiente, por mais 72 h, sendo pesados novamente, a fim de se evitar qualquer erro de leitura
que porventura ocorresse. Dessa forma, com os dados coletados, efetuou-se os cálculos de
absorção, índice de vazios e massa específica através das equações 21, 22 e 23.
113
A
୲
ൌ
୫
౩౗౪
ି୫
౩
୫
౩
ൈ 100
ሺ
%
ሻ
(21)
I
୴
ൌ
୫
౩౗౪
ି୫
౩
୫
౩౗౪
ି୫
౟
ൈ 100
ሺ
%
ሻ
(22)
ρ
୰
ൌ
୫
౩
୫
౩
ି୫
౟
(23)
Onde,
A
t
: absorção total;
I
v
: índice de vazios;
ρ
r
: massa específica;
m
sat
: massa do corpo-de-prova saturada em água, após fervura (superfície seca);
m
s
:massa do corpo-de-prova seca em estufa;
m
i
: massa do corpo-de-prova saturada imersa em água (balança hidrostática).
4.5.3.2 Absorção por capilaridade
Para a absorção por capilaridade, os corpos-de-prova foram secos em estufa. O ensaio
seguiu conforme a NBR 9779/1995. Atingida a constância de massa, os corpos-de-prova
cilíndricos foram selados lateralmente com fita de alumínio, visando obter um fluxo
unidirecional e sem perdas
Depois de selados, os corpos-de-prova foram pesados e colocados em contato com a
lâmina d’água de 5 mm (figura 49). A pesagem dos corpos-de-prova, após o contato com a
água, ocorreu nos tempos de 15, 30, 60, 120, 180, 240, 300, 360, 420, 480, 540, 600, 1440 e
2880 min. O valor numérico da absorção por capilaridade é obtido pela equação 24.
A
ୡ
ൌ
୫
ౙ
ି୫
౩
୅
౩
(24)
114
Onde,
m
s
: massa do corpo-de-prova seca em estufa;
m
c
: massa do corpo-de-prova após o contato com água durante o período de tempo
estipulado;
A
s
: área da seção transversal do corpo-de-prova.
Figura 49 – Ensaio de capilaridade: (a) corpo-de-prova selado com fita de alumínio; (b) obtenção da
massa do conjunto seco; (c) disposição dos corpos-de-prova no aquário e; (d) detalhe dos corpos-de-
prova e lâmina d’água.
4.5.4 Reação álcali-agregado
A reação álcali-sílica (RAS) é uma patologia deletéria que ocorre em misturas
cimentícias, provenientes da reação entre materiais ricos em sílica e os álcalis do cimento, de
forma que, os silicatos ou minerais de sílica, sílicas hidratadas ou amorfas, podem vir a reagir
em ambientes alcalinos. Esta reação ocorre pelo ataque dos hidróxidos alcalinos aos materiais
silicosos, resultando em um gel de álcali-silicato, depositando-se em poros, na superfície dos
115
agregados reativos ou nos planos mais fracos. O gel absorve água, o que proporciona um
gradual aumento de volume, exercendo pressão interna na matriz, promovendo a ocorrência
de microfissuras que vão aumentando até atingir a superfície do matriz, gerando uma
fissuração mapeada (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
A reação depende de diversos fatores como o tempo, a temperatura, o tamanho da
partícula, o grau de desordem da estrutura, a porosidade e superfície de contato. Segundo
Mehta e Monteiro (2008), o material finamente moído pode apresentar evidências da reação
álcali-sílica, porém sua expansão não é significativa. O autor expõem que os casos de reação
álcali-agregado ocorrem em partículas na faixa de 1 a 5 mm.
Os ensaios para verificação da reação álcali-agregado foram realizados na Associação
Brasileira de Cimento Portland (ABCP), de acordo com os critérios estabelecidos pela NBR
15577/2008, onde barras de argamassas 25x25x285 mm são moldadas e submetidas à
medições constantes das expansões dimensionais por um mínimo de 28 dias (figura 50). As
barras de argamassa foram confeccionadas com o cimento com alto teor de álcalis e agregado
reativo de basalto no traço 1 : 2,25 : 0,47 (cimento : agregado : água, em peso), porém, um
traço foi realizado como referência e outro com substituição de 20 % do cimento por RVM
(ver Anexo C). Escolheu-se a maior porcentagem de substituição, pois se o material apresenta
alguma reação, ficará bem mais evidente com a maior porcentagem utilizada, de forma
contrária, podemos observar que, se não há reação no maior teor de substituição, em teores
menores também não ocorrerá.
Figura 50 – Procedimento de leitura da expansão das barras de argamassa.
Fonte: Carvalho, 2008.
116
Após desmolde das barras, estas são submersas em recipiente com água e aquecida
gradualmente até chegar aos 80 C, permanecendo imersa durante 24 h por um período de
estabilização. Em seguida as barras são retiradas rapidamente e medidas em sala climatizada
com temperatura de 23 C (em tempo máximo de 15 s) para o início da medição, sendo
então, submersas em solução de NaOH 1N a 80 C para cura de 28 dias em ambiente
alcalino, medidos periodicamente, acordo com os critérios estabelecidos pela NBR
15577/2008.
117
5 RESULTADOS OBTIDOS
5.1 Teor de impurezas orgânicas, materiais pulverulentos e torrões de argila da areia.
Além das caracterizações já realizadas por Fontes (2008), realizou-se também ensaios
de teor de materiais pulverulentos (NBR NM 46, 2003), torrões de argila (NBR 7218, 1987) e
impurezas orgânicas húmicas (NBR NM 49, 2001).
Segundo o resultado de impurezas orgânicas, a areia do rio Guandu se apresentou com
coloração mais clara que à solução padrão. Dessa forma, pode-se afirmar que a areia pode ser
utilizada como agregado sem proporcionar prejuízos à matriz, por não possui teor de
impurezas maior que 300 ppm. Na figura 51 podem ser observadas a solução padrão e a
amostra de areia ensaiada.
Figura 51 – Solução padrão (à esquerda) e solução com a amostra de areia avaliada (à direita).
O teor de materiais pulverulentos encontrado foi de 1,56%, valor inferior ao limite
estipulado pela NBR NM 46 (ABNT, 2003) que é de 3%. Já a quantidade de torrões de argila
118
encontrada no agregado miúdo é de 2,4% quantidade inferior ao estipulado pela NBR 7218
(ABNT, 1987), que deve ser menor que 3%.
5.2. Caracterização do cimento Portland comum – CPI
5.2.1 Análise granulométrica, massa específica e superfície específica.
A curva granulométrica do cimento Portland (figura 52) mostra que o material
apresentou tamanho médio igual a 38,4 µm. A distribuição granulométrica do cimento mostra,
ainda, que a amostra possui 90 % (D
90
), 50% (D
50
) e 10 % (D
10
) das partículas iguais a 38,4
µm, 12,8 µm e 2,71 µm, respectivamente. O coeficiente de não uniformidade do cimento (C
nu
)
foi de 6,42. A superfície específica Blaine obtida foi igual a 404,8 m²/kg diferentemente do
resultado fornecido pelo fabricante que foi de 338,8 m²/kg, mostrando que o cimento é mais
fino do que se esperava. Sua massa específica, obtida por picnometria a gás (hélio), foi de
3137 kg/m³.
Figura 52 – Curva granulométrica do cimento Portland Comum.
119
5.2.2 Curvas TG/DTG
Pela análise das curvas TG/DTG, apresentadas na figura 53, o CPI anidro apresentou
indícios de uma pequena pré-hidratação, observada pela decomposição dos produtos de
hidratação em temperaturas menores que 150 C (primeiro pico) e decomposição de uma
pequena quantidade de portlandita (CH) em cerca de 372 C (segundo pico). Já em
temperaturas entre 500 C e 800 C (terceiro pico), ocorre a decomposição do carbonato de
cálcio (CaCO
3
).
Figura 53 – Curvas TG/DTG do cimento Portland Comum.
A hidratação precoce é imperceptível a olho nu e pode ter ocorrido pela manipulação
tátil e/ou ser proveniente do contato atmosférico durante a embalagem, transporte, disposição
do saco de cimento ou mesmo na manipulação para seu uso, entretanto, este valor de
hidratação é muito baixo e não afeta expressivamente a utilização do cimento. A perda ao
fogo da amostra, obtida conforme prescreve a NBR 5743 (ABNT, 1989), foi de 2,8% e
apresenta compatibilidade com a perda de massa realizada pela curva TG que foi de 2,9%.
644.62°C
585.11°C
1.395%
1.582%
(0.1754mg)
993.00°C
97.22%
0.3327%
371.91°C
353.93°C
0.3037%
78.09°C
Curva TG/DTG do Cimento CP I
TG
DTG
24.41°C
100.0%
199.94°C
99.61%
331.50°C
99.37%
448.89°C
98.87%
693.80°C
97.09%
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Deriv. Weight (%/min)
93
94
95
96
97
98
99
100
101
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
120
5.2.3 Difração de raios X
Os compostos cristalinos presentes no cimento Portland podem ser identificados na
figura 54, onde se observa a presença dos compostos que o constituem, como C
2
S, C
3
S, C
3
A,
C
4
AF, CaSO
4
e o Ca(SO
4
)
2
.
Figura 54 – Difratograma do cimento Portland Comum.
5.3 Produção e caracterização do resíduo ultrafino de vidro
5.3.1 Moagem ultrafina - seleção granulométrica.
As distribuições granulométricas das amostras de resíduo de vidro são apresentadas na
figura 55. As curvas permitem a observação da distribuição dos grãos do resíduo, bem como,
o perfil das curvas após as moagens ultrafinas realizadas em tempos diferentes. Os resíduos de
vidro cominuídos (curva base - alimentação), inicialmente apresentavam cerca 30% dos seus
grãos com diâmetro superior a 100 µm, e pouco mais de 35% com diâmetros maiores que 75
µm, sendo o diâmetro médio (D
50
) inferior a 37 µm.
121
Figura 55 – Curvas granulométricas do resíduo de vidro cominuído em moinho de bolas (curva base) e
das amostras moídas por 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 e 120 minutos.
Observa-se uma redução expressiva no tamanho de partículas com apenas 5 min de
moagem, diminuindo de 30 % para menos de 10 % e de 35 para 8 %, o tamanho das partículas
maiores que 100 µm e 75 µm , respectivamente. Para os demais tempos de moagem (10, 20,
30, 40,60, 80 e 160 minutos), 90% do resíduo já se encontrava com partículas menores que 75
µm (tabela 10) e após a moagem de 10 min, pouca diferença na distribuição granulométrica é
notada. Buscou-se trabalhar com uma granulometria inferior a do CPI e um tempo de moagem
relativamente baixo. O tempo de 30 min, que apresentou D
90
na ordem de 20 µm, foi o
escolhido para a realização da moagem ultrafina do resíduo de vidro.
Tabela 10 - Diâmetros dos grãos de cimento para 10%, 50% e 90 % da amostra, obtidos para os
tempos de moagem estipulados e o coeficiente de uniformidade de cada amostra.
Tempo
Diâmetros (µm)
C
nu
(min)
10%
50%
90%
0
3,69
36,61
226,03
16,35
5
2,57
13,12
52,27
6,76
10
1,91
9,76
28,71
6,01
20
1,64
8,05
23,56
6,12
30
1,56
6,81
20,59
5,59
40
1,50
6,68
22,38
5,80
60
1,42
5,86
17,80
5,33
80
1,37
5,55
19,22
5,56
160
1,32
5,36
23,73
5,01
122
Desta forma, o tempo de moagem de 30 min foi adotado, pois os tempos inferiores
apresentavam menos que 95% do diâmetro menor que 38 µm. Todo o resíduo foi moído no
tempo de 30 min e acondicionado em saco plástico e uma nova curva de granulometria foi
realizada após a moagem de todo material necessário para os ensaios apresentados neste
trabalho.
5.3.2 Granulometria a laser, massa específica e superfície específica.
Outra análise realizada mostrou que o RVM sofreu uma redução maior no tamanho de
partículas para o tempo de 30 min (figura 56), o que pode ter corrido devido ao processo
contínuo de moagem no tempo estipulado, pois anteriormente as amostras foram coletadas em
intervalos de tempo que eram acumulados até a coleta seguinte, o que diminuiu a temperatura
interna do jarro de moagem.
Figura 56 – Curvas granulométricas do resíduo de vidro com 30 minutos de moagem: obtida durante o
estudo de moagem (resíduo inicial) e obtida com reprodução da amostra para aplicação (resíduo final).
A tabela 11 apresenta as comparações entre dados obtidos pela granulometria a laser
da amostra final do resíduo (lote produzido para aplicação em toda a pesquisa) e da amostra
inicial (obtida durante a análise prévia de moagem), onde os resíduos de vidro final
apresentaram diâmetro médio (D
50
) em torno de 5,2 µm, já a amostra inicial apresenta,
123
aproximadamente, D
50
de 6,8 µm. São também listadas as características referentes à curva de
granulometria, como o coeficiente de não uniformidade (C
nu
), massa específica e superfície
específica do resíduo moído.
Tabela 11 - Características do resíduo de vidro produzido para a aplicação nas pastas e argamassas de
cimento Portland.
Característica
Resíduo de
vidro inicial
Resíduo de
vidro final
D
10
(µm) 1,56 1,34
D
50
(µm) 6,81 5,15
D
90
(µm) 20,59 17,16
C
nu
5,59 4,93
Massa específica (kg/m³) - 2335
Superfície específica (m²/kg)
(Granulómetro)
1590,0 1900,0
Superfície específica (m²/kg)
(Blaine)
- 1003,4
A curva granulométrica mostra-se bem distribuída, comparada com a análise inicial
que se fez durante o estudo prévio, obteve-se ao final um coeficiente de não uniformidade do
lote (C
nu
) igual a 4,93. O lote final do resíduo apresenta-se com massa específica de 2,34
g/cm³ e superfície específica elevada de 19000 cm²/g (determinada pelo analisador de
partículas). Porém, segundo análise no aparelho Blaine, a superfície específica do resíduo de
vidro foi de 10034 cm²/g. Devido as diferenças entre de área superficial, admite-se o ensaio
de Blaine, sendo que estudos mais específicos entre os aparelhos devem ser realizados. A
elevada superfície de 10034 cm²/g leva ao fato do resíduo apresentar um volume bem maior
que o cimento e, também, uma possível necessidade de aumento da demanda d’água na
mistura.
Fazendo comparação entre as curvas granulométricas do resíduo de vidro moído
(RVM) e do cimento Portland, pode-se observar que o resíduo de vidro encontra-se com os
tamanhos de partículas menores que o CPI utilizado, como mostra a figura 57. O que pode
contribuir para o preenchimento de possíveis vazios entre os grãos de cimento e proporcionar
um efeito fíler pelo resíduo de vidro.
124
Figura 57 – Comparação entre as curvas granulométricas do resíduo de vidro, cimento Portland e areia
A.
5.3.3 Microscopia ótica, difração de raios X e composição química.
A figura 58, gerada pelo MEV, mostra a estrutura morfológica do RVM (resíduo
inicial), apresentando-se como um material granular de partículas com tamanhos variados e de
geometria irregular (ver Apêndice D).
Figura 58 – Morfologia das partículas de RVM (inicial) com aumento de 350 vezes.
125
Com a imagem do resíduo de vidro, obtida em microscópio ótico e visualizada na
figura 59, foi possível observar apenas aglomerados de pó de vidro sem maiores percepções a
respeito da morfologia da partícula. Isso se deve ao fato do material se apresentar com
elevada finura.
Figura 59 – Microscopia ótica do resíduo de vidro com 10x de aumento.
Com relação à análise da difração de raios X, constatou-se que o resíduo é um material
amorfo, pois apresentou um halo característico bastante largo, entre os ângulos de 18 a 35
, e sem picos de difração definidos (figura 60). Deve-se ressaltar que devido sua estrutura
sem forma e desordenada, o resíduo torna-se um material propício às combinações e
transformações com outros elementos.
Figura 60 –Difratograma do resíduo de vidro.
126
Através da composição química realizada na amostra de vidro (tabela 12), classificou-
se o resíduo como um vidro cálcico, devido a cal ser a segunda maior concentração (13,19%
da quantidade de óxidos) e por estar isenta da presença de sódio.
Tabela 12 - Composição química (em massa) do resíduo de vidro.
Composto
Concentração
Dióxido de silício, SiO
2
74,16
Óxido de cálcio, CaO
12,46
Óxido de magnésio, MgO
3,51
Óxido de alumínio, Al
2
O
3
1,60
Óxido de ferro, Fe
2
O
3
0,45
Óxido de potássio, K
2
O
0,26
Perda ao fogo
7,56
5.3.4 Classificação e índice de atividade pozolânica
A NBR 12653/1992 estabelece exigências físicas e químicas para utilização de
materiais como pozolanas. A única exigência física estipulada, para pozolanas, é a de que o
material deve apresentar o máximo de 34% das partículas com diâmetro superior a 45 µm,
sendo que o resíduo estudado apresentou 98,6% das partículas inferiores ao estipulado por
norma, satisfazendo as exigências normativas.
Os critérios de classificação química da NBR 12653/1992 estabelecem que o
somatório dos óxidos de SiO
2
, Fe
2
O
3
,e Al
2
O
3
deve se igual ou superior a 70%. Neste caso, o
resíduo apresentou um total de 74,76%, considerando o valor de perda ao fogo (PF) nos
cálculos conjuntamente com os óxidos da composição química. Porém esta porcentagem sofre
um aumento para 80,68% quando o teor de PF não é considerado no cálculo para fechar em
100% a composição química. Para as demais exigências desta norma, o resíduo se encontra
dentro dos limites especificados, como mostra a tabela 13. Desta forma, segundo a norma, o
resíduo de vidro pode então ser classificado como um material pozolânico classe N.
127
Tabela 13 - Parâmetros de classificação de materiais como pozolanas de acordo com a NBR
12653/1993.
Características
NBR
12653
Vidro
moído
SiO
2
+ Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
(%)
70*
74,16
SO
3
(%)
4**
0
Teor de umidade (%)
3**
-
Perda ao fogo (%)
10**
7,56
Álcalis disponível em Na
2
O (%)
1,5**
0
Notas: * valor mínimo; ** valor máximo.
Após a classificação, baseada nos critérios da NBR 12653/1992, o RVM foi avaliado
mecanicamente, através do índice de atividade pozolânica (IAP) com cimento Portland. O
valor de IAP obtido pela NBR 5752/1992, aos 28 dias de idade, foi de 104%, superior ao
mínimo estabelecido por norma que é de 75%.
Em outros estudos com resíduos de vidro de lâmpadas, realizado por Shao
et al.
(1998), observou-se um valor do IAP de 96%. Nos estudos de Shi
et al.
(2005), o IAP
encontrado foi de 116% e Lin
et al.
(2008) obtiveram valor de 89% para vidros de LCD. Estes
valores estão entorno do IAP de 104% obtido para o resíduo de vidro moído do durante o
tempo de 30 minutos. A figura 61 mostra as comparações do valor obtido do IAP com outros
materiais, como cinza do bagaço da cana-de-açucar, cinza da casca-de-arroz, cinza de lodo de
esgoto, metacaulinita, cinza volante do resíduo sólido urbano, resíduo cerâmico e cinza
volante.
128
Figura 61 – Comparações entre índices de atividade pozolânica de aditivos minerais distintos.
5.4 Produção e caracterização das pastas
5.4.1 Compatibilidade entre o cimento Portland e o superplastificante e ponto de saturação do
superplastificante.
Na figura 62 estão representadas as curvas do ensaio de cone Marsh para pastas
cimento Portland CPI-32, água e o superplastificante Glenium 51 (SP), com características já
descritas no item 3.2. Os resultados das curvas mostram proximidades entre as curvas, o que
indica compatibilidade entre o cimento e o SP, seguido da diminuição do tempo de
escoamento para os teores de sólidos do SP de 0,20 a 0,50%, onde, a partir deste ultimo teor
não se observou qualquer variação significativa no tempo de escoamento. Assim, o valor da
dosagem de saturação entre o cimento e o SP foi de 0,50%.
129
Figura 62 – Curvas de escoamento em cone Marsh para pastas com diferentes teores de aditivo
superplastificante (teor de sólidos).
Para a produção das pastas com substituição parcial de cimento Portland por RVM,
com cada teor de adição mineral, foram utilizados teores de SP diferentes para obtenção de
uma mesma trabalhabilidade. Dessa maneira, para os teores de substituição do resíduo de 0,
10, 15 e 20%, as porcentagens de SP utilizadas foram, respectivamente, 0,10, 0,12, 0,14 e 0,
16%, teores sempre abaixo do ponto de saturação encontrado. Estes teores de SP foram
obtidos de forma que mantivessem as trabalhabilidades das misturas semelhantes, com a
mesma relação água/aglomerante, o que facilita as comparações entre as pastas produzidas.
5.4.2 Difração de raios X
A figura 63 mostra o resultado de difração da pastas com teores de substituição
diferentes do cimento por RVM, porém, com mesma idade. Através dos difratogramas pode-
se identificar a presença de portlandita através picos de difração em 18,1 , 28,7 , 34,1 ,
47,1 , e 50,8 (CORDEIRO, 2006). Além disso, pode-se verificar a presença da etringita
em 23,1 . É importante destacar a diminuição das fases de C
2
S, C
3
S, C
3
A e C
4
AF entre as
idades da pasta de referência, que pode ser observada entre os ângulos de 32  e 33 .
130
(a)
(b)
(c)
Figura 63 – Difratogramas das pastas com mesma idade e diversos teores: (a) aos 3 dias; (b) aos 7 dias
e; (c) aos 28 dias.
131
Visualmente não foi constatada a redução do pico do CH, mas os valores de
intensidade dos picos da portlandita diminuíram pouco aos 7 e 28 dias, no entanto, essas
diminuições, no espectro, não são significativas. Todavia, a quantidade de cálcio adicionado à
matriz, relativo à composição do vidro, deve ser levado em conta e pode contribuir para a não
diminuição da intensidade do pico do hidróxido de cálcio durante o ensaio de difração.
Ressalta-se que a técnica da difração de raios X é apenas qualitativa.
5.4.3 Análise termogravimétrica
A termoanálise também proporciona a avaliação do nível de hidratação das pastas de
cimento Portland através das curvas TG e DTG. As figuras 64, 65, 66 e 67 apresentam estas
curvas obtidas, as quais foram obtidas para a pasta de referencia e para as pastas com
substituição parcial do cimento por RVM nos teores de substituição de 10, 15 e 20% (ver
Apêndice A).
A primeira perda de massa indicada por dois picos endotérmicos sobrepostos entre as
temperaturas de 35 C e 200 C corresponde à perda de massa por desidratação dos silicatos
de cálcio hidratado (tobermorita ou C-S-H) e dos trissulfoaluminatos de cálcio hidratados
(etringita), originados com a hidratação do cimento.
A segunda perda de massa foi em torno de 400
o
C e foi ocasionada pela perda de água
quimicamente combinada com o hidróxido de cálcio (CH). Assim, quanto menor a
intensidade do pico nesta temperatura menor a quantidade de CH na pasta. Em todas as idades
de análise, pode-se observar uma pequena diminuição da intensidade deste pico (curvas de
DTG) mediante o emprego do RVM. Esta redução pode ser atribuída a uma discreta atividade
pozolânica desencadeada pelo resíduo de vidro e ao efeito de diluição (menor quantidade de
cimento para um mesmo volume de pasta). A terceira perda de massa detectada ocorreu em
torno de 650
o
C, este pico é característico da decomposição do carbonato de cálcio (CaCO3)
presente na pasta.
132
Figura 64 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 3 dias de idade.
Figura 65 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 7 dias de idade.
20%
15%
10%
3.502%
Ref.
Idade: 3 dias
Curvas TG
3.017%
Ref.
10%
15%
2.789%
20%
2.575%Curvas DTG
414.83°C
413.62°C
409.57°C
408.23°C
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
45
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
3.293%
3.354%
3.156%
2.552%
Curvas DTG
413.18°C
Curvas TG
Ref.
10%
15%
20%
20%
15%
10%
Ref.
Idade: 7 dias
413.23°C
412.75°C
410.18°C
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
45
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
133
Figura 66 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 28 dias de idade.
Figura 67 – Curvas TG/DTG das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro aos 56 dias de idade.
3.854%
3.461%
3.069%
Curvas DTG
Curvas TG
2.880%
Ref.
Ref.
10%
10%
15%
15%
20%
20%
Idade: 28 dias
418.00°C
416.93°C
414.77°C
411.23°C
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
45
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
Curvas TG
4.025%
3.518%
3.195%
2.938%
417.35°C
Curvas DTG
414.28°C
411.63°C
Ref.
Ref.
10%
10%
15%
15%
20%
20%
Idade: 56 dias
411.82°C
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
45
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
134
5.4.4 Quantidade quimicamente combinada com o hidróxido de cálcio
Por meio dos valores de perdas de massa detectadas nas curvas TG/DTG foi
determinada a quantidade de hidróxido de cálcio nas pastas de cimento Portland e resíduo de
vidro. Na figura 68 temos um resumo geral da água quimicamente combinada com o
hidróxido de cálcio para as pastas com 10%, 15% e 20% de substituição do cimento por RVM
(ver Apêndice B).
Aos três dias de idade pode-se notar que a pasta de referência apresentou 12,20% de
hidróxido de cálcio, com o aumento do teor de resíduo de vidro este valor teve uma pequena
redução (até 11,16%). Com 56 dias de idade a pasta de referência apresentou um valor de
12,73% de água quimicamente combinada com o CH, este valor passou a ser 11, 07% com o
emprego de 20% de resíduo de vidro. Tais resultados mostram uma queda da quantidade de
portlandita, olhando isoladamente, aos 3 dias e 56 dias, o que parece ser um consumo de CH.
Entretanto, a quantidade de CH reduz porque a quantidade de cimento diminui com o teor de
substituição.
Figura 68 – Quantidade de água quimicamente combinada com o hidróxido de cálcio nas pastas de
cimento Portland e resíduo de vidro.
135
5.4.5 Resistência à compressão
Os ensaios mecânicos de resistência a compressão, em corpos-de-prova cilíndricos de
pasta, estão apresentados na tabela 14, onde se podem verificar a tensão alcançada e seus
respectivos desvios padrões, além da trabalhabilidade, obtida pelo espalhamento da pasta
através do tronco de cone. Na figura 69 observa-se o modo de ruptura das pastas com suas
respectivas adições, aos 28 dias de idade.
Tabela 14 – Valores de resistência à compressão e trabalhabilidade das pastas de cimento Portland e
resíduo de vidro.
Mistura
Resistências à compressão (MPa) – Desvio padrão (MPa)
Trabalhabilidade /
espalhamento
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
Referência
48,85 ± 0,48
53,14 ± 1,53
65,55 ± 2,82
68,51 ± 2,87
276 ± 20 mm
10%
39,90 ± 1,38
48,61 ± 1,28
59,37 ± 3,98
63,79 ± 3,54
288 mm
15%
37,65 ± 0,90
44,84 ± 1,86
61,81 ± 3,69
68,99 ± 1,24
273 mm
20%
35,6 ± 1,19
44,50 ± 0,65
58,37 ± 2,56
65,26 ± 4,92
266 mm
Figura 69– Amostras de pastas rompidas à compressão: (a) referência; (b) substituição 10% de RVM;
(c) substituição 15% de RVM e; (d) substituição 20% de RVM.
136
Na figura 70, estão dispostos graficamente os resultados resistência à compressão das
pastas produzidas. Como o esperado, houve aumento de tensão na matriz com a evolução da
idade em todos os teores com RVM, sem quaisquer danos que seriam provocados por uma
possível reação álcali-sílica.
Os resultados da pasta de referência (0%) aos 7 dias apresentaram um aumento de
8,07% em relação aos 3 dias de idade. Aos 28 dias, este valor de 18,93% em relação dos 7
dias, seguida de acréscimo 4,32% de 28 para 56 dias de idade. Já para o teor de 10% de RVM,
observa-se um aumento de 21,83% aos 7 dias, seguida de 22,14% aos 28 dias e 7,44% com 56
dias. Com 15% do aditivo mineral, obtém-se 19,10% de acréscimo na resistência aos 7 dias,
acompanhado de 37,85% deste último até os 28 dias e 11,62% na idade de 56 dias. Ao se
utilizar o teor de 20% de RVM, o valor de resistência evoluiu de uma idade a outra, com
avanço de 25,00% aos 7 dias, 31,17% aos 28 dias e 11,80% ao chegar em 56 dias.
Figura 70 – Resistência à compressão das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro, agrupados de
acordo com o teor de resíduo.
Através de estudos estatísticos realizados por análise de variância (ANOVA),
utilizando o teste de médias de Tukey e ao nível de 5% de probabilidade, foram obtidas
comparações estatísticas de resistência à compressão entre as idades de rompimento para um
mesmo teor de substituição do RVM em pastas, como mostra a tabela 16.
O aumento de resistência pode estar associado com um possível refinamento dos poros
das pastas e, devido sua finura, o RVM pode estar agindo como ponto de nucleação. Todavia
ao analisarmos os ganhos de resistência dos 3 aos 28 dias e dos 3 aos 28 dias (tabela 15),
137
observamos que, em geral, o aumento de resistência com os teores de substituição são maiores
que as resistências da referência, mostrando que existe uma atividade pozolânica do RVM.
Tabela 15 – Ganho de resistência de pastas entre idade inicial (3 dias) e final (28 e 56 dias).
Mistura
Resistência a compressão (MPa)
∆
3
-
28 dias
∆
3
-
56 dias
Referência
16,87
19,66
10%
19,47
23,89
15%
24,16
31,34
20%
22,77
29,66
Tabela 16 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão, com relação ao teor de
substituição do cimento por resíduo de vidro.
Mistura
Idade (dias)
Média (MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
Referência
3
48,85
-
-
7
53,14
-4,29
Não
28
65,55
-16,70
Sim
56
68,51
-19,66
Sim
7
53,14
-
-
28
65,55
-12,41
Sim
56
68,51
-15,37
Sim
28
65,55
-
-
56
68,51
-2,97
Não
Subst. 10%
3
39,90
-
-
7
48,61
-8,71
Sim
28
59,38
-19,48
Sim
56
63,79
-23,89
Sim
7
48,61
-
-
28
59,38
-10,77
Sim
56
63,79
-15,18
Sim
28
59,38
-
-
56
63,79
-4,42
Não
Subst. 15%
3
37,65
-
-
7
44,85
-7,19
Sim
28
61,81
-24,16
Sim
56
68,99
-31,34
Sim
7
44,85
-
-
138
28
61,81
-16,97
Sim
56
68,99
-24,15
Sim
28
61,81
-
-
56
68,99
-7,18
Sim
Subst. 20%
3
35,60
-
-
7
44,50
-8,90
Sim
28
58,37
-22,78
Sim
56
65,26
-29,67
Sim
7
44,50
-
-
28
58,37
-13,88
Sim
56
65,26
-20,77
Sim
28
58,37
-
-
56
65,26
-6,89
Sim
De acordo com a ANOVA, o teor de 0% de substituição (referência) não possui
diferenças significativas entre as idades de 3 e 7 dias, ocorrendo o mesmo entre as idades de
28 e 56 dias. Porém, existem diferenças ao se comparar valores de 3 ou 7 dias com as idades
de 28 e 56. Para o teor de 10% de substituição, só não existe diferença estatística significativa
entre as idades de 28 e 56 dias. As demais idades são tidas como diferentes pela análise de
variância. A ANOVA para os teores de 15% e 20% mostram que os resultados da evolução
das idades (3, 7, 28 e 56 dias), para cada teor, são diferentes entre si.
Para uma melhor comparação entre os teores e a resistência à compressão, os
resultados são apresentados na figura 71 e dispõem de uma melhor visualização para
comparações entre as mesmas idades dos teores trabalhados nas pastas de cimento Portland.
Na tabela 17 estão relacionados os valores de resistência média de compressão para a
avaliação estatística para cada teor com as mesmas idades de hidratação.
139
Figura 71 – Resistência à compressão das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro, agrupados de
acordo com a idade de rompimento.
Tabela 17 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão, com relação a idade de
rompimento dos corpos-de-prova.
Idade
Mistura
Média
(MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
3 dias
Referência
48,85
-
-
Subst. 10%
39,90
8,95
Sim
Subst. 15%
37,65
11,20
Sim
Subst. 20%
35,60
13,26
Sim
Subst. 10%
39,90
-
-
Subst. 15%
37,65
2,25
Sim
Subst. 20%
35,60
4,31
Sim
Subst. 15%
37,65
-
-
Subst. 20%
35,60
2,06
Não
7 dias
Referência
53,14
-
-
Subst. 10%
48,61
4,53
Sim
Subst. 15%
44,85
8,30
Sim
Subst. 20%
44,50
8,65
Sim
Subst. 10%
48,61
-
-
Subst. 15%
44,85
3,77
Sim
Subst. 20%
44,50
4,12
Sim
Subst. 15%
44,85
-
-
Subst. 20%
44,50
0,35
Não
28 dias
Referência
65,55
-
-
Subst. 10%
59,38
6,17
Não
Subst. 15%
61,81
3,73
Não
Subst. 20%
58,37
7,18
Sim
Subst. 10%
59,38
-
-
140
Subst. 15%
61,81
-2,44
Não
Subst. 20%
58,37
1,01
Não
Subst. 15%
61,81
-
-
Subst. 20%
58,37
3,44
Não
56 dias
Referência
68,51
-
-
Subst. 10%
63,79
4,72
Não
Subst. 15%
68,99
-0,48
Não
Subst. 20%
65,26
3,25
Não
Subst. 10%
63,79
-
-
Subst. 15%
68,99
-5,20
Não
Subst. 20%
65,26
-1,47
Não
Subst. 15%
68,99
-
-
Subst. 20%
65,26
3,73
Não
Avaliando a evolução dos teores por idade, observa-se que aos 3 dias a pasta de
referência apresentou 48,85 MPa, enquanto para as substituições de 10%, 15% e 20%, os
valores de resistência mostram-se abaixo da matriz de referência, sendo respectivamente,
39,90 MPa, 37,65 MPa e 35,60 MPa, o que representa, consecutivamente, um decréscimo de
18,32%, 22,93% e 27,12%. Observando-se a mesma ordem de disposição anterior, aos 7 dias
a pasta de referência apresentou 53,14 MPa e os demais teores de substituição continuaram
inferiores, com média de 48,61 MPa (10%), 44,84 MPa (15%) e 44,50 MPa (20%), o que
exprime uma diferença de 8,52%, 15,61% e 16,26%.
Aos 28 dias as resistências das pastas atingem os valores de 65,55 MPa, 59,37 MPa,
61,81 MPa, e 58,37 MPa (referência, 10%, 15% e 20%), o que remete a uma diminuição de
9,43%, 5,71%, 10,95%, em relação ao valor de referência de mesma idade. Agora aos 56 dias
temos 68,51 MPa para a referência e, para os demais teores respectivos de 10%, 15% e 20%,
temos 63,79 MPa (diminuição de 6,89%), 68,99 MPa (aumento de 0,70%) e 65,26 MPa
(diminuição de 4,74%).
Estes valores demonstram que, conforme as idades avançam, ocorre um aumento da
resistência, e as diferenças existentes entre os teores começa a decrescer, principalmente
quando se observa a idade de 56 dias.
Ao analisar a tabela 18, onde se tem o ganho de resistência em cada idade, observa-se
que para os teores de substituição, esses aumentos entre idades foram superiores à pasta de
referência, demonstrando novamente a existência de pozolanicidade do RVM.
141
Tabela 18 – Ganho de resistência das pastas entre idades.
Mistura
Resistência a compressão (MPa)
∆
3
-
7 dias
∆
7
-
28 dias
∆
28-56 dias
Referência
4,29
12,41
2,96
10%
8,71
10,76
4,42
15%
7,19
16,97
7,18
20%
8,90
13,87
6,89
Uma melhor análise das resistências entre teores com a mesma idade foram realizads
com a ANOVA. Assim, os dados mostram que aos 3 dias de idade não existe diferença entre
os teores de 15% e 20%, já os demais teores para esta mesma idade são significativamente
distintos. O mesmo resultado ocorre com a idade de 7 dias, que não apresenta diferença
expressiva aos 15% e 20%.
O quadro estatístico começa a mudar quando se chega aos 28 dias de idade, onde
apenas as pastas de referencia e o teor de 20% são expressivamente diferentes e o
comparativo entre os demais teores mostram-se similares. Com 56 dias, de acordo com a
análise de variância, todos os resultados obtidos com os diversos teores mostram-se
semelhantes. Os resultados de aumento da resistência permanecem, de certa forma,
compatíveis com os dados de hidróxido de cálcio que foram consumidos aos 28 e 56 dias de
idades, conforme mostrado na figura 68.
O comportamento dos resultados de resistência das pastas com RVM mostraram-se
parecidos com os encontrados por Karamberi
et al.
(2006), estes autores realizaram ensaios de
resistência em pastas de cimento com vidros finamente moídos e encontraram resultados
satisfatórios com substituição parcial de 5% e 10% do cimento, para vidros coloridos e
brancos aos 28 dias, entretanto os vidros brancos apresentaram valor de resistência um pouco
abaixo da pasta de referência.
5.4.6 Porosimetria por intrusão de mercúrio
No ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio aos 28 dias (ver Anexo B), das
pastas produzidas, foram avaliadas as distribuições dos mesoporos e macroporos, através de
curva que correlaciona o diâmetro do poro e o volume de mercúrio introduzido (figura 72).
142
Figura 72 – Distribuição dos tamanhos de poros das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro.
De maneira geral, verifica-se através da tabela 19 que, as pastas apresentam um
aumento de porosidade total de até 9,36%, à medida que se eleva o teor de substituição do
cimento pelo resíduo de vidro. No entanto, verifica-se que as pastas produzidas com RVM
apresentaram um refinamento de poros. Ocorreu, assim, uma redução em cerca de 8,61% e
37,23% do volume de macroporos das pasta com teor de resíduo de 15% e 20%,
respectivamente. Ao contrário dos resultados anteriores, a pasta com teor de 10% de resíduo
apresentou ligeiro acréscimo de 5,26% do volume de macroporos. Os refinamentos podem
proporcionar melhorias das propriedades da matriz como a absorção por capilaridade,
permeabilidade e a resistência mecânica (item 5.4.5). Estes resultados demonstram que um
dos componentes responsáveis pelos aumentos das resistências obtidas com as pastas pode ser
proveniente do refinamento dos poros.
Tabela 19 – Tamanhos de poros e porosidade das pastas de cimento Portland e resíduo de vidro.
Mistura
Microporo (%)
Mesoporo (%)
Macroporo (%)
Φ < 0,002 µm
0,002 µm ≤ Φ ≤ 0,05 µm
0,05 µm < Φ
Referência
0,00
49,26
50,74
Subst. 10%
0,00
46,59
53,41
Subst. 15%
0,00
53,12
46,88
Subst. 20%
0,00
68,15
31,85
143
5.5 Caracterização das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro
5.5.1 Resistência à compressão
Na tabela 20 são apresentados os resultados de resistência média à compressão de
corpos-de-prova cilíndricos de argamassa, com seus respectivos desvios padrões e os valores
da medida de espalhamento através da mesa de abatimento.
Tabela 20 – Valores de resistência à compressão e trabalhabilidade das argamassas de cimento
Portland e resíduo de vidro.
Mistura
Resistências à compressão (MPa) – Desvio padrão (MPa)
Abatimento
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
Referência
42,55 ± 0,25
42,33 ± 1,15
52,61 ± 0,98
52,19 ± 1,20
280 ± 20 mm
10%
37,61 ± 0,50
47,33 ± 1,29
50,70 ± 1,81
55,47 ± 1,06
286 mm
15%
37,63 ± 0,52
45,40 ± 0,86
52,16 ± 1,81
58,90 ± 0,44
295 mm
20%
36,80 ± 0,28
44,60 ± 0,95
59,78 ± 0,82
64,02 ± 0,74
296 mm
Os resultados apontam novamente um aumento de resistência entre as idades de 3 dias
em relação a 28 e 56 dias (tabela 21). Como a argamassa apresenta uma maior porosidade
devido à inserção da areia no sistema, esta melhoria de resistência se deve, principalmente, ao
refinamento dos poros, o que será confirmado com os resultados do ensaio de absorção, sendo
que o melhor refinamento ocorre com o teor de 20% de substituição. Na figura 73, observam-
se os modos de ruptura dos corpos-de-prova de argamassa aos 28 dias de idade, com os teores
trabalhados.
Tabela 21 – Ganho de resistência de argamassas entre idade inicial (3 dias) e final (28 e 56 dias).
Mistura
Resistência a compressão (MPa)
∆
3
-
28 dias
∆
3
-
56 dias
Referência
10,06
9,64
10%
13,09
17,86
15%
14,53
21,27
20%
22,98
27,22
144
Figura 73 – Argamassas rompidas à compressão: (a) referência; (b) subst. 10% de RVM; (c) subst.
15% de RVM e; (d) subst. 20% de RVM.
O emprego da ANOVA mais uma vez é utilizada para verificação, ao nível de 5% de
probabilidade, dos valores de resistência em relação as idades de rompimento. Ao se verificar
a figura 74, aliada ao modelo probabilístico mostrado na tabela 22, observa-se que para o teor
de 0% de substituição (referência), não se tem diferenças significativas entre as resistências
das idades de 3 e 7 dias, o que ocorre também para as idades de 28 e 56 dias. Com o teor de
10%, 15 e 20% de substituição de cimento pelo RVM as resistências à compressão de todas as
idades são significativamente diferentes.
Figura 74 – Valores de resistência à compressão das argamassas de cimento Portland e resíduo de
vidro, agrupados por teor de substituição.
145
Tabela 22 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão das argamassas de cimento
Portland, com relação ao teor de substituição do cimento por resíduo de vidro.
Mistura
Idade
Média
(MPa)
Diferença entre
as médias
Estatisticamente
diferente
Referência
3
42,55
-
-
7
43,33
-0,78
Não
28
52,61
-10,06
Sim
56
52,20
-9,65
Sim
7
43,33
-
-
28
52,61
-9,25
Sim
56
52,20
-8,87
Sim
28
52,61
-
-
56
52,20
0,42
Não
Subst. 10%
3
37,61
-
-
7
47,33
-9,72
Sim
28
50,70
-13,09
Sim
56
55,48
-17,87
Sim
7
47,33
-
-
28
50,70
-3,37
Sim
56
55,48
-8,15
Sim
28
50,70
-
-
56
55,48
-4,78
Sim
Subst. 15%
3
37,63
-
-
7
45,40
-7,77
Sim
28
52,16
-14,53
Sim
56
58,91
-21,27
Sim
7
45,40
-
-
28
52,16
-6,76
Sim
56
58,91
-13,50
Sim
28
52,16
-
-
56
58,91
-6,75
Sim
Subst. 20%
3
36,80
-
-
7
44,64
-7,84
Sim
28
59,78
-22,98
Sim
56
64,02
-27,22
Sim
7
44,64
-
-
28
59,78
-15,14
Sim
56
64,02
-19,38
Sim
28
59,78
-
-
56
64,02
-4,24
Sim
146
Ao realizar uma comparação entre os gráficos de resistência à compressão das
argamassas e das pastas, das figuras 74 e 70, verifica-se a mesma tendência de aumento das
resistências.
Para verificação dos resultados à compressão entre os teores de uma mesma idade
(figura 75), realizou-se a avaliação estatística descrita na tabela 23. Observa-se que, para os 3
dias de idade, a resistência da argamassa de referência é maior e significativamente diferente
dos demais teores, no entanto, o teor de 10% e 15% são semelhantes. Já o teor de 20%, para
essa mesma idade, é expressivamente maior que os teores de RVM 10% e 15%.
Figura 75 – Valores de resistência à compressão das argamassas de cimento Portland com resíduo de
vidro, agrupados por idade de rompimento.
Aos 7 dias de idade, a resistência média da argamassa de referência é menor que as
dos teores de 10% e 15% e, semelhante ao do teor de 20%, imediatamente este último teor
apresenta um valor de resistência maior que o teor de 10%. Nesta mesma idade, tem-se ainda
que, os teores de 10% e 15% de RVM são estatisticamente semelhantes, o que igualmente
acontece entre os teores de 15% e 20%. Na idade de 28 dias apenas a resistência do teor de
20% é maior que os demais e não há diferença estatística entre os teores de referência, 10% e
15%. Já aos 56 dias, todos os valores de resistência são expressivamente diferentes e
aumentam com a elevação da quantidade do teor de substituição.
Este aumento de resistência das argamassas assemelha-se com os estudos de Shi
et al
.
(2004) que, também produziram argamassas com substituição parcial de 20% do cimento por
147
vidros com finura semelhante ao do CP e relação a/ag em torno de 0,48. As resistências com
os resíduos obtidas pelos autores, aos 28 dias de idade, foram superiores (39 MPa),
comparados com a argamassa de referência (35 MPa).
Os comportamentos gráficos das argamassas e pastas, mostrados nas figuras 75 e 71,
são bem diferentes, talvez porque nas pastas o efeito de preenchimento seja bem menor do
que nas argamassas, sobressaindo-se mais o efeito pozolânico do material. Já nas argamassas
o efeito do preenchimento é dominante e, aliado ao baixo comportamento pozolânico,
começando a atuar já aos 7 primeiros dias de idade.
Tabela 23 – Análise comparativa na evolução da resistência à compressão das argamassas de cimento
Portland, com relação a idade de rompimento do corpo-de-prova.
Idade
Mistura
Média
(MPa)
Diferença entre
as médias
Estatisticamente
diferente
3 dias
Referência
42,54
-
-
Subst. 10%
37,61
4,94
Sim
Subst. 15%
37,63
4,92
Sim
Subst. 20%
36,80
5,75
Sim
Subst. 10%
37,61
-
-
Subst. 15%
37,63
-0,02
Não
Subst. 20%
36,80
0,81
Sim
Subst. 15%
37,63
-
-
Subst. 20%
36,80
0,83
Sim
7 dias
Referência
43,33
-
-
Subst. 10%
47,33
-4,00
Sim
Subst. 15%
45,40
-2,07
Sim
Subst. 20%
44,64
-1,31
Sim
Subst. 10%
47,33
-
-
Subst. 15%
45,40
1,92
Sim
Subst. 20%
44,64
2,69
Sim
Subst. 15%
45,40
-
-
Subst. 20%
44,64
0,76
Não
28 dias
Referência
52,61
-
-
Subst. 10%
50,70
1,91
Não
Subst. 15%
52,16
0,45
Não
Subst. 20%
59,78
-7,17
Sim
Subst. 10%
50,70
-
-
Subst. 15%
52,16
-1,46
Não
Subst. 20%
59,78
-9,08
Sim
148
Subst. 15%
52,16
-
-
Subst. 20%
59,78
-7,62
Sim
56 dias
Referência
52,20
-
-
Subst. 10%
55,48
-3,28
Sim
Subst. 15%
58,91
-6,71
Sim
Subst. 20%
64,02
-11,82
Sim
Subst. 10%
55,48
-
-
Subst. 15%
58,91
-3,43
Sim
Subst. 20%
64,02
-8,54
Sim
Subst. 15%
58,91
-
-
Subst. 20%
64,02
-5,11
Sim
5.5.2 Módulo de elasticidade
Durante o ensaio de resistência à compressão, houve aquisição dos dados para gerar a
curva tensão
versus
deformação para o cálculo do módulo de elasticidade de acordo com a
NBR 8522 (ABNT, 2003) e a ASTM C 469 (1994) e esses valores de módulo estão dispostos
na tabela 24. Observa-se que a utilização do resíduo de vidro gera um aumento no módulo de
elasticidade da matriz. À medida que se aumentam as porcentagens de substituição do
cimento pelo RVM, o módulo também aumenta em 3,55%, 11,56% e 12,33%, quando se
utiliza o método da NBR 8522/2003. Entretanto, pelo método da ASTM C 469/1994, o
módulo aumenta gradualmente em 3,71%, 5,09% e 10,88%. Tais aumentos no módulo de
elasticidade estão associados aos respectivos acréscimos de resistência obtidos no ensaio à
compressão de argamassas.
Tabela 24 – Valores de resistência à compressão e módulo de elasticidade das argamassas de cimento
Portland e resíduo de vidro.
Teor
Resistência à compressão aos
28 dias
Módulo de elasticidade (± Desv. padrão)
Eci (NBR 8522/03) Ec (ASTM C 469)
MPa GPa GPa
Referência 52,61 ± 0,98 32,36 ± 0,29 31,27 ± 0,27
Subst. 10% 50,70 ± 1,81 33,12 ± 1,26 32,18 ± 0,82
Subst. 15% 52,16 ± 1,81 34,41 ± 2,53 31, 89 ± 0,17
Subst. 20% 59,78 ± 0,82 35,84 ± 0,72 34,48 ± 0,37
149
As tabelas 25 e 26 mostram o resumo dos estudos estatísticos realizados para os
módulos decorrentes segundo as metodologias da NBR 8522/2003 e da ASTM C 469/1994. A
partir deste ponto de vista ao nível de probabilidade de 5%, no cálculo realizado pela NBR
8522/2003, e de acordo com a ANOVA, não existem diferença significativa do módulo de
elasticidade entre os teores trabalhados. Já com o resultado obtido pela ASTM C 469, a
diferença está no teor de substituição de 20% para com os demais teores, sendo todos os
outros idênticos entre si.
Tabela 25 –Análise comparativa do módulo de elasticidade das argamassas de cimento Portland,
segundo a NBR 8522/2003.
Idade
Mistura
Média (MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
28 dias
Referência
32,357
-
-
Subst. 10%
33,122
-0,765
Não
Subst. 15%
34,414
-2,057
Não
Subst. 20%
35,836
-3,479
Não
Subst. 10%
33,122
-
-
Subst. 15%
34,414
-1,292
Não
Subst. 20%
35,836
-2,714
Não
Subst. 15%
34,414
-
-
Subst. 20%
35,836
-1,422
Não
Tabela 26 –Análise comparativa do módulo de elasticidade das argamassas de cimento Portland,
segundo a ASTM.
Idade
Mistura
Média
(MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
28 dias
Referência
31,267
-
-
Subst. 10%
32,180
-0,913
Não
Subst. 15%
31,890
-0,623
Não
Subst. 20%
34,475
-3,208
Sim
Subst. 10%
32,180
-
-
Subst. 15%
31,890
0,291
Não
Subst. 20%
34,475
-2,295
Sim
Subst. 15%
31,890
-
-
Subst. 20%
34,475
-2,585
Sim
150
A curva média tensão
versus
deformação aos 28 dias de idade, obtida através da
aquisição de dados, é observada na figura 76. É nítido o melhor comportamento mecânico da
argamassa com 20% de RVM tanto na análise da tensão máxima quanto com relação ao
módulo de elasticidade. Para Dal Molin (2005), as características superiores da zona de
transição na presença de adições minerais não são suficientes para causar uma melhora
correspondente no módulo da matriz, para a qual as características do agregado se tornam o
fator limitante. Consequentemente, os aumentos de nos níveis de resistência à compressão
obtidos com as adições não se reproduzem com a mesma intensidade nos valores de módulo,
que aumenta de forma mais amena. Segundo Mehta e Monteiro (2008), a zona de transição
tem um papel importante na relação tensão-deformação da matriz, pois os vazios capilares,
microfissuras e cristais orientados de hidróxido de cálcio são mais comuns na interface do que
na matriz da pasta, além de existir a possibilidade do efeito de densificação ser mais
preponderante na relação tensão-deformação do que na resistência à compressão quando se
utiliza aditivos minerais. O fato é que a utilização de aditivos minerais pode melhorar a
densificação da zona de transição e oferecer melhoras no módulo da matriz. Contudo,
diversos fatores contribuem para o módulo de elasticidade da matriz, como o próprio módulo
da pasta de cimento; o módulo do agregado conjuntamente com suas características e
propriedades de forma, textura, dimensão, distribuição e composição mineral e; os parâmetros
de ensaio adotados (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Figura 76 – Valores de tensão e deformação das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0
10
20
30
40
50
60
Referência
Subst. 10%
Subst. 15%
Subst. 20%
Tensão (MPa)
Deformação (
µε)
µε)µε)
µε)
151
5.5.3 Absorção total, índice de vazios, massa específica e absorção por capilaridade
A incorporação de RVM nas argamassas diminuiu a absorção por imersão total (A) na
faixa de 8,70 a 17,90% e o índice de vazios (Iv) entre 9,12 a 16,69%, decorrentes do aumento
do teor de substituição do aditivo mineral, como pode ser observado na figura 77 (ver
Apêndice C, tabela C.01). Os índices de vazios confirmam a hipótese esperada do aumento
das resistências nas argamassas provenientes do refinamento dos poros, que foi proporcionado
pelo resíduo. Em contrapartida, os valores de massa específica são reduzidos com o aumento
do teor de aditivo mineral, no entanto, para o teor de 20%, a massa específica foi a mesma da
argamassa de referência, o que pode comprovar a maior compacidade da argamassa com
maior teor de RVM, uma vez que este material apresentar massa específica inferior a do
cimento Portland estudado.
Figura 77 – Valores de absorção total, índice de vazios e massa específica das argamassas de cimento
Portland e resíduo de vidro.
Para o ensaio de absorção por capilaridade, observando-se a figura 78 (ver Apêndice
C, tabela C.02), pode-se notar que os teores de substituição do cimento pelo resíduo
apresentaram uma diminuição da quantidade de água absorvida - relativa à área de contato
dos corpos-de-prova com a lâmina d’água - bastante significativa em relação ao parâmetro de
referência.
152
Figura 78 – Valores de absorção capilar das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro.
A tabela 27 apresenta resultados do ensaio de absorção total de água e absorção por
capilaridade. O índice de vazios diminuiu com o aumento do teor de substituição do cimento
pelo RVM, o que está de conformidade com o aumento da resistência à compressão. Segundo
a ANOVA, o teste de Tukey (p<0,05) mostra que os valores médios do índice de vazios entre
a argamassa de referência e os teores de 10%, 15% e 20% de RVM, apresentam diferenças
significativas entre si, no entanto, isso não acontece para entre os teores de 15% e 20% (tabela
29). Os valores de massa específica mostram uma queda quando se utilizam 10% e 15% do
RVM, salvo o teor de 20%, onde se verifica uma elevação do valor em relação ao de
referência. Todavia, o teste de Tukey mostra que os resultados de massa específica obtidos
entre 10%, 15% e 20% são estatisticamente diferentes entre si, e que apenas o teor de 15% é
diferente do valor da argamassa de referência. Na absorção total, de acordo com a análise de
variância, os teores de substituição obtiveram valores inferiores comparados com a argamassa
de referência, essa diminuição ocorre à medida que a se elevam a proporções do teor de
substituição. Porém, os teores de 10% e 15% apresentaram valores de absorção total
semelhantes estatisticamente entre si (tabela 28).
153
Tabela 27 – Índices físicos das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro.
Características
Referência
Resíduo de vidro moido
10%
15%
20%
Índice de vazios (%)
8,33 ± 0,05
7,57 ± 0,23
7,20 ± 0,15
6,94 ± 0,04
Massa específica (kg/m³)
2322,30
2293,46
2259,73
2323,66
Absorção total após 72 h (%)
3,91 ± 0,03
3,57 ± 0,14
3,43 ± 0,09
3,21 ± 0,02
Absorção capilar após 72 h (kg/m²)
3,48 ± 0,04
1,76 ± 0,00
1,53 ± 0,11
1,34 ± 0,10
Absorção capilar após 100 h (kg/m²)
3,65 ± 0,06
1,80 ± 0,00
1,56 ± 0,11
1,33 ± 0,04
A absorção capilar das argamassas foi realizada com intervalos de medição em até 72
h (prescrito por ABNT) e, também, com até 100 h. Na análise de resultados adotou-se o
tempo de medição depois de decorridas 100 h, assim, observou-se que a absorção por
capilaridade da argamassa de referência apresentou valor de 0,3647 g/cm², sendo que, o teor
de 10% de RVM apresentou absorção de 0,1801 g/cm² (diminuição de 51,62%), já com o teor
de 15% de RVM a absorção reduziu para 0,1562 g/cm² e o RVM com 20% teve valor de
0,1372 g/cm², o significa uma redução de 57,17% e 63,38, respectivamente, comparados à
argamassa de referência. Essa absorção capilar mostra um consenso com a absorção total,
índice de vazios e resistência à compressão das argamassas.
Tabela 28 – Análise comparativa na da absorção total das argamassas de cimento Portland.
Idade
Mistura
Média
(MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
28 dias
Referência
3,913
-
-
Subst. 10%
3,571
0,342
Sim
Subst. 15%
3,434
0,479
Sim
Subst. 20%
3,210
0,703
Sim
Subst. 10%
3,571
-
-
Subst. 15%
3,434
0,137
Não
Subst. 20%
3,210
0,362
Sim
Subst. 15%
3,434
-
-
Subst. 20%
3,210
0,224
Sim
154
Tabela 29 – Análise comparativa na da índice de vazios das argamassas de cimento Portland.
Idade
Mistura
Média
(MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
28 dias
Referência
8,330
-
-
Subst. 10%
7,557
0,773
Sim
Subst. 15%
7,200
1,130
Sim
Subst. 20%
6,937
1,393
Sim
Subst. 10%
7,557
-
-
Subst. 15%
7,200
0,358
Sim
Subst. 20%
6,937
0,620
Sim
Subst. 15%
7,200
-
-
Subst. 20%
6,937
0,263
Não
Segundo a ANOVA (p<0,05), as absorções por capilaridade das argamassas
produzidas se diferenciam (tabela 30), sendo que, as produzidas com RVM apresentam valor
menor que a de referência e, quanto maior o teor de substituição, menor a absorção capilar.
Este fato acontece tanto na análise do ensaio após as 72 h como com as de 100 h decorridas.
Tabela 30 – Análise comparativa na da absorção por capilaridade das argamassas de cimento Portland.
Idade
Mistura
Média (MPa)
Diferença entre as
médias
Estatisticamente
diferente
28 dias
Referência
0,365
-
-
Subst. 10%
0,180
0,185
Sim
Subst. 15%
0,156
0,208
Sim
Subst. 20%
0,133
0,232
Sim
Subst. 10%
0,180
-
-
Subst. 15%
0,156
0,024
Sim
Subst. 20%
0,133
0,047
Sim
Subst. 15%
0,156
-
-
Subst. 20%
0,133
0,023
Sim
Com os dados do ensaio de absorção por capilaridade, a absortividade foi calculada
em um primeiro estágio a partir de um comportamento linear (figura 79), no qual o ganho de
massa em função do tempo ocorre devido aos poros capilares maiores. Através da regressão
linear obtida para cada curva pode-se verificar a proximidade entre a função linear obtida e a
155
curva de absorção inicial, através do valor de R² (quanto mais próximo de 1 for o valor de R²
mais a equação se aproxima do comportamento real da curva).
Por meio destas funções, encontramos o valor da absortividade em função da raiz
quadrada do tempo, tais valores decrescem com o aumento da quantidade de resíduo
substituído. Os valores de absortividade foram de 0,0374 g/cm²h
½
para a referência e de
0,0371 g/cm²h
½
, 0,0328 g/cm²h
½
e 0,025 g/cm²h
½
para teores de substituição de,
respectivamente, 10%, 15% e 20%.
Figura 79 – Absortividade das argamassas de cimento Portland e resíduo de vidro
Deve-se salientar ainda que Shi
et all
(2005) verificaram que a elevação de
temperatura aumenta significativamente o índice de atividade pozolânica de adições minerais
de vidro moído, o que pode desenvolver uma resistência similar ou maior que as argamassas
produzidas com 100% de cimento, após os 7 dias de idade (a 23
˚
C). A elevação da
temperatura é muito benéfica no aumento da resistência inicial do cimento contendo pó de
vidro. Segundo os autores, isso pode ser atribuído a aparente energia de ativação das reações
pozolânicas, advindas da pozolana e da cal proveniente da hidratação do cimento, gerando
produtos de hidratação. Partindo deste princípio, observa-se que as argamassas utilizadas para
os ensaios de absorção foram submetidos à temperatura de 60
˚
C para que fosse atingida a
constância de massa, o que pode ter proporcionado uma aceleração da atividade pozolânica
melhorando as propriedades de absorção e o índice de vazios.
156
5.5.4 Reação álcali-agregado
Segundo a avaliação da mitigação da reação álcali-agregado pelo método acelerado da
NBR 15577-5 (ABNT, 2008), a parte 1 da norma estabelece que a comprovação da mitigação
da reação deve ser obtida quando a expansão for menor que 0,10% aos 16 dias (14 dias de
cura em solução alcalina). Esse valor está relacionado ao grau de reatividade do agregado
(expansão), a eficiência do aglomerante e/ou adição em minimizar essa expansão e ao teor de
adição utilizado.
Apenas uma mistura de referência e outra com o maior teor de 20% de substituição do
cimento por RVM foram realizadas para demonstrar uma situação que seria mais
desfavorável. As misturas utilizadas não atingiram os valores mínimos estabelecidos devido à
alta expansibilidade do agregado de rocha basáltica que foi utilizado, entretanto, observa-se
que o RVM, em teor de substituição de 20% pelo cimento de referência, não aumentou a
expansão das barras de argamassa, mas também, não foi suficiente para inibi-la, a níveis
aceitáveis, para os agregados altamente reativos que foram utilizados no ensaio (figura 80).
Figura 80 – Evolução da expansão com o tempo de cura em solução alcalina
Por outro lado, verifica-se que houve uma queda da curva de reação. Essa diminuição
de expansão, em relação à referência, foi de cerca de 70% aos 14 dias e de 56% aos 28 dias, o
que indica que o RVM pode mitigar expressivamente, ou até mesmo eliminar, a expansão
para agregados menos expansivos (ver Anexo C). Deve-se ressaltar que foi utilizado cimento
157
com alto teor de álcalis e não o CPI (que possui baixo teor de álcalis), visando obter um
comportamento desfavorável, sem manipular a amostra.
Os ensaios de RAA realizados neste trabalho, estão de acordo com Shi
et al.
(2004)
que obtiveram reduções nas expansões com a utilização de resíduo de vidro moído com finura
semelhante ao do cimento Portland, os autores substituíram 20% do cimento pelo resíduo de
vidro e reduziram em cerca de 60% as expansões aos 14 dias. Já nos estudos de Shi e Zheng
(2007) também obtiveram resultados semelhantes trabalhando com o mesmo vidro, variaram
os teores de 10% a 50% e, segundo os estudos, quanto maior o teor utilizado, menor foram as
expansões obtidas. Já Shao
et al.
(2000), Comparou materiais como as cinzas volantes, fumo
de sílica e resíduos de vidros moídos com diâmetros de menores que 150 µm, 75 µm e 38 µm,
em substituição de 30% de cimento em barras de argamasa para RAA. Em seu estudo, Shao
et
al.
(2000), verificaram que quanto mais fino o resíduo de vidro menor é a expansão causada
comparado a uma argamassa de referência.
158
6 CONCLUSÕES
O resíduo ultrafino produzido com vidros planos foi pesquisado como substituto
parcial do cimento Portland para utilização em produtos de matriz cimentícia e os resultados
obtidos neste trabalho o apontam como uma alternativa viável do ponto de vista técnico e
ambiental. O resíduo, após adequação da granulometria com moagem ultrafina, apresentou
índice de atividade pozolânica superior ao estipulado pela norma que estabelece os critérios
de classificação de pozolana no Brasil (NBR 12653, 1992).
O RVM em pastas de cimento mostrou-se como um material de potencial uso para
substituição parcial do cimento Portland, no que se refere à resistência à compressão, para
idades superiores a 28 dias de idade. Todavia, as resistências à compressão associada aos
resultados de índice de atividade pozolânica e termoanálise das pastas sugerem que os vidros
cálcicos, finamente moídos, possuem indícios de atividade pozolânica. Com os indícios de
pozolanicidade, seria bem razoável adotar a idade de 56 dias como o período certo para se ter
uma pasta com as características mínimas ao da referência, utilizando resíduo como substituto
parcial.
As pastas com RVM apresentaram uma melhor distribuição do sistema de poros do
que a pasta de referência aos 28 dias. O refinamento dos poros ocorreu com o aumento da
quantidade de RVM utilizado. Houve uma diminuição de até 37,23% do volume de
macroporos da pasta de referência. Como os ensaios de porosidade foram realizados aos 28
dias e a equiparação das resistências à compressão se dá efetivamente aos 56 dias,
provavelmente os produtos de hidratação gerados após esta idade proporcionem uma melhoria
da porosidade.
Nas argamassas (principal aplicação do resíduo), o material ofereceu resistências
superiores ao traço de referência a partir dos 7 dias de idade, o que se deu inicialmente pelo
efeito físico de preenchimento da matriz. Aos 28 dias de idade, os resultados continuam
satisfatórios e são equivalentes aos de referência. Com 56 dias, os valores de resistência à
compressão tornam a se manter superiores ao valor de referência, sobretudo para o teor de
substituição de 20%. A absorção total, capilar e índice de vazios diminuíram conforme o
aumento do teor de substituição, melhorando as características físicas da matriz e pode
159
possibilitar a redução de ataques à matriz como íons cloreto e sulfatos. Essa melhoria física
incide sobre o módulo de elasticidade obtido, pois todas as argamassas com resíduo
apresentaram valores superiores à referência, aos 28 dias de idade, porém o teor de 20%
apresentou o maior módulo.
Uma das principais preocupações tidas durante a pesquisa foi a possibilidade da reação
entre os álcalis do cimento e a sílica do vidro utilizada, o que não ocorreu segundo os ensaios
realizados. Entretanto deve-se ressaltar que houve a ocorrência de queda do teor de álcalis da
mistura uma vez que, a parcela de cimento responsável pela mesma foi retirada para
incorporação do resíduo. Dessa maneira, existe a possibilidade de que, a diminuição da
quantidade de cimento possa ter contribuído para minimizar a reação.
No geral, a utilização do RVM como adição mineral pode proporcionar melhorias na
matriz, principalmente em argamassas, associando muito bem o efeito físico nas primeiras
idades ao efeito pozolânico retardado em idades superiores a 28 dias. Além disso, sua
utilização traz um grande benefício ambiental, uma vez que, pode-se diminuir a quantidade de
cimento produzido, reduzindo a emissão de CO
2
e, também, atenuar a quantidade de resíduos
despejados em locais inapropriados.
A utilização dos resíduos deve ser visto com grande otimismo, visto que apresentam
grande potencial de desempenho. É importante destacar que existem vários obstáculos para
realização de um coprocessamento, como a falta de incentivos e o aspecto econômico, mas
podem diminuir o passivo ambiental e melhorar a qualidade de vida e o meio ambiente.
160
7 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
A partir da pesquisa realizada sugerem-se os seguintes tópicos para estudo:
Utilizar outros tipos de vidro que apresentam grande volume de desperdício
como os de garrafas de bebidas, lâmpadas comuns e fluorescentes
(descontaminadas), além de vidros de cinescópio (descontaminados) e
recipientes comuns;
Pode-se melhorar a distribuição granulométrica do resíduo de vidro, realizando
uma moagem via úmida;
Utilizar outros aditivos minerais em conjunto para obter uma melhor resposta
da matriz;
Realizar outros ensaios de durabilidade como ataque de íons cloreto,
resistência à sulfatos, permeabilidade, bem como o comportamento térmico do
aditivo na matriz. Além de ensaios como o de retração autógena, retração por
secagem e fluência;
Verificar a resistência dos grãos de vidro moído e umidade interna e demanda
d’água do aditivo mineral. Além de análise de lixiviação e acompanhamento
das idades e hidratação com a técnica de microscopia eletrônica de varredura;
Utilizar maiores níveis de substituição de vidros moídos na argamassa que os
trabalhados até aqui e verificar suas propriedades;
Fazer análises de reação álcali-agregado para substituições com vidro moído
superiores à 20%, além de realizar, ao invés de substituições, adições com
vários teores e com agregados menos reativos;
Avaliar o comportamento do resíduo em concretos de resistência convencional
e de alto desempenho.
161
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169
APÊNDICE
170
APÊNDICE A – CURVAS TG/DTG DAS PASTAS DE CIMENTO PORTLAND
CONTENDO RESÏDUO DE VIDRO MOÍDO
171
Figura A.01 – Termoanálise da pasta de cimento Portland de referência aos 3 dias de idade.
Figura A.02 – Termoanálise da pasta com substituição de 10% de cimento Portland aos 3 dias de
idade.
Referencia (0%) - 3 dias
Curva TG/DTG
TG
DTG
993.30°C
75.11%
3.502%
414.83°C
380.61°C
2.293%
79.35°C
641.44°C
592.27°C
0.7451%
40.04°C
88.60%
199.94°C
82.78%
349.72°C
80.50%
511.64°C
76.82%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
TG
DTG
3.017%
993.13°C
76.16%
413.62°C
385.06°C
1.995%
84.40°C
124.76°C
641.04°C
592.78°C
0.9868%
Substituicão 10% (RVM) - 3 dias
Curva TG/DTG
34.98°C
91.56%
199.94°C
84.77%
360.85°C
82.11%
488.36°C
78.96%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
172
Figura A.03 – Termoanálise da pasta com substituição de 15% de cimento Portland aos 3 dias de
idade.
Figura A.04 – Termoanálise da pasta com substituição de 20% de cimento Portland aos 3 dias de
idade.
Substituicão 15% (RVM) - 3 dias
Curva TG/DTG
TG
DTG
2.789%
993.14°C
73.01%
409.57°C
379.91°C
1.812%
88.18°C
122.24°C
633.17°C
585.77°C
0.7657%
39.03°C
85.54%
199.94°C
80.02%
355.79°C
77.66%
496.46°C
74.72%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
60
65
70
75
80
85
90
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
Substituicão 20% (RVM) - 3 dias
Curva TG/DTG
DTG
TG
2.575%
993.23°C
73.69%
408.23°C
379.75°C
1.663%
88.18°C
122.24°C
631.36°C
587.65°C
0.8287%
37.00°C
86.04%
199.94°C
80.59%
355.79°C
78.30%
486.34°C
75.59%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
60
65
70
75
80
85
90
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
173
Figura A.05 – Termoanálise da pasta de cimento Portland de referência aos 7 dias de idade.
Figura A.06 – Termoanálise da pasta com substituição de 10% de cimento Portland aos 7 dias de
idade.
TG
DTG
Referência (0%) - 7 dias
Curva TG/DTG
993.12°C
74.78%
3.293%
413.18°C
382.45°C
1.937%
81.87°C
123.50°C
646.76°C
597.62°C
0.7755%
39.03°C
89.39%
199.94°C
83.22%
352.75°C
80.66%
510.63°C
77.19%
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
55
65
75
85
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
993.17°C
72.74%
3.354%
DTG
TG
413.23°C
380.60°C
2.121%
637.03°C
584.25°C
0.6151%
Substituicão 10% (RVM) - 7 dias
Curva TG/DTG
83.14°C
124.76°C
39.03°C
86.70%
199.94°C
80.41%
356.80°C
77.70%
511.64°C
74.17%
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
174
Figura A.07 – Termoanálise da pasta com substituição de 15% de cimento Portland aos 7 dias de
idade.
Figura A.08 – Termoanálise da pasta com substituição de 20% de cimento Portland aos 7 dias de
idade.
DTG
TG
Substituicão 15% (RVM) - 7 dias
Curva TG/DTG
3.156%
992.99°C
73.42%
412.75°C
382.82°C
1.952%
637.27°C
586.43°C
0.6638%
84.40°C
126.02°C
39.03°C
88.24%
199.94°C
81.46%
359.84°C
78.64%
499.49°C
75.34%
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
55
65
75
85
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
Substituicão 20% (RVM) - 7 dias
Curva TG/DTG
TG
DTG
2.552%
992.93°C
74.03%
410.18°C
381.99°C
1.619%
84.40°C
124.76°C
39.03°C
87.72%
199.94°C
81.60%
360.85°C
79.02%
484.31°C
76.33%
633.69°C
586.13°C
0.8616%
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
175
Figura A.09 – Termoanálise da pasta de cimento Portland de referência aos 28 dias de idade.
Figura A.10 – Termoanálise da pasta com substituição de 10% de cimento Portland aos 28 dias de
idade.
992.51°C
73.36%
Referência (0%) - 28 dias
Curva TG/DTG
TG
DTG
3.859%
418.00°C
385.02°C
2.314%
81.87°C
127.28°C
634.24°C
585.33°C
0.4431%
37.00°C
88.78%
199.94°C
81.96%
359.84°C
78.87%
524.79°C
74.84%
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
55
92
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
992.35°C
72.88%
3.461%
416.93°C
389.29°C
2.180%
80.61°C
126.02°C
630.44°C
587.37°C
0.4450%
Substituicão 10% (RVM) - 28 dias
Curva TG/DTG
TG
DTG
34.98°C
90.29%
199.94°C
81.52%
366.92°C
78.24%
499.49°C
74.64%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
60
65
70
75
80
85
90
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
176
Figura A.11 – Termoanálise da pasta com substituição de 15% de cimento Portland aos 28 dias de
idade.
Figura A.12 – Termoanálise da pasta com substituição de 20% de cimento Portland aos 28 dias de
idade.
Substituicão 15% (RVM) - 28 dias
Curva TG/DTG
DTG
TG
3.069%
992.52°C
72.44%
414.77°C
387.30°C
1.954%
627.08°C
585.29°C
0.4342%
127.28°C
79.35°C
37.00°C
88.73%
365.91°C
77.18%
199.94°C
80.22%
494.43°C
73.98%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
Substituicão 20% (RVM) - 28 dias
Curva TG/DTG
DTG
TG
2.880%
992.50°C
73.46%
411.23°C
382.32°C
1.752%
80.61°C
124.76°C
35.99°C
87.96%
199.94°C
81.02%
365.91°C
78.07%
498.48°C
75.05%
630.40°C
588.14°C
0.4241%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Deriv. Weight (%/min)
55
65
75
85
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
177
Figura A.13 – Termoanálise da pasta de cimento Portland de referência aos 56 dias de idade.
Figura A.14 – Termoanálise da pasta com substituição de 10% de cimento Portland aos 56 dias de
idade.
Referência (0%) - 56 dias
Curvas TG/DTG
992.53°C
73.56%
4.024%
417.43°C
385.40°C
2.342%
80.61°C
123.50°C
TG
632.10°C
587.49°C
0.4381%
38.82°C
90.46%
199.50°C
82.89%
360.17°C
79.61%
522.08°C
75.45%
DTG
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
992.50°C
74.91%
Substituicão 10% (RVM) - 56 dias
Curva TG/DTG
3.518%
414.28°C
383.90°C
2.113%
81.87°C
126.02°C
633.22°C
583.33°C
0.4754%
TG
42.50°C
90.53%
199.50°C
83.53%
365.08°C
80.28%
506.13°C
76.63%
DTG
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
178
Figura A.15 – Termoanálise da pasta com substituição de 15% de cimento Portland aos 56 dias de
idade.
Figura A.16 – Termoanálise da pasta com substituição de 20% de cimento Portland aos 56 dias de
idade.
Substituicão 15% (RVM) - 56 dias
Curva TG/DTG
992.54°C
73.66%
3.195%
411.63°C
381.33°C
1.839%
86.92°C
126.02°C
633.27°C
588.82°C
0.4268%
TG
41.27°C
88.52%
199.50°C
81.66%
365.08°C
78.52%
503.68°C
75.19%
DTG
0.0
0.5
1.0
1.5
Deriv. Weight (%/min)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
Substituicão 20% (RVM) - 56 dias
Curva TG/DTG
992.33°C
73.44%
411.82°C
383.92°C
1.644%
2.938%
85.66°C
126.02°C
638.60°C
597.20°C
0.4589%
37.59°C
88.60%
199.50°C
81.63%
368.76°C
78.55%
504.91°C
75.50%
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Deriv. Weight (%/min)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Weight (%)
0 200 400 600 800 1000
Temperature (°C)
Universal V4.4A TA Instruments
179
APÊNDICE B – TABELAS DE DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE ÁGUA
QUIMICAMENTE COMBINADA COM O HIDRÓXIDO DE CÁLCIO
180
Tabela B.01 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 10% do cimento Portland - 3 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 10 87,50 9,20 90,48
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 3 dias 88,60 82,78 80,52 2,293 0,7451 75,11 78,23 77,48
Pasta com resíduo - 10% 91,56 84,77 82,11 1,995 0,9868 76,16 80,12 79,13
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 3 dias 117,96 110,21 107,20 104,15 103,16 100,00
Pasta com resíduo - 10% 120,22 111,31 107,81 105,19 103,90 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 3 dias 117,96 110,21 107,20 104,15 103,16 100,00
Pasta com resíduo - 10% 132,86 123,01 119,15 116,25 114,82 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 3 dias 27,33 13,81 7,75 12,55 2,25
Pasta com resíduo - 10% 24,54 16,61 9,85 11,90 3,25
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 3 dias 26,57 13,43 7,53 12,20 2,19
Pasta com resíduo - 10% 23,85 16,15 9,58 11,57 3,16
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 3 dias 27,51 12,49 7,14 10,96 -0,98
Pasta com resíduo - 10% 24,79 15,21 9,19 10,32 -0,01
Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Amostra Água livre Total de água combinada
Valores da reação de hidratação
Amostra
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Amostra
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Água livre Total de água combinada
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Água combinada com
CaCO3
Água combinada com
Ca(OH)2
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
181
Tabela B.02 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 10% do cimento Portland - 7 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 10 87,50 9,20 90,48
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 7 dias 89,39 83,22 80,66 1,937 0,7755 74,78 78,72 77,95
Pasta com resíduo - 10% 86,70 80,41 77,70 2,121 0,6151 72,74 75,58 74,96
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 7 dias 119,54 111,29 107,86 105,27 104,24 100,00
Pasta com resíduo - 10% 119,19 110,54 106,82 103,90 103,06 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 7 dias 119,54 111,29 107,86 105,27 104,24 100,00
Pasta com resíduo - 10% 131,73 122,17 118,05 114,83 113,89 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 7 dias 26,88 14,26 8,25 10,65 2,36
Pasta com resíduo - 10% 24,25 16,90 9,56 13,25 2,12
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 7 dias 26,13 13,87 8,02 10,35 2,29
Pasta com resíduo - 10% 23,57 16,43 9,29 12,88 2,06
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 7 dias 27,07 12,93 7,63 9,11 -0,88
Pasta com resíduo - 10% 24,51 15,49 8,90 11,63 -1,11
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
182
Tabela B.03 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 10% do cimento Portland - 28 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 10 87,50 9,20 90,48
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 28 dias 88,78 81,96 78,87 2,314 0,4431 73,36 76,56 76,11
Pasta com resíduo - 10% 90,29 81,52 78,24 2,18 0,445 72,88 76,06 75,62
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 28 dias 121,02 111,72 107,51 104,36 103,75 100,00
Pasta com resíduo - 10% 123,89 111,86 107,35 104,36 103,75 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 28 dias 121,02 111,72 107,51 104,36 103,75 100,00
Pasta com resíduo - 10% 136,92 123,62 118,64 115,34 114,66 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 28 dias 24,48 16,66 9,30 12,97 1,37
Pasta com resíduo - 10% 19,57 21,58 13,30 13,59 1,53
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 28 dias 23,80 16,20 9,04 12,61 1,33
Pasta com resíduo - 10% 19,02 20,98 12,93 13,21 1,49
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 28 dias 24,73 15,27 8,65 11,36 -1,84
Pasta com resíduo - 10% 19,96 20,04 12,54 11,97 -1,68
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
183
Tabela B.04 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 10% do cimento Portland - 56 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 10 87,50 9,20 90,48
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 56 dias 90,46 82,89 79,61 2,342 0,4381 73,56 77,27 76,83
Pasta com resíduo - 10% 90,53 83,53 80,28 2,113 0,4754 74,91 78,17 77,69
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 56 dias 122,97 112,68 108,22 105,04 104,45 100,00
Pasta com resíduo - 10% 120,85 111,51 107,17 104,35 103,71 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 56 dias 122,97 112,68 108,22 105,04 104,45 100,00
Pasta com resíduo - 10% 133,56 123,23 118,44 115,32 114,62 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 56 dias 23,21 17,93 10,29 13,09 1,35
Pasta com resíduo - 10% 22,90 18,24 10,33 12,82 1,59
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 56 dias 22,56 17,44 10,00 12,73 1,32
Pasta com resíduo - 10% 22,27 17,73 10,04 12,46 1,55
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 56 dias 23,50 16,50 9,61 11,48 -1,85
Pasta com resíduo - 10% 23,20 16,80 9,65 11,21 -1,62
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
184
Tabela B.05 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 15% do cimento Portland - 3 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 15 82,64 13,80 85,69
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 3 dias 88,60 82,78 80,52 2,293 0,7451 75,11 78,23 77,48
Pasta com resíduo - 15% 85,54 80,02 77,66 1,812 0,7657 73,01 75,85 75,08
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 3 dias 117,96 110,21 107,20 104,15 103,16 100,00
Pasta com resíduo - 15% 117,16 109,60 106,37 103,89 102,84 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 3 dias 117,96 110,21 107,20 104,15 103,16 100,00
Pasta com resíduo - 15% 136,73 127,91 124,13 121,24 120,01 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 3 dias 27,33 13,81 7,75 12,55 2,25
Pasta com resíduo - 15% 25,65 15,49 8,82 11,91 2,78
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 3 dias 26,57 13,43 7,53 12,20 2,19
Pasta com resíduo - 15% 24,94 15,06 8,58 11,58 2,70
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 3 dias 27,51 12,49 7,14 10,96 -0,98
Pasta com resíduo - 15% 25,87 14,13 8,19 10,33 -0,47
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
185
Tabela B.06 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 15% do cimento Portland - 7 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 15 82,64 13,80 85,69
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 7 dias 89,39 83,22 80,66 1,937 0,7755 74,78 78,72 77,95
Pasta com resíduo - 15% 88,24 81,46 78,64 1,952 0,6638 73,42 76,69 76,02
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 7 dias 119,54 111,29 107,86 105,27 104,24 100,00
Pasta com resíduo - 15% 120,19 110,95 107,11 104,45 103,55 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 7 dias 119,54 111,29 107,86 105,27 104,24 100,00
Pasta com resíduo - 15% 140,26 129,48 125,00 121,90 120,84 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 7 dias 26,88 14,26 8,25 10,65 2,36
Pasta com resíduo - 15% 22,78 18,36 10,78 12,76 2,40
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 7 dias 26,13 13,87 8,02 10,35 2,29
Pasta com resíduo - 15% 22,15 17,85 10,48 12,40 2,33
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 7 dias 27,07 12,93 7,63 9,11 -0,88
Pasta com resíduo - 15% 23,08 16,92 10,09 11,15 -0,84
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
186
Tabela B.07 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 15% do cimento Portland - 28 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 15 82,64 13,80 85,69
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 28 dias 88,78 81,96 78,87 2,314 0,4431 73,36 76,56 76,11
Pasta com resíduo - 15% 88,73 80,22 77,18 1,954 0,4342 72,44 75,23 74,79
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 28 dias 121,02 111,72 107,51 104,36 103,75 100,00
Pasta com resíduo - 15% 122,49 110,74 106,54 103,85 103,25 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 28 dias 121,02 111,72 107,51 104,36 103,75 100,00
Pasta com resíduo - 15% 142,94 129,23 124,34 121,19 120,49 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 28 dias 24,48 16,66 9,30 12,97 1,37
Pasta com resíduo - 15% 19,39 21,76 13,71 12,94 1,59
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 28 dias 23,80 16,20 9,04 12,61 1,33
Pasta com resíduo - 15% 18,85 21,15 13,33 12,58 1,55
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 28 dias 24,73 15,27 8,65 11,36 -1,84
Pasta com resíduo - 15% 19,78 20,22 12,94 11,34 -1,62
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
187
Tabela B.08 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 15% do cimento Portland - 56 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 15 82,64 13,80 85,69
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 56 dias 90,46 82,89 79,61 2,342 0,4381 73,56 77,27 76,83
Pasta com resíduo - 15% 88,52 81,66 78,52 1,839 0,4268 73,66 76,68 76,25
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 56 dias 122,97 112,68 108,22 105,04 104,45 100,00
Pasta com resíduo - 15% 120,17 110,86 106,60 104,10 103,52 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 56 dias 122,97 112,68 108,22 105,04 104,45 100,00
Pasta com resíduo - 15% 140,24 129,38 124,40 121,49 120,81 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 56 dias 23,21 17,93 10,29 13,09 1,35
Pasta com resíduo - 15% 22,39 18,76 10,87 11,98 1,54
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 56 dias 22,56 17,44 10,00 12,73 1,32
Pasta com resíduo - 15% 21,76 18,24 10,57 11,65 1,49
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 56 dias 23,50 16,50 9,61 11,48 -1,85
Pasta com resíduo - 15% 22,70 17,30 10,18 10,40 -1,68
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
188
Tabela B.09 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 20% do cimento Portland - 3 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 20 77,78 18,40 80,87
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 3 dias 88,60 82,78 80,52 2,293 0,7451 75,11 78,23 77,48
Pasta com resíduo - 20% 86,04 80,59 78,30 1,663 0,8287 73,69 76,64 75,81
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 3 dias 117,96 110,21 107,20 104,15 103,16 100,00
Pasta com resíduo - 20% 116,76 109,36 106,26 104,00 102,87 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 3 dias 117,96 110,21 107,20 104,15 103,16 100,00
Pasta com resíduo - 20% 144,38 135,24 131,40 128,61 127,22 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 3 dias 27,33 13,81 7,75 12,55 2,25
Pasta com resíduo - 20% 25,36 15,78 9,15 11,47 3,16
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 3 dias 26,57 13,43 7,53 12,20 2,19
Pasta com resíduo - 20% 24,66 15,34 8,89 11,16 3,07
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 3 dias 27,51 12,49 7,14 10,96 -0,98
Pasta com resíduo - 20% 25,59 14,41 8,50 9,91 -0,10
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
189
Tabela B.10 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 20% do cimento Portland - 7 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 20 77,78 18,40 80,87
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 7 dias 89,39 83,22 80,66 1,937 0,7755 74,78 78,72 77,95
Pasta com resíduo - 20% 87,72 81,60 79,02 1,619 0,8616 74,03 77,40 76,54
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 7 dias 119,54 111,29 107,86 105,27 104,24 100,00
Pasta com resíduo - 20% 118,49 110,23 106,74 104,55 103,39 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 7 dias 119,54 111,29 107,86 105,27 104,24 100,00
Pasta com resíduo - 20% 146,53 136,31 132,00 129,29 127,85 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 7 dias 26,88 14,26 8,25 10,65 2,36
Pasta com resíduo - 20% 23,91 17,24 10,22 11,12 3,27
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 7 dias 26,13 13,87 8,02 10,35 2,29
Pasta com resíduo - 20% 23,24 16,76 9,94 10,81 3,18
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 7 dias 27,07 12,93 7,63 9,11 -0,88
Pasta com resíduo - 20% 24,18 15,82 9,55 9,56 0,01
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
190
Tabela B.11 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 20% do cimento Portland - 28 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 20 77,78 18,40 80,87
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 28 dias 88,78 81,96 78,87 2,314 0,4431 73,36 76,56 76,11
Pasta com resíduo - 20% 87,96 81,02 78,07 1,752 0,4241 73,46 76,32 75,89
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 28 dias 121,02 111,72 107,51 104,36 103,75 100,00
Pasta com resíduo - 20% 119,74 110,29 106,28 103,89 103,31 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 28 dias 121,02 111,72 107,51 104,36 103,75 100,00
Pasta com resíduo - 20% 148,07 136,39 131,42 128,47 127,76 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 28 dias 24,48 16,66 9,30 12,97 1,37
Pasta com resíduo - 20% 21,55 19,60 11,68 12,13 1,62
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 28 dias 23,80 16,20 9,04 12,61 1,33
Pasta com resíduo - 20% 20,95 19,05 11,36 11,79 1,58
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 28 dias 24,73 15,27 8,65 11,36 -1,84
Pasta com resíduo - 20% 21,88 18,12 10,97 10,54 -1,59
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
191
Tabela B.12 – Parâmetros de hidratação da pasta com substituição de 20% do cimento Portland - 56 dias.
Cimento Resíduo
Amostra em 1000oC (%) 97,22 92,01
F
Pasta com Resíduo 20 77,78 18,40 80,87
97,22 0,00 100,00
Cimento 100,00 99,61 99,37 0,3037 1,395 97,22 99,07 97,67
Pasta de Referência - 56 dias 90,46 82,89 79,61 2,342 0,4381 73,56 77,27 76,83
Pasta com resíduo - 20% 88,60 81,63 78,55 1,644 0,4589 73,44 76,91 76,45
A B C D E F
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 56 dias 122,97 112,68 108,22 105,04 104,45 100,00
Pasta com resíduo - 20% 120,64 111,15 106,96 104,72 104,09 100,00
Cimento 102,86 102,46 102,21 101,90 100,46 100,00
Pasta de Referência - 56 dias 122,97 112,68 108,22 105,04 104,45 100,00
Pasta com resíduo - 20% 149,19 137,45 132,26 129,50 128,72 100,00
Cimento 0,00 0,96 0,40 1,28 3,26
Pasta de Referência - 56 dias 23,21 17,93 10,29 13,09 1,35
Pasta com resíduo - 20% 21,45 19,69 11,74 11,38 1,76
41,14 Água para os oxidos do cimento
Relação a/c 40
Cimento 0,00 0,93 0,39 1,25 3,17
Pasta de Referência - 56 dias 22,56 17,44 10,00 12,73 1,32
Pasta com resíduo - 20% 20,86 19,14 11,41 11,07 1,71
Cimento 0 0,00 0,00 0,00 0,00
Pasta de Referência - 56 dias 23,50 16,50 9,61 11,48 -1,85
Pasta com resíduo - 20% 21,79 18,21 11,02 9,82 -1,46
Pasta % subst
Óxidos do Cimento com a
substituição (%)
Óxidos do Resíduo Adicionado
(%)
Óxidos de cimento em
relação ao total (%)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base inicial
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
Perda H2O (área da curva
do CH)
Perda CO2 (área da curva
do CC)
Residue at 1000
o
C (amostra
no fim do ensaio)
After CH (% de amostra no
fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no fim
da curva do CC)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de residuo.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Resultados obtidos nas curvas de TG em relação a massa base calcinada de cimento.
Amostra
Amostra seca (% de amostra no
inicio do ensaio)
AfterTob+ettr (% de
amostra a 200oC)
Before CH (% de amostra no
inicio da curva do CH)
After CH (% de amostra
no fim da curva do CH)
After CC (% de amostra no
fim da curva do CC)
Residue at 1000oC (amostra
no fim do ensaio)
Cálculo percentual em relação as respectivas massas bases calcinadas de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H
2
O
Água combinada com
Ca(OH)
2
Água combinada com
CaCO3
Note : Total de água adicionada na massa de cimento e resíduo =
Cálculo percentual em relação massa base inicial de cimento.
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
Valores da reação de hidratação
Amostra Água livre Total de água combinada
Água combinada com
(Tob+Etr)H2O
Água combinada com
Ca(OH)2
Água combinada com
CaCO3
192
Tabela B.13 – Resumo dos valores de perda de massa das curvas TG/DTG e água quimicamente combinado com o hidróxido de cálcio.
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
3 dias
7 dias
28 dias
56 dias
% no inicio do ensaio A
92,01
88,60
89,39
88,78
90,46
91,56
86,70
90,29
90,53
85,54
88,24
88,73
88,52
86,04
87,72
87,96
88,60
% em 200 graus B
99,61
82,78
83,22
81,96
82,89
84,77
80,41
81,52
83,53
80,02
81,46
80,22
81,66
80,59
81,60
81,02
81,63
% no inicio da curva do hidroxido de calcio C
99,37
80,52
80,66
78,87
79,61
82,11
77,70
78,24
80,28
77,66
78,64
77,18
78,52
78,30
79,02
78,07
78,55
Area do hidroxido de calcio D
0,3037
2,293
1,937
2,314
2,342
1,995
2,121
2,180
2,113
1,812
1,952
1,954
1,839
1,663
1,619
1,752
1,644
Area do Carbonato de calcio E
1,395
0,7451
0,7755
0,4431
0,4381
0,9868
0,6151
0,445
0,4754
0,7657
0,6638
0,4342
0,4268
0,8287
0,8616
0,4241
0,4589
% no fim do ensaio F
97,22
75,11
74,78
73,36
73,56
76,16
72,74
72,88
74,91
73,01
73,42
72,44
73,66
73,69
74,03
73,46
73,44
1,25
12,20
10,35
12,61
12,73
11,57
12,88
13,21
12,46
11,58
12,40
12,58
11,65
11,16
10,81
11,79
11,07
Quantidade de Hidróxido de Cálcio
Cimento
P
10,00%
15,00%
20%
12,20
10,35
12,61
12,73
11,57
12,88
13,21
12,46
11,58
12,40
12,58
11,65
11,16
10,81
11,79
11,07
0
2
4
6
8
10
12
14
3 7 28 56
Água combinada com CH (%)
Idade
HIdróxido de cálcio
Referência Subst. 10% Subst. 15% Susbst. 20%
193
APÊNDICE C – TABELAS DOS ENSAIOS DE ABSORÇÃO POR IMERSÃO TOTAL E
POR CAPILARIDADE
194
Tabela C.01 – Parâmetros do ensaio de absorção por imersão total.
Ensaio: Absorção por imersão total
Dados da amostra Condições de ensaio
Matrix: Tipo: Cura:
argamassa moldado
̊̊C h h
Idade inicial: Geometria: Dimensão: Vol. (cm³):
Referência
60 72 5
28 dias Cilíndrica
ф5 x 10 cm
196,35 Subst. 10 % 60 72 5
Subst. 15 %
60 72 5
Subst. 20 % 60 72 5
Índices físicos
g g g % % g/cm³ g/cm³ g/cm³
1 410,63 233,54 426,63 3,896 8,286 2,127 2,209 2,319
2 417,85 238,88 434,16 3,903 8,352 2,140 2,223 2,335
3 409,82 232,55 426,05 3,960 8,388 2,118 2,202 2,312
4 415,48 236,69 431,65 3,892 8,294 2,131 2,214 2,324
3,913 8,330 2,129 2,212 2,322
1 414,22 234,63 428,60 3,472 7,414 2,135 2,210 2,306
2 406,44 227,29 421,35 3,668 7,683 2,094 2,171 2,269
3 421,74 238,77 436,24 3,438 7,343 2,136 2,209 2,305
4 409,63 231,04 424,81 3,706 7,834 2,114 2,192 2,294
3,571 7,568 2,120 2,196 2,293
1 408,90 229,14 422,75 3,387 7,154 2,112 2,184 2,275
2 408,86 229,09 422,84 3,419 7,215 2,110 2,182 2,274
3 401,75 222,02 416,09 3,569 7,389 2,070 2,144 2,235
4 406,30 226,09 419,95 3,360 7,041 2,096 2,166 2,255
3,434 7,200 2,097 2,169 2,260
1 417,59 238,36 430,87 3,180 6,898 2,169 2,238 2,330
2 416,31 237,09 429,69 3,214 6,947 2,162 2,231 2,323
3 414,08 235,50 427,36 3,207 6,922 2,158 2,227 2,319
4 414,51 236,08 427,90 3,230 6,981 2,161 2,231 2,323
3,208 6,937 2,162 2,232 2,324
% % g/cm³ g/cm³ g/cm³
Referência 3,91 8,33 2,32 2,13 2,21
Subst. 10 % 3,57 7,57 2,29 2,12 2,20
Subst. 15 % 3,43 7,20 2,26 2,10 2,17
Subst. 20 %
3,21 6,94 2,32 2,16 2,23
Mas. esp.
sat.
(ρsat)
Amostra
Absorção
(A)
Índice de
vazios (Iv)
Mas. esp.
real (ρr)
Mas. esp.
seca
(ρs)
câmara úmida
Substituição
20 %
Amostra
Referência
Substituição
10 %
Substituição
15 %
Média
Média
Mas. hidrost.
(Mi)
Mas. sat.
sup. seca
(Msat)
Absorção
(A)
Índice de
vazios
(Iv)
Mas. esp.
seca
(ρs)
Média
Mas. esp.
sat.
(ρsat)
Amostra
Média
Mas. esp.
real
(ρr)
Temperatura
estufa
Massa seca
(Ms)
Tempo de
imersão
tempo de
ebulição
195
Tabela C.02 – Parâmetros do Ensaio de absorção capilar.
Ensaio: Absorção por Capilaridade
Dados da amostra Condições de ensaio
Matrix: Tipo: Cura:
argamassa moldado
̊̊C h mm
Idade inicial: Geometria: Dimensão: Área (cm²):
Referência
60 72 5
28 dias Cilíndrica
ф5 x 10 cm
19,63 Subst. 10 % 60 72 5
Subst. 15 %
60 72 5
Subst. 20 % 60 72 5
Dados físicos
g g g g g g g g g g g g g g g g
1 409,72 410,93 411,39 412,01 412,46 412,8 413,1 413,34 413,55 413,73 413,89 414,04 415,33 416,24 416,66 417
2 405,89 407,13 407,58 408,19 408,63 408,96 409,25 409,48 409,68 409,86 410,01 410,16 411,4 412,27 412,67 412,98
3 408,02 409,32 409,77 410,8 410,38 411,14 411,43 411,66 411,86 412,04 412,19 412,34 413,57 414,43 414,82 415,13
Média 407,8766667 409,1266667 409,58 410,3333333 410,49 410,9666667 411,26 411,4933333 411,6966667 411,8766667 412,03 412,18 413,4333333 414,3133333 414,7166667 415,0366667
0,064 0,087 0,125 0,133 0,157 0,172 0,184 0,195 0,204 0,212 0,219 0,283 0,328 0,348 0,365
1 412,94 413,93 414,21 414,54 414,75 414,9 415,05 415,16 415,25 415,33 415,4 415,46 415,99 416,29 416,39 416,47
2 413,14 414,13 414,4 414,72 414,92 415,07 415,22 415,32 415,41 415,49 415,56 415,63 416,16 416,5 416,6 416,68
3 416,28 417,32 417,59 417,9 418,11 418,26 418,4 418,5 418,59 418,67 418,74 418,8 419,32 419,63 419,73 419,82
Média 414,12 415,1266667 415,4 415,72 415,9266667 416,0766667 416,2233333 416,3266667 416,4166667 416,4966667 416,5666667 416,63 417,1566667 417,4733333 417,5733333 417,6566667
0,051 0,065 0,081 0,092 0,100 0,107 0,112 0,117 0,121 0,125 0,128 0,155 0,171 0,176 0,180
1 412,23 413,15 413,41 413,67 413,82 413,94 414,04 414,12 414,19 414,25 414,3 414,35 414,72 414,92 414,99 415,05
2 405,02 406,03 406,3 406,61 406,78 406,91 407,03 407,12 407,2 407,26 407,32 407,37 407,78 408,02 408,09 408,16
3 400,99 402,03 402,29 402,58 402,76 402,89 403,02 403,1 403,18 403,24 403,31 403,36 403,8 404,06 404,15 404,23
Média 406,08 407,07 407,3333333 407,62 407,7866667 407,9133333 408,03 408,1133333 408,19 408,25 408,31 408,36 408,7666667 409 409,0766667 409,1466667
0,050 0,064 0,078 0,087 0,093 0,099 0,104 0,107 0,111 0,114 0,116 0,137 0,149 0,153 0,156
1 409,78 410,82 411 411,22 411,34 411,44 411,53 411,59 411,64 411,69 411,73 411,76 412,06 412,22 412,28 412,34
2 422,86 423,85 424,06 424,27 424,4 424,5 424,6 424,66 424,72 424,76 424,8 424,84 425,16 425,35 425,4 425,45
3 415,4 416,4166667 416,6166667 416,8366667 416,97 417,0733333 417,17 417,2333333 417,2866667 417,34 417,3833333 417,42 417,7566667 417,9566667 418,03 418,0933333
Média 416,0133333 417,0288889 417,2255556 417,4422222 417,57 417,6711111 417,7666667 417,8277778 417,8822222 417,93 417,9711111 418,0066667 418,3255556 418,5088889 418,57 418,6277778
0,052 0,062 0,073 0,079 0,084 0,089 0,092 0,095 0,098 0,100 0,102 0,118 0,127 0,130 0,133
Obs.: Os corpos-de-prova tieram a área lateral selada com fita aluminio, salvo suas areas extremas e a area lateral necessaria `a imerssao. Portanto ao corpo-de-prova como um todo, a massa da fita de aluminio foi inserida.
Leitura da
massa úmida
72 h
Leitura da
massa úmida
30 min.
Temperatura
estufa
Tempo
ascenção
capilar
Altura do nível
de contato
câmara úmida
Leitura da
massa úmida
6 h
Leitura da
massa úmida
9 h
Leitura da
massa úmida
10 h
Leitura da
massa úmida
1 h
Amostra
Substituição
15 %
Substituição
20 %
Absorção
Absorção
Amostra
Substituição
10 %
Referência
Absorção
Absorção
Leitura da
massa úmida
100 h
Leitura da
massa úmida
24 h
Massa seca
(Ms)
Leitura da
massa úmida
2 h
Leitura da
massa úmida
3 h
Leitura da
massa úmida
4 h
Leitura da
massa úmida
7 h
Leitura da
massa úmida
8 h
Leitura da
massa úmida
5 h
Leitura da
massa úmida
48 h
196
APÊNDICE D – MORFOLOGIA DO RVM BASE (INICIAL) APÓS MOAGEM EM
PULVERIZADOR DE ROTOR
197
(a)
(c)
(b)
(d)
Figura D.01 – Micrografia do RVM inicial (base) no MEV: (a) 100 veze de aumento; (b) 350 vezes de aumento; (c) 200 vezes de aumento e; (d) 7.000 vezes
de aumento.
198
ANEXO
199
ANEXO A – ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA AREIA
200
Tabela A.01 – Ficha de ensaio granulométrico do agregado miúdo (areia A).
Fonte: FONTES, C. M. A. Utilização das cinzas de lodo de esgoto e de resíduo sólido urbano em
concretos de alto desempenho. Tese de D. Sc. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de
Janeiro, RJ, Brasil,294 p, 2008.
Análise Granulométrica - Agregado miúdo (NBR NM 248)
Data:
04/07/2005
Amostra
: Areia do Rio Guandu
0,3%
M1 437,70 1,3 1,0
M2 411,40 1,2 0,3
Peneiras
M1
M2
%
Retida
média
% Retida
acumulada
média
%
Passante
acumulado
Amostra
(g)
%
Retida
% Retida
acumulada
Amostra
(g)
%
Retida
% Retida
acumulada
9,5
0,0
0,0
0
0,0
0,2
0
0
0
100
6,30 1,7 0,4 0 0,8 0,5 1 0 1 99
4,75
1,7 0,4 1 2,2 0,6 1 0 1 99
3,36
4,5
1,0
2
2,5
1,8
3
1
2
98
2,36
7,7
1,8
4
7,3
2,2
5
2
4
96
2,00 9,4 2,1 6 9,1 1,6 7 2 6 94
1,68 8,6 2,0 8 6,6 2,3 9 2 8 92
1,41
11,8
2,7
10
9,7
7,8
17
5
14
86
1,19
34,3
7,9
18
32,0
3,3
20
6
19
81
1,00 16,4 3,8 22 13,6 9,1 29 6 26 74
0,850 37,2 8,5 30 37,3 20,9 50 15 40 60
0,600
97,5
22,3
53
86,1
18,5
69
20
61
39
0,425
81,9
18,7
72
75,9
19,7
89
19
80
20
0,250
79,8 18,3 90 81,1 8,0 97 13 93 7
0,150
34,7 7,9 98 32,8 2,1 99 5 98 2
0,125
4,9
1,1
99
8,8
1,0
100
1
99
1
0,075
3,8
0,9
100
4,1
0,3
100
1
100
0
fundo 1,1 0,3 100 1,3 0,3 100 0 100 0
Total 436,7 100,0 411,1 100,0 100
MF
2,6
2,9
2,8
DMC
2,36
2,36
2,36
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10
Passante acumulado (%)
Diâmetro das partículas (mm)
201
ANEXO B – ENSAIO DE POROSIMETRIA POR INTRUSÃO DE MERCÚRIO
202
Tabela B.01 – Dados obtidos do ensaio de porosimetria da pastas de referência com cimento.
AUTOPORE II 9220 V3.06
SAMPLE DIRECTORY/NUMBER: Amostra nº: Tipo:
OPERATOR: LP: -
SAMPLE ID: HP: -
SUBMITTER: REP: -
PENETROMETER NUMBER: ADVANCING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER CONSTANT: µL/pF RECEDING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER WEIGHT: g MERCURY SURFACE TENSION: dyn/cm
STEM VOLUME: mL MERCURY DENSITY: g/mL
MAXIMUM HEAD PRESSURE: psia SAMPLE WEIGHT: g
PENETROMETER VOLUME: mL SAMPLE+PEN+Hg WEIGHT: g
LOW PRESSURE:
EVACUATION PRESSURE: µmHg
EVACUATION TIME: min
MERCURY FILLING PRESSURE: psia
EQUILIBRATION TIME: sec
HIGH PRESSURE:
EQUILIBRATION TIME: sec
INTRUSION DATA SUMMARY
(FROM DIAMETER 0.0020 TO 1000.0000 µm)
TOTAL INTRUSION VOLUME = mL/g
TOTAL PORE AREA = sq-m/g
MEDIAN PORE DIAMETER (VOLUME) = µm
MEDIAN PORE DIAMETER (AREA) = µm
AVERAGE PORE DIAMETER (4V/A) = µm
BULK DENSITY = g/mL
APPARENT (SKELETAL) DENSITY = g/mL
POROSITY = %
STEM VOLUME USED = %
16:14:12
120259
Janaina
120259
03/30/09Argamassa
DATA2
14:34:54
POROSIMETRIA DE MERCÚRIO
PO-GT-5061
03/26/09
03/26/09
130,00
485,00
13,5335
/399
Pasta
92061707 130,00
17:11:34
5,9083 134,3400
2,2500
50
10,7900
70,0200
0,3920
4,4500
5
1,5182
15
1,7021
2,3189
26,60
28,4400
0,0526
0,0089
0,0220
90,00
0,1563
15
203
Tabela B.02 – Ficha do ensaio de porosimetria da pasta com substituição de 10% do cimento.
AUTOPORE II 9220 V3.06
SAMPLE DIRECTORY/NUMBER: Amostra nº: Tipo:
OPERATOR: LP: -
SAMPLE ID: HP: -
SUBMITTER: REP: -
PENETROMETER NUMBER: ADVANCING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER CONSTANT: µL/pF RECEDING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER WEIGHT: g MERCURY SURFACE TENSION: dyn/cm
STEM VOLUME: mL MERCURY DENSITY: g/mL
MAXIMUM HEAD PRESSURE: psia SAMPLE WEIGHT: g
PENETROMETER VOLUME: mL SAMPLE+PEN+Hg WEIGHT: g
LOW PRESSURE:
EVACUATION PRESSURE: µmHg
EVACUATION TIME: min
MERCURY FILLING PRESSURE: psia
EQUILIBRATION TIME: sec
HIGH PRESSURE:
EQUILIBRATION TIME: sec
INTRUSION DATA SUMMARY
(FROM DIAMETER 0.0020 TO 1000.0000 µm)
TOTAL INTRUSION VOLUME = mL/g
TOTAL PORE AREA = sq-m/g
MEDIAN PORE DIAMETER (VOLUME) = µm
MEDIAN PORE DIAMETER (AREA) = µm
AVERAGE PORE DIAMETER (4V/A) = µm
BULK DENSITY = g/mL
APPARENT (SKELETAL) DENSITY = g/mL
POROSITY = %
STEM VOLUME USED = %
15:47:32
120285
Janaina
120285
03/30/09Argamassa
DATA2
10:11:29
POROSIMETRIA DE MERCÚRIO
PO-GT-5061
03/27/09
03/27/09
130,00
485,00
13,5335
/400
Pasta
92061707 130,00
17:16:13
6,0331 137,5800
1,8500
50
10,7900
69,9100
0,3920
4,4500
5
1,5070
15
1,5817
2,1848
27,60
30,3490
0,0559
0,0099
0,0230
82,00
0,1745
15
204
Tabela B.03 – Ficha do ensaio de porosimetria da pasta com substituição de 15% do cimento.
AUTOPORE II 9220 V3.06
SAMPLE DIRECTORY/NUMBER: Amostra nº: Tipo:
OPERATOR: LP: -
SAMPLE ID: HP: -
SUBMITTER: REP: -
PENETROMETER NUMBER: ADVANCING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER CONSTANT: µL/pF RECEDING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER WEIGHT: g MERCURY SURFACE TENSION: dyn/cm
STEM VOLUME: mL MERCURY DENSITY: g/mL
MAXIMUM HEAD PRESSURE: psia SAMPLE WEIGHT: g
PENETROMETER VOLUME: mL SAMPLE+PEN+Hg WEIGHT: g
LOW PRESSURE:
EVACUATION PRESSURE: µmHg
EVACUATION TIME: min
MERCURY FILLING PRESSURE: psia
EQUILIBRATION TIME: sec
HIGH PRESSURE:
EQUILIBRATION TIME: sec
INTRUSION DATA SUMMARY
(FROM DIAMETER 0.0020 TO 1000.0000 µm)
TOTAL INTRUSION VOLUME = mL/g
TOTAL PORE AREA = sq-m/g
MEDIAN PORE DIAMETER (VOLUME) = µm
MEDIAN PORE DIAMETER (AREA) = µm
AVERAGE PORE DIAMETER (4V/A) = µm
BULK DENSITY = g/mL
APPARENT (SKELETAL) DENSITY = g/mL
POROSITY = %
STEM VOLUME USED = %
11:34:38
120286
Janaina
120286
03/30/09Argamassa
DATA3
10:16:06
POROSIMETRIA DE MERCÚRIO
PO-GT-5061
03/30/09
03/30/09
130,00
485,00
13,5335
/1
Pasta
92061707 130,00
17:22:15
5,9083 138,0000
1,6300
50
10,7900
70,0600
0,3920
4,4500
5
1,5118
15
1,6161
2,2190
27,17
32,2640
0,0486
0,0089
0,0208
70,00
0,1681
15
205
Tabela B.04 – Ficha do ensaio de porosimetria da pasta com substituição de 20% do cimento.
AUTOPORE II 9220 V3.06
SAMPLE DIRECTORY/NUMBER: Amostra nº: Tipo:
OPERATOR: LP: -
SAMPLE ID: HP: -
SUBMITTER: REP: -
PENETROMETER NUMBER: ADVANCING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER CONSTANT: µL/pF RECEDING CONTACT ANGLE: deg
PENETROMETER WEIGHT: g MERCURY SURFACE TENSION: dyn/cm
STEM VOLUME: mL MERCURY DENSITY: g/mL
MAXIMUM HEAD PRESSURE: psia SAMPLE WEIGHT: g
PENETROMETER VOLUME: mL SAMPLE+PEN+Hg WEIGHT: g
LOW PRESSURE:
EVACUATION PRESSURE: µmHg
EVACUATION TIME: min
MERCURY FILLING PRESSURE: psia
EQUILIBRATION TIME: sec
HIGH PRESSURE:
EQUILIBRATION TIME: sec
INTRUSION DATA SUMMARY
(FROM DIAMETER 0.0020 TO 1000.0000 µm)
TOTAL INTRUSION VOLUME = mL/g
TOTAL PORE AREA = sq-m/g
MEDIAN PORE DIAMETER (VOLUME) = µm
MEDIAN PORE DIAMETER (AREA) = µm
AVERAGE PORE DIAMETER (4V/A) = µm
BULK DENSITY = g/mL
APPARENT (SKELETAL) DENSITY = g/mL
POROSITY = %
STEM VOLUME USED = %
17:09:47
120287
Janaina
120287
04/27/09Argamassa
DATA3
15:48:46
POROSIMETRIA DE MERCÚRIO
PO-GT-5061
04/27/09
04/27/09
130,00
485,00
13,5335
/12
Pasta
92061707 130,00
17:20:41
5,9083 136,2500
1,8700
50
10,7900
70,0100
0,3920
4,4500
5
1,5166
15
1,6233
2,2893
29,09
37,0050
0,0429
0,0083
0,0194
85,00
0,1792
15
206
ANEXO C – ENSAIO DE REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO EM BARRAS DE
ARGAMASSA
207
Tabela C.01 – Ficha de ensaio de reação álcalis-agregado com substituição de 20% do cimento
Portland.
208
Tabela C.02 – Resultados de variação dimensional das barras de argamassa - RAA.
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