ATIVIDADES PRATICAS SUPERVISIONADAS

ITAMAR HENRIQUE RIBEIRO DOS SANTOS RA: B254610JEAN CARLO DE MORAIS RA: T180GE0HERICK RODRIGO FELIZ DI PINTO RA: B3542F6FLAVIO OLIVEIRA DE ARAUJO RA: T426GB5ANDREIA APARECIDA ATANASIO RA: B309AC5

SANTOS2014RESUMO

A substituio parcial de cimento Portland por materiais pozolnicos permite obter concretos e argamassas com propriedades diferenciadas, superiores em alguns aspectos aos produtos sem adio. Vrios so os materiais utilizados para este fim, dentre os quais destacam-se a slica ativa, a cinza volante e as argilas calcinadas. Atualmente no Brasil a slica ativa muito utilizada. Infelizmente, nem sempre este produto acessvel, quer seja pelo preo, quer seja pela disponibilidade. Neste trabalho procurou-se caracterizar uma pozolana produzida a partir da ativao trmica de uma argila caulintica extrada da plancie aluvial do Rio Paraba do Sul, no Municpio de Campos dos Goytacazes/RJ. Aps processos de moagem, queima e peneiramento, a argila desenvolve propriedades pozolnicas, associadas formao da metacaulinita (material de elevada desordem estrutural). Um programa experimental foi implementado para a comparao entre produtos com e sem adio mineral, constitudo de duas etapas: caracterizao e produo da metacaulinita; e confeco e ensaios em corpos-de-prova de concretos e argamassas. A fim de validar o potencial da argila como matria-prima para a produo de metacaulinita foram investigadas as seguintes propriedades: temperatura tima de queima; ndice de atividade pozolnica; compatibilidade cimento-superplastificante; e resistncia compresso de concretos e argamassas. Os resultados esto condizentes com a literatura, revelando incrementos de resistncia em concretos e argamassas com metacaulinita. Palavras-chave: concreto de alto desempenho, metacaulinita, aditivo mineral.

ABSTRACT

The partial replacement of Portland cement by pozzolanic materials allows toobtain concrete and mortars with superiors properties, in some aspects to the products without addition. There are many materials used to achieve this goal, such as silica fume, fly ash and calcined clays. Nowadays, the silica fume have being used a lot in Brazil. Unfortunately, due to price and availability this product is not oftenly accessible. In this work the pozzolan was characterized and produced of thermal activation of an alluvials plain kaolinite clay from Paraba do Sul River, in Campos dos Goytacazes City. After grinding, firing and sieving processes, pozzolanic properties are developed, due to metakaolinite formation, which is a material with high structural disorder. An experimental program was executed to promote a comparasion between products with and without mineral addition, constituted for two stages: metakaolinite production; and making of concretes and mortars samples. In order to validate the clays potential as a raw material for the metakaolinite production the following properties were investigated: ideal burning temperature; pozzolanic activitys index; cement-superplasticizer compatibility; and concretes and mortars compressive strain. The increases in concretes and mortars resistances with metakaolinite finding are according to literature. Keywords: high-performance concrete, metakaolinite, mineral admixture.

1. INTRODUOData de 1824 a obteno da patente do cimento , na Inglaterra, por Joseph Aspdin. A partir da, a utilizao de concreto tem sido cada vez mais difundida em todo o mundo, incrementada por estudos que resultaram no surgimento da Lei de Abrams, em 1918, que relacionou a resistncia do concreto com o seu fator gua/cimento . Atravs de dados fornecidos pela ABCP ( Associao Brasileira de Cimento Portland) [1], tem-se conhecimento de que a primeira regulamentao de obras com estrutura em concreto foi elaborada pela ABC ( Associao Brasileira de Concreto), em 1931, intitulada Regulamento para Construes em Concreto Armado. Tal regulamento contemplava concretos com fck< 12 MPa, sendo que a mxima resistncia permitida para fc28 era de 26 MPa . Historicamente, percebe-se uma evoluo nos incrementos de resistncias, em funo das necessidades, sendo a partir da adotada a denominao de concreto de alta resistncia, referindo-se queles que possuem resistncias muito mais elevadas em relao aos outros mais regularmente utilizados, denominados concretos comuns. Mundialmente, h registros de que em meados da dcada de 50, resistncias de 34MPa eram consideradas altas. Nos anos 60, j eram produzidos comercialmente concretos com resistncias entre 41 MPa e 52 MPa. No entanto, quando as resistncias compresso chegaram perto dos 60 MPa, houve um obstculo tcnico que impediu a continuao de seu incremento. Tal barreira s foi transposta com a disponibilidade de novos materiais, que tornaram vivel reduzir ainda mais o fator gua/aglomerante, uma vez que os redutores de gua disponveis, elaborados base de lignossulfonatos, haviam chegado ao seu limite. No final dos anos 60, os superplastificantes foram utilizados pela primeira vez em concretos quase simultaneamente no Japo e na Alemanha. Cabe que j havia um conhecimento prvio e at uma patente americana do desempenho de redutores de gua base de policondensados de naftaleno sulfonado desde 1938, mas seu custo era considerado muito alto e os redutores base de lignossulfonatos atendiam bem s expectativas at ento. Nos anos 80, com o desenvolvimento tecnolgico dos superplastificantes e com o aumento de sua dosagem aliados utilizao de subprodutos com propriedades pozolnicas, foi efetivamente possvel a obteno de concretos com resistncias prximas e superiores a 100 MPa, com significativa reduo de seu fator gua/cimento, sem detrimento da trabalhabilidade. Segundo Shah[2], a realidade do sculo XXI ser de resistncias em torno de 200 MPa.

2. OBJETIVO

Desta forma, o objetivo maior da pesquisa concentra-se na possibilidade de uso e aplicao dos solos argilosos do municpio para a produo de um aditivo mineral para concretos e argamassas de alto desempenho.

3. CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO O concreto de alto desempenho uma evoluo dos concretos produzidos ao longo dos anos. Um maior controle na seleo dos materiais e nas etapas de dosagem, mistura, adensamento, transporte e cura, aliado ao uso preciso de aditivos qumicos e minerais, permite a produo concreto com propriedades melhoradas. O concreto de alta resistncia, como era denominado nos anos 70, hoje definido no somente em funo de sua resistncia superior, mas principalmente destaca-se uma menor permeabilidade, maior resistncia ao desgaste e abraso, enfim, maior durabilidade. De acordo com Mehta (1996), a busca por um concreto com maior durabilidade est presente em cerca de 75% das obras em concreto de alta resistncia. O Americam Concrete Institute, atravs do Comit 201 (1994), define a durabilidade de um concreto como sua habilidade para resistir s aes atmosfricas, ataques qumicos, abraso e outros processos de deteriorizao. As aes atmosfricas referem-se aos efeitos ambientais, tais como exposio a ciclos de molhagem secagem e congelamento e descongelamento. Os processos de deteriorizao qumica incluem ataques de substncias cidas e reaes de expanso, tais como reaes de sulfatos, reaes lcali-agregados e corroso de armaduras de ao no concreto. Deve-se enfatizar que, para adquirir baixos valores de permeabilidade, necessria uma mistura densa acarretando uma maior resistncia. Ou seja, estas duas caractersticas encontram-se intimamente ligadas. Neville (1997) destaca que o concreto de alto desempenho no somente um concreto com Altas resistncias compresso, mas que tambm possui alto mdulo de elasticidade, alta densidade, baixa permeabilidade e resistncia aos ataques do meio externo. Mehta e Atcin (1990) definem o concreto de alto desempenho como um material que possui alta rigidez e estabilidade dimensional e, principalmente, baixa permeabilidade.

O uso de diversas terminologias para designar o mesmo material, tais como, concreto de alto desempenho (CAD), concreto de alta resistncia (CAR), ou at mesmo concreto de alta eficincia, tem suscitado a interpretaes controvertidas quanto ao verdadeiro potencial do m aterial, que varia geograficamente e ao longo do tempo.

Segundo Gjorv (1992), na dcada de 50, concretos com resistncia compresso de 35 MPa eram considerados concretos de alta resistncia nos Estados Unidos. Nas dcadas de 60 e 70 concretos com 50 MPa e 70 MPa, respectivamente, estavam sendo utilizados comercialmente. Atualmente, concretos com 90 MPa, 100 MPa e at 120 MPa entraram no campo da construo de edifcios altos, plataformas de petrleo e pontes, cujas resistncias foram definidas com bases slidas e garantidas com tcnicas rotineiras (Atcin e Neville, 1993). O American Concrete Institute estabelece, no ACI 363 (1991), o valor de 41 MPa (6000 psi), como limite inferior para concretos de alta resistncia, pois a prtica de dimensionamento de estruturas est fundamentada em experimentos realizados em concretos com resistncia compresso inferior a 41 MPa.

Ainda hoje, de um modo geral, a produo de concretos no municpio de Campos dos Goytacazes baseia-se em projetos calculados para uma resistncia caracterstica aos 28 dias inferior a 25 MPa. Sendo assim, possvel classificar concretos com resistncia compresso superior a 40 MPa, como concretos de alta resistncia.

3.1. APLICAO

A alta resistncia compresso e o alto mdulo de elasticidade j nas idades iniciais, baixa segregao, ausncia de exsudao so algumas das caractersticas que justificam a crescente utilizao do concreto de alto desempenho. A partir de 1950 pesquisas e obras difundiram-se por todo o mundo, com aplicaes nos diversos tipos de estruturas. Inmeros prdios, pontes, pavimentos, elementos pr-fabricados, obras martimas, dentre outros, tm sido construdos com concreto de alto desempenho. Um estudo realizado por Dal Molin e Wolf (1990) indica uma reduo de cerca de 12% do custo de um edifcio de 15 andares, ao se empregar concreto de alta resistncia (fck = 60 MPa) no lugar de um concreto convencional (fck = 21 MPa). Foram considerados os consumos de concreto, armaduras e formas, alm de gastos com a mo de obra. Outros fatores como desformas mais rpidas, ganho de rea til em virtude das menores sees das peas estruturais e possibilidade de confeco de elementos mais leves e esbeltos, podem elevar este valor de economia, justificando ainda mais seu emprego. Outra vantagem a grande durabilidade de estruturas feitas com concreto de alto desempenho. A sua baixa permeabilidade contribui para o controle de corroso e carbonatao, alm de proteger o concreto de ataques qumicos e biolgicos. Relatos de Almeida et al. (1995) ilustram o grande nmero e a diversidade das obras em concreto de alto desempenho no Brasil. Vale ressaltar a utilizao do concreto de alto desempenho em obras de recuperao e reforo estrutural, em funo, principalmente, da boa aderncia com o ao ou com outro concreto j endurecido, alm da alta fluidez que alcana sem segregao. Canovas (1988) destaca o melhor acabamento superficial alcanado com o concreto de alto desempenho como conseqncia de seu maior contedo de finos. De acordo com Atcin (1998), o concreto alcanou a resistncia e durabilidade da rocha natural, mas uma rocha que pode ser facilmente modelada, reforada com barras de ao, protendida ou ps-tendida com cabos ou misturada com qualquer tipo de fibra. 3.1.1. MATERIAIS CONSTITUINTES O concreto um material composto e suas propriedades dependem da proporo e propriedades de seus componentes, alm da interao entre os mesmos (Neville, 1997). A escolha e adequao dos materiais constituintes compem a primeira etapa na elaborao de um concreto de alto desempenho. Segundo Mehta e Monteiro (1994) a tarefa de escolha dos materiais no fcil, tendo em vista que ocorrem grandes variaes nas suas composies e propriedades fsicas e qumicas. O concreto de alto desempenho obtido atravs de uma mistura de cimento, agregados, aditivos minerais e qumicos e gua, com uma baixa relao gua/aglomerante. Atcin (1998) considera como baixos os valores menores que 0,40, baseado no fato de que muito difcil, se no impossvel, tornar trabalhvel um concreto feito com os cimentos Portland mais comumente encontrados no mercado, sem a utilizao de um aditivo superplastificante.

3.1.2. Cimento Portland O cimento Portland um material pulverulento, aglomerante hidrulico, composto basicamente de silicatos de clcio e aluminatos de clcio que misturados gua se hidratam e, depois de endurecidos, mesmo que sejam submetidos novamente ao da gua no se decompem mais. Para a fabricao do cimento so empregados materiais calcreos, como rocha calcrea e gesso, e alumina e slica, encontradas facilmente em argilas e xistos. O processo de fabricao do cimento Portland consiste essencialmente em moer a matria-prima, mistur-la nas propores adequadas e queimar essa mistura em um forno rotativo at uma temperatura de cerca de 1450C. Nessa temperatura, o material sofre uma fuso incipiente formando pelotas, conhecidas com clnquer. O clnquer resfriado e modo, em um moinho de bolas ou de rolo, at um p bem fino (geralmente menor que 75 mm), com adio de um pouco de gesso, resultando o cimento Portland largamente usado em todo mundo (Neville, 1997). A mistura e moagem das matrias-primas podem ser feitas tanto em gua quanto a seco, da a denominao dos processos de via mida e de via seca. Alguns materiais, como areia, bauxita e minrio de ferro, so adicionados como corretivos, cuja funo suprir as matrias primas de elementos que no se encontrem disponveis nas matrias primas principais. Durante a queima ocorrem inmeras reaes de estado slido entre as fases constituintes, reaes envolvendo essas fases e a parte fundida do material e, ainda, a ocorrncia de transformaes mineralgicas em funo do resfriamento, gerando os principais componentes do cimento (Tabela 2.1), que quando hidratados fornecem as principais propriedades deste material (Zampieri, 1989). A ltima etapa de fabricao do cimento Portland constitui-se no resfriamento imposto aos ndulos produzidos, sendo de grande importncia para a definio da reatividade e estabilidade das fases do clnquer. As reaes qumicas entre os silicatos e aluminatos relacionados na geram uma massa firme e resistente, Essas reaes de dissoluo e formao de novas fases ocorrem quase que instantaneamente, na medida em que se adiciona gua ao cimento Portland. De acordo com Mehta e Monteiro (1994), o C3S apresenta rpida hidratao, desprendendo uma quantidade mdia de calor, gera um gel de silicato de clcio hidratado (C-S-H) e cristais de hidrxido de clcio Ca(OH)2 (C-H). Este composto contribui para elevar a resistncia inicial da pasta endurecida e aumentar sua resistncia final. J o C2S, que desprende uma quantidade pequena de calor durante sua lenta hidratao, tambm responsvel pelo aumento de resistncia nas idades avanadas e produz um volume menor de Ca(OH)2, em comparao com o C3S. Responsvel pelas primeiras reaes de hidratao, o C3A libera uma grande quantidade de calor para formar aluminatos hidratados. O C4AF tambm se hidrata rapidamente (semelhante ao C3A) mas exerce pouca influncia sobre a resistncia mecnica da pasta. Ressalta-se que um dos primeiros avanos n o sentido de melhor compreender o processo de hidratao do cimento Portland foi, inegavelmente, a anlise em separado do comportamento exibido pelas diversas fases do clnquer em pastas hidratadas.

A princpio o cimento Portland pode ser constitudo unicamente de clnquer e de uma substncia reguladora de pega, caracterizando o que se convencionou denominar cimento Portland comum. Entretanto, ao longo do tempo, outros materiais comearam a ser utilizados em conjunto com o clnquer, constituindo os cimentos com adies. Desta forma, a ABNT define o cimento Portland em tipos e classes de acordo com os seus componentes e propriedades. A classe do cimento caracteriza sua resistncia mnima potencial aos 28 dias, sendo dividida em trs nveis: 25 MPa, 32 MPa e 40 MPa. No cimento branco utilizado um clnquer com baixos teores de xidos de ferro e mangans.

Obs.: Se a sigla do cimento estiver acrescida do sufixo RS significa que o cimento Portland resistente aos sulfatos (por exemplo: CP III 40 RS).

A Associao Brasileira de Cimento Portland (ABCP) atravs da BT-106 (1999) mostra a evoluo mdia da resistncia compresso dos diferentes tipos de cimento Portland. Para aplicao em concreto de alto desempenho, Mehta e Atcin (1990) comentam que possvel a produo com qualquer tipo de cimento, sendo 12 prefervel, no entanto, o cimento Portland comum e aqueles com elevado teor de C3S e C2S. De acordo com Neville (1997), os dois silicatos necessitam praticamente da mesma quantidade de gua para hidratao, mas o C3S produz mais que o dobro da quantidade de hidrxido de clcio, quando comparado como C2S. Isto proporciona uma menor durabilidade quanto ao ataque de guas cidas e/ou sulfatadas. O hidrxido de clcio no concreto pode reagir com um agregado cido (calcednia, por exemplo) dando origem a um silicato de clcio hidratado. Esta reao, contudo, causa um aumento de volume indesejvel. Na opinio de Howard e Leatham (1989), no h critrios cientficos fixos que especifiquem o cimento m ais adequado para o concreto de alta resistncia. Parrot (1969) indica que s necessria uma seleo criteriosa do cimento, quanto ao tipo, para concretos com uma resistncia acima de 90 MPa. O melhor cimento para concreto de alto desempenho , de acordo com o ACI 363 (1991), o que apresenta menor variabilidade em termos de resistncia. De acordo com Vieira et al. (1997) a escolha do tipo de cimento vai ser funo no s da disponibilidade de mercado mas, sobretudo, das propriedades que o concreto a ser produzido dever possuir. O autores enfatizam que, para cada situao especfica de projeto, todas as condies devero ser avaliadas detalhadamente, desde as especificaes de projeto, condies de cura e aplicao, cronograma de execuo, e o que mais se fizer necessrio para que o cimento escolhido seja o mais adequado, contribuindo, desta forma, para o aumento da vida til da estrutura de concreto. Enfim, para a escolha satisfatria do cimento Portland utilizado na produo do concreto de alto desempenho, exige-se conhecimento tcnico e cientfico deste material.

3.2. Agregado Mido A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) classifica o agregado mido em zonas (muito fina, fina, mdia e grossa), de acordo com sua composio granulomtrica, de acordo com a NBR 7211 (1983). Pode haver tolerncia de, no mximo, 5 pontos percentuais em um s dos limites marcados ou distribudos em vrios deles; Um dos principais requisitos para a escolha do agregado mido baseia-se na demanda de gua de mistura. Segundo o ACI 363 (1991), um agregado mido de partculas arredondadas e textura lisa requer menor quantidade de gua e, por esta razo, indicado para o concreto de alto desempenho. Como este concreto apresenta um alto teor de material fino (dosagem alta de cimento e uso de aditivos minerais), recomenda-se agregado mido de forma angular, mdulo de finura acima de 3,0 e dimetro mximo de 4,8 mm (ACI 363, 1991; Canovas, 1988). Dal Molin (1995) comenta que a seleo do agregado mido est condicionada ao consumo de gua, fator essencial para garantir uma relao gua/aglomerante baixa. Segundo Amaral Filho (1989), com areia natural quartzosa, bem graduada e dentro das especificaes, possvel a obteno de concretos com resistncias de at 170 MPa. Vieira et al. (1997) afirmam que os agregados midos exercem maior influncia na mistura que os agregados grados. Isto se deve ao fato de que a superfcie especfica dos agregados finos bem maior e, portanto, necessitam de mais pasta para envolver seus gros. Teores elevados de agregados midos produziro concretos mais plsticos. Por outro lado, a diminuio da quantidade de agregado mido acarreta um decrscimo no teor de pasta necessrio, reduzindo o custo final do concreto. imprescindvel aps a escolha adequada do agregado mido, que haja um rigoroso controle de qualidade, pois pequenas variaes no teor de umidade e/ou granulometria podem ocasionar mudanas significativas nas propriedades do concreto fresco e endurecido. Neville (1997) sugere que o teor de umidade seja verificado frequentemente numa obra de concreto, pois seu valor varia conforme o clima e posio de uma amostra no monte de agregado em estoque. Ainda segundo Neville (1997), quando no for possvel a utilizao de agregados naturais, deve-se atentar para a granulometria do material britado. Neste caso, obtm-se mais material menor de 75 mm, que gera perda de trabalhabilidade e um pequeno decrscimo na resistncia compresso do concreto. Enfim, deve-se procurar uma proporo tima de agregados midos e grados, de acordo com suas caractersticas de granulometria e forma, a fim de que uma mistura mais compacta seja obtida, ao menor consumo de pasta possvel, e conseqentemente, ao menor custo. 3.2.1. Agregado Grado O termo agregado grado descreve partculas maiores que 4,8 mm, responsveis por cerca de 60% do volume do concreto. Desta forma, os efeitos que este material pode gerar no concreto fresco e endurecido devem ser estudados com ateno. So consideradas areias naturais aquelas que foram reduzidas ao seu tamanho presente pela ao degagentes naturais. Em geral, estes agregados so procedentes de jazidas naturais, seja na forma de pedregulhos, seixos ou pedra britada. Rochas gneas, como granito e basalto, metamrficas como gnaisse e leptinito e sedimentares, como arenitos e calcreos, so utilizadas em todo mundo. Tambm podem ser empregados em concreto agregados de escria de alto-forno, de cinza volante e agregados reciclados (rejeitos de construo e resduos cermicos, por exemplo). De acordo com Mehta e Monteiro (1994) e Danielsen (1997) as caractersticas mais significativas dos agregados grados so: Resistncia compresso; Resistncia abraso; Mdulo de elasticidade; Massa especfica e massa unitria; Absoro; Porosidade; Composio granulomtrica, mdulo de finura e dimenso mxima; Forma e textura superficial; Substncias deletrias. A escolha do agregado grado mais complexa que a do agregado mido, pois suas propriedades fsicas, qumicas e mineralgicas afetam consideravelmente a obteno das propriedades de resistncia e durabilidade no concreto. Estudos realizados por Helland (1988), com concretos de vrias classes de resistncia, utilizando um agregado grado de boa qualidade (seixo britado), verificaram que para resistncias menores que 80 MPa o concreto se comporta como um material composto. Isto porque as fissuras se desenvolvem na pasta e na interface agregado-pasta. Para resistncias entre 80 MPa e 100 MPa a capacidade de carga do agregado e da pasta tem a mesma ordem de grandeza. Desta forma, as fissuras penetram tambm nos agregados e o material tem um comportamento homogneo. Com valores de resistncia acima de 100 MPa, o concreto adquire novamente um comportamento tpico de compsitos, sendo o agregado o componente mais frgil. Gonalves et al. (1994), verificaram em um estudo realizado com agregados rochosos da cidade do Rio de Janeiro, que o agregado grado pode vir at mesmo a restringir as propriedades do concreto. Constataram, usando gnaisse e granito, que a existncia de concretos de resistncias menores que as da argamassa e a ocorrncia exclusiva de fraturas intergranulares eram indicativos de que os agregados grados foram os limitadores das resistncias do concreto. Segundo Atcin e Neville (1993) os agregados grados menores so geralmente mais resistentes que os agregados maiores. Isto se deve ao processo de britagem, que ocorre preferencialmente em zonas potencialmente fracas na rocha matriz. Assim, quanto menor o agregado utilizado, menor a incidncia de zonas fracas. Alm disso, de acordo com Dal Molin (1995), quanto menor o agregado, menor a superfcie capaz de reter gua durante a exsudao do concreto fresco, o que propicia uma zona de transio de menor espessura e, conseqentemente, mais resistente. Almeida (1994) comenta que a alta resistncia do agregado uma condio necessria, mas no suficiente, para a produo de concreto de alto desempenho. O autor destaca a fragilidade da interface agregado-pasta. Mesmo com agregados de grande resistncia compresso, atinge-se um limite acima do qual no possvel elevar a resistncia do concreto com o fortalecimento da pasta: o concreto rompe na ligao agregado-pasta. Nos concretos de alto desempenho, comenta Nuez (1992), h uma transferncia direta de tenses entre a pasta e o agregado grado a cargas relativamente baixas. Assim, o mdulo de elasticidade do concreto fortemente influenciado pelas propriedades elsticas do agregado grado. A distribuio granulomtrica de um agregado um fator muito importante pois altera a demanda de gua de um concreto. O fator gua/aglomerante no concreto de alto desempenho deve ser o menor possvel, desta forma a quantidade de gua deve ser minimizada, para um determinado abatimento. Segundo Neville (1997) um agregado inadequado quanto a sua forma pode influenciar a trabalhabilidade da mistura e o acabameto superficial dos elementos de concreto. O comit ACI 363 (1991) demonstra que, embora agregados com formas angulares possam produzir concretos com resistncias mecnicas superiores, efeitos opostos podem surgir na demanda de gua e trabalhabilidade se a angulosidade for muito acentuada. Gomes et al. (1995) sugerem uma relao inversa entre a resistncia compresso do concreto e a abraso Los Angeles do agregado grado. Segundo os autores, quanto menor for o percentual de abraso obtido no ensaio, maior ser resistncia alcanada pelo concreto. Tal fato evidencia a influncia do agregado grado na resistncia do concreto. Frazo e Paraguassu (1998) recomendam uma anlise petrogrfica do agregado grado para identificao dos tipos de minerais, seus estados de alterao, suas granulaes e suas quantidades. Isto permite a identificao de minerais que posam vir a comprometer a durabilidade do concreto. Estudos realizados por Fonseca Silva et al. (1998), utilizando agregados de granito, calcreo e seixos rolados, indicam um aumento de 5% a 10% n a resistncia compresso de concretos em virtude da lavagem dos agregados antes da confeco do concreto. Resultados semelhantes foram obtidos por Almeida (1994).

3.3. Aditivos Qumicos A NBR 11768 (EB-1763/1992) define os aditivos como sendo produtos que adicionados ao concreto de cimento Portland em pequenas quantidades modificam algumas de suas propriedades, no sentido de melhor adequ-las a determinadas condies. De acordo com Neville (1997), o motivo do grande uso de aditivos qumicos a capacidade de proporcionar ao concreto considerveis melhorias fsicas e econmicas. Essas melhorias incluem o uso do concreto em condies nas quais seria difcil ou at mesmo impossvel utiliz-lo sem aditivos. O Comit ACI 212 (1992) lista algumas finalidades importantes para as quais os aditivos qumicos so empregados: Aumentar a plasticidade do concreto mantendo constante o teor de gua; Reduzir a exsudao e a segregao; Retardar ou acelerar o tempo de pega do concreto; Acelerar a velocidade de desenvolvimento da resistncia mecnica das primeiras idades; Retardar a taxa de evoluo de calor durante a hidratao do cimento; Aumentar a resistncia a ciclos de congelamento e descongelamento; Aumentar a durabilidade do concreto em condies extremas de exposio. Os aditivos so classificados em virtude das alteraes que c ausam nas propriedades do concreto fresco e/ou endurecido. Segundo Mehta (1996), os aditivos variam amplamente quanto composio qumica e muitos desempenham mais de uma funo; conseqentemente, difcil classific-los de acordo com as suas funes. A Tabela 2.5 apresenta a classificao de aditivos qumicos empregada no Brasil, segundo a NBR 11768 (EB-1763/1992). Tipo Classificao Tipo Classificao P Plastificante A Acelerador R Retardador PA Plastificante acelerador PR Plastificante retardador IAR Incorporador de ar SP Superplastificante SPA Superplastificante acelerador SPR Superplastificante SPA Superplastificante retardador Uma vez que a reduo da relao gua/aglomerante primordial para a obteno do concreto de alto desempenho a utilizao de aditivos redutores de gua faz-se imprescindvel. O uso de aditivos superplastificantes preponderante, uma vez que aumenta a fluidez do concreto a nveis muito elevados, sem alterar outras caractersticas, permitindo produzir, atravs da reduo da relao gua/aglomerante, concretos com alta resistncia e maior durabilidade. 3.3.1. Aditivos Superplastificantes Os superplastificantes, tambm chamados de redutores de gua de alta eficincia ou superfluidificantes, consistem de tensoativos aninicos de cadeia longa e massa molecular elevada (20000 a 30000). Quando adsorvido pelas partculas de cimento, o tensoativo confere uma forte carga negativa, a qual auxilia a reduzir consideravelmente a tenso superficial da gua circundante e aumentar acentuadamente a fluidez do sistema (Mehta e Monteiro, 1994) Os superplastificantes podem ser agrupados em quatro grandes categorias, de acordo com sua composio qumica (Ramachandran, 1984; Bucher, 1988; Atcin et al., 1994 a): Condensados sulfonados de melamina-formaldedo; Condensados sulfonados de formaldedo-naftaleno; Condensados de lignossulfonatos modificados; Outros, como steres de cido sulfnico e steres de carboidratos. Atualmente as duas primeiras categorias mencionadas so mais largamente utilizadas, pois apresentam maior eficincia como redutores de gua e menor incidncia de efeitos secundrios (Atcin, 1998; Sponholz, 1998). O principal efeito das cadeias longas do superplastificante, segundo Neville (1997), o de ficarem adsorvidas nas partculas de cimento, conferindo-lhes uma carga altamente negativa de modo que elas passam a se repelir. Isso provoca defloculao e disperso das partculas de cimento. A melhoria resultante da ao do superplastificante pode ser aproveitada de dois modos distintos. Permite para a mesma relao gua/aglomerante e o mesmo teor de gua na mistura um aumento considervel da trabalhabilidade do concreto, mantendo a mistura coesiva. Outra forma, seria para obter concretos com trabalhabilidade normal, mas com uma resistncia extremamente alta, devido a uma substancial reduo da relao gua/aglomerante. A defloculao se deve reduo das foras de atrao entre partculas com cargas opostas. J a disperso ocorre pela introduo da fora repulsiva entre partculas, devido alta carga negativa conferida s partculas de cimento pela adsoro do aditivo. Quanto maior a adsoro melhor ser a disperso das partculas de cimento e mais homognea ser a microestrutura da pasta.

De acordo com Huynh (apud Jiang et al., 1998) a reologia do concreto de alto desempenho pode ser afetada por parmetros relativos ao cimento, ao superplastificante e a interao entre eles, dentre os quais os mais significativos so: Composio qumica do cimento, especialmente a quantidade de C3A e lcalis; Finura do cimento Portland; Quantidade e tipo de sulfato de clcio no cimento; Natureza qumica e massa molecular do superplastificante; Grau de sulfonatao do superplastificante; Dosagem e mtodo de adio mistura do superplastificante. Os aditivos superplastificantes interagem com o C3A, que o primeiro componente do cimento a hidratar-se, e sua reao controlada pelo sulfato de clcio, produto adicionado ao clnquer para controlar o tempo de pega do cimento. Uma certa quantidade de aditivo necessria durante a mistura para obter a trabalhabilidade desejada, no entanto, imprescindvel que o superplastificante no seja totalmente fixado pelo C3A. Se a fixao ocorrer porque ons sulfatos no foram liberados a tempo de reagirem com o C3A (Tagni-Hamou e Atcin, 1993). Quando os ons sulfatos so liberados vagarosamente, o cimento e o aditivo superplastificante so ditos incompatveis. O problema da incompatibilidade entre cimento e superplasticante pode tambm existir no concreto convencional, mas muito mais acentuado no concreto de alto desempenho (Sponholz, 1998). Isto devido a menor quantidade de gua disponvel para receber os ons sulfatos no concreto de alto desempenho e a alta dosagem de cimento, proporcionando mais C3A mistura. A quantidade de superplastificante necessria para obteno de uma pasta com fluidez definida aumenta com a rea especfica do cimento Portland. Quanto mais fino o cimento, mais superplastificante requerido para obter dada trabalhabilidade. As molculas do superplastificante podem ser adsorvidas no C3S. Atcin et al. (1987) observaram que, com um aumento na dosagem de superplastificante, o desenvolvimento do calor de hidratao retardado. Este fenmeno de adsoro foi demonstrado pela observao direta de um superplastificante marcado com enxofre atravs de estudos conduzidos por Onofrei e Gray apud Atcin (1998). De acordo com Neville (1997), um cimento ideal para concreto de alto desempenho, do ponto de vista reolgico, no deve ser muito fino (superfcie especfica menor que 400 m2/kg) e deve apresentar um teor muito baixo de C3A, cuja atividade facilmente controlada pelos ons sulfato provenientes da dissoluo dos sulfatos do cimento Portland. Um estudo realizado por Chan et al. (1996) mostra a variao no comportamento de quatro superplastificantes em concretos com abatimento entre 150 e 200 mm em funo da reduo da relao gua/cimento. De acordo com base de melamina e naftaleno so mais eficientes em baixos valores de relao gua/cimento. Geralmente, a consistncia do concreto diminui com o aumento da dosagem de superplastificante at um valor, alm do qual, passa a ser pequeno o efeito. Essa a dosagem tima (Neville, 1997). Estudos de Kumar e Roy (1986) revelam que o uso de superplastificante em pastas de cimento, sujeitas a diferentes mtodos de cura, levam a um decrscimo do volume total de poros e ao refinamento da estrutura de poros das pastas hidratadas. A mesma concluso obtida por Khatib e Mangat (1999). O refinamento dos poros, alm da reduo de seu volume, diminui a permeabilidade e aumenta a resistncia, permitindo a obteno de concretos muito mais durveis. Vale ressaltar, que o processo denominado refinamento dos poros a transformao de um sistema contendo grandes vazios capilares em um sistema composto de numerosos poros mais finos. O superplastificante tem maior eficincia quando colocado na mistura alguns minutos aps a gua de amassamento. A Figura 2.6 (Collepardi apud Dal Molin, 1995) mostra o efeito de um aditivo a base de naftaleno no abatimento de um concreto, onde se observa um aumento de cerca de 100% no abatimento inicial quando a colocao do aditivo retardada em 1 minuto. O comportamento reolgico em traos com baixa relao gua/aglomerante no definido pelas especificaes do superplastificante e do tipo de cimento Portland. Faz-se, portanto, necessrio experiment-los e verificar como se comportam frente aos complexos fenmenos qumicos envolvidos (Atcin et al., 1994 a). Vrios mtodos so empregados para avaliar a compatibilidade aditivo cimento e a dosagem tima de superplastificante. Dentre os mais utilizados esto: mtodo de Kantro ou miniabatimento (Kantro, 1980; Bucher, 1988; Neville, 1997) e mtodo do cone de Marsh (Neville, 1997; Atcin, 1998; de Larrard, 1999). A Figura 2.7 (Atcin, 1988) mostra os resultados do ensaio de miniabatimento para duas combinaes de cimento-superplastificante, uma compatvel e outra incompatvel.

3.3.2. gua A gua introduzida no concreto como um de seus componentes tem duas funes. Uma parte, denominada gua de amassamento, contribui para garantir uma trabalhabilidade adequada. A outra permite o desenvolvimento das reaes qumicas no concreto, tanto de hidratao do cimento Portland, quanto reaes pozolnicas com os aditivos minerais e/ou constituintes do cimento empregado. Segundo o ACI 363 (1991), os mesmos requisitos de qualidade exigidos para gua de concretos convencionais devem ser cumpridos no concreto de alto desempenho. De acordo com Neville (1997), guas potveis, ligeiramente cidas, no so prejudiciais ao concreto. 4. DOSAGEM DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO A dosagem atravs do qual so determinadas as propores dos materiais constituintes necessrias para a produo de um concreto que atenda a determinadas propriedades pr-fixadas. Estas propriedades so, em geral, resistncia mecnica, durabilidade e trabalhabilidade. Segundo Helene e Terzian (1992) a dosagem pode ser entendida como o proporcionamento adequado dos materiais constituintes, com o atendimento das seguintes condies principais: Exigncias de projeto; Condies de exposio e operao; Tipo de agregado disponvel economicamente; Tcnicas de execuo; Custo. Para Neville (1997) os fatores bsicos a serem considerados na dosagem do concreto esto representados na Figura 2.8. A seqncia de decises tambm mostrada at se chegar quantidade de cada material constituinte por betonada. O autor comenta ainda que a trabalhabilidade pode ser controlada por um teor adequado de superplastificante e o teor de gua pode ser fixado a partir da relao gua/cimento para a obteno de uma certa resistncia. Para Mehta e Monteiro (1994) o proporcionamento de materiais mais uma arte que uma cincia, tendo em vista a complexidade de fatores envolvidos, os quais exigem um amplo conhecimento das propriedades do concreto. Rougeron e Atcin (1994) compartilham desta opinio, porm destacam que os princpios bsicos para o proporcionamento do concreto devem ser bem conhecidos, e a tecnologia atual oferece muitos meios para a sua obteno. Diversos mtodos tm sido propostos e utilizados na dosagem e na quantificao do concreto de alto desempenho, dentre os quais: de Larrard (1990); Mehta e Atcin (1990); ACI 363 (1993); Rougeron e Atcin (1994); Domone e Soutsos (1994); Day (1996); OReilly (1998); Bharatkumar et al. (2001). Atcin (1998) comenta que a diversidade de trabalhos sobre dosagem resulta do fato do concreto estar se tornando um material mais complexo do que uma simples mistura de cimento, agregados e gua, e cada vez mais difcil predizer suas propriedades teoricamente. Carino e Clifton (1991) enfatizam a maior complexidade proporcionalmente de materiais para o concreto de alto desempenho, quando comparado com mtodos tradicionais de dosagem de concretos convencionais (20 MPa a 40 MPa). O uso de materiais pozolnicos em combinao com o cimento Portland freqente. Os agregados devem ser cuidadosamente selecionados para a obteno de alta resistncia e/ou alto mdulo de elasticidade. Aditivos qumicos so necessrios para garantir a trabalhabilidade do concreto e elevar sua durabilidade. OReilly (1998) comenta que um dos objetivos fundamentais de um processo de dosagem criar uma metodologia que leve em conta as condies prprias de cada lugar e os recursos materiais disponveis, para atingir caractersticas pr-definidas, sem, obviamente, elaborar regras gerais de aplicao do concreto.

4.1. PROCESSANDO O CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO De acordo com o ACI 363 (1991) os meios normalmente utilizados para a produo do concreto de alto desempenho so semelhantes aos utilizados nos concretos usuais. Entretanto, a escolha e o controle dos materiais so mais crticos para o concreto de alto desempenho, na medida em que a relao gua/aglomerante baixa. Atcin (1998) comenta que a participao do concreto de alto desempenho no mercado ainda muito pequena, razo pela qual no se justifica o uso de tcnicas diferenciadas para a produo, o transporte e o seu lanamento, exceto em aplicaes especiais. 4.2. Mistura O concreto de alto desempenho pode ser produzido tanto na obra quanto em usinas concreteiras. Devem ser observados, no entanto: o tipo de balana utilizada para cada material, a umidade dos agregados, as condies climticas do local de concretagem, o tipo de misturador e o tempo mistura (ACI 363, 1991). De acordo com Atcin (1998), o tempo de mistura usualmente maior para o concreto de alto desempenho do que para concretos usuais. Devido a diversidade dos materiais empregados n a confeco de um concreto difcil formular regras especficas para a mistura. A introduo do superplastificante na mistura deve ser tambm avaliada para obter a maior eficincia (vide item 2.2.4). 4.3. Transporte O transporte do concreto deve ser efetuado o mais rpido possvel a fim de minimizar os efeitos de enrijecimento e perda de trabalhabilidade. O mtodo e equipamento utilizados devem levar em conta aspectos econmicos e tcnicos de forma a assegurar que o concreto no ir segregar-se. As condies de uso, os materiais utilizados, o acesso a obra, a capacidade requerida, o tempo de entrega e as condies climticas, so alguns fatores que interferem na escolha do mtodo e equipamento adotado para o transporte. O principal problema enfrentado durante o transporte do concreto de alto desempenho a perda de consistncia ou fluidez com o tempo. Isto resolvido com dosagens repetidas de aditivos superplastificantes ou com o uso de aditivo retardador de pega. A utilizao de dosagens sucessivas de superplastificantes deve ser utilizada com cautela com relao a segregao do concreto (Mehta e Monteiro, 1994). Testes de compatibilidade entre o aditivo retardador e superplastificante devem ser efetuados para assegurar o mximo tempo possvel da trabalhabilidade requerida em projeto (Costenaro e Isa, 2000). 4.3.4. Lanamento O lanamento do concreto de alto desempenho pode ser realizado segundo os mtodos tradicionalmente usados, como linhas de bombeamento, guindastes, caambas e correias transportadoras. O lanamento, em geral, mais simples quando comparado com concretos usuais, devido a maior trabalhabilidade do concreto de alto desempenho, promovida pelo uso de superplastificantes e aditivos minerais. 4.3.5. Adensamento A finalidade do adensamento alcanar a maior compacidade possvel da massa de concreto. O ACI 363 (1991) recomenda que a vibrao mecnica interna seja utilizada para concreto de alto desempenho. Usualmente o concreto de alto desempenho apresenta um abatimento alto. Acredita-se ento que no h necessidade de vibrao intensa. Porm devido sua consistncia viscosa e alta coeso, grandes bolsas de ar e bolhas ficam aprisionadas e devem ser eliminadas pelo adensamento (Atcin, 1998). Mehta (1996) destaca que a vibrao adequada faz com que o excesso de gua na mistura seja levado para a superfcie onde perdido por evaporao.

4.3.6. Cura A cura, um dos procedimentos mais crticos na confeco de um concreto, tem como funo principal manter a umidade da mistura durante o perodo de hidratao dos materiais cimentcios, alm de minimizar a retrao. A cura em concreto de alto desempenho altamente recomendada em funo da baixa relao gua/aglomerante e alto teor de materiais cimentcios, sendo essencial para garantir a durabilidade adequada de superfcies expostas, desenvolvimento das resistncias mecnicas e controle da fluncia e retrao. Sabe-se que a falta de uma cura adequada pode influir na qualidade final do concreto, independente dos cuidados com preparo, transporte, lanamento e adensamento. As adies minerais trazem como conseqncia o refinamento dos poros da pasta de cimento e da zona de transio por meio de suas aes de densificao e de atividade pozolnica (Mehta e Monteiro, 1994). Desta forma, o concreto de alto desempenho pode alcanar uma estrutura porosa descontnua e de baixa permeabilidade com poucos dias de hidratao, reduzindo o tempo de cura quando comparado com o concreto convencional. Atcin (1998) considera 7 dias como um perodo suficientemente longo para reduzir drasticamente a retrao do concreto. Em todo caso, conclui o autor, a cura com gua nunca deve ser inferior a 3 dias. Ramezanianpour e Malhotra (1995) estudaram o comportamento de diferentes concretos com adies minerais (escria de alto-forno, cinza volante e slica ativa), com relao gua/aglomerante de 0,50, em diferentes tipos de cura: cura mida aps desmoldagem; cura a temperatura ambiente; cura a temperatura ambiente aps 2 dias de cura mida; e cura a temperatura de 38oC com umidaderelativa do ar de 65%. Os concretos com cura mida apresentaram, aps 180 dias, melhores resultados de resistncia compresso, permeabilidade e penetrao de cloretos. J os concretos que no receberam cura aps desmoldagem foram os que mostraram piores desempenhos nas propriedades verificadas. Vrios autores (Atcin et al., 1994 b; Agostini e Nunes, 1996; Neville, 1997) afirmam que a cura do concreto de alto desempenho com imerso em gua produz melhores resultados do que o envolvimento com cobertores plsticos. Mas o tipo de cura adotado depende de inmeros fatores, como por exemplo, o tamanho e tipo de elemento estrutural a ser curado.

4.4. Controle de Qualidade O controle de qualidade fundamental para assegurar o alto desempenho do c oncreto na estrutura. A escolha criteriosa dos materiais e procedimentos de execuo j foi destacada nos itens anteriores. A NBR 16655 (1996) fixa as condies exigveis para o preparo, controle e recebimento do concreto. A determinao da consistncia do concreto pelo abatimento do troco de cone (slump test) e a ruptura de amostras para obteno da resistncia compresso so os parmetros mais utilizados no controle de um concreto. O tamanho e forma dos corpos-de-prova influenciam na resistncia determinada. No Brasil so utilizados basicamente moldes metlicos cilndricos medindo150 mm de dimetro por 300 mm de altura e de 100 mm x 200 mm. Com o advento do concreto de alta resistncia foi conveniente reduzir as dimenses do tradicional cilindro de 150 mm x 300 mm, tendo em vista a sua adequao s cargas mximas das prensas hidrulicas utilizadas normalmente. Por exemplo, para romper um concreto de 50 MPa numa prensa de ensaio, utilizando corpos-de-prova de 150 mm x 300 mm, necessria uma fora de 880 kN, aproximadamente.

O uso de corpos-de-prova cilndricos de 100 mm x 200 mm, afirmam Valois (1994) e Ferrari et al. (1996), facilita e agiliza o controle de resistncia, tornando o processo mais econmico, sem prejuzo nos resultados. Estudos de Agnesini e Silva (1994) indicam a utilizao de corpos-de-prova de 75 mm x 15032 mm para concretos com dimetro mximo do agregado de 9,50 mm (microconcretos) e, para concretos com brita 1 (Dmax 19,0 mm), o emprego de cilindros de 100 mm x 200 mm recomendado. Vrios autores sugerem uma correlao entre os valores de resistncia obtidos para amostras de 100 mm x 200 mm e 150 mm x 300 mm. Moreno (1990) encontrou valores de resistncia 1% maiores para os corpos-de-prova de 100 mm x 200 mm. Neville (1997) afirma que dimenses de 100 mm x 200 mm tendem a apresentar valores de resistncia e de desvio padro um pouco maiores do que os de 150 mm x 300 mm.

No entanto este valor deve ser pequeno, provavelmente na ordem de 3%. De acordo com um estudo realizado por Giammusso et al. (2000), existe uma equivalncia entre os resultados dos ensaios com corpos-de-prova com dimenses 150 mm x 300 mm e 100 mm x 200 mm. Quando realizado o ensaio de compresso o prato da prensa entra em contato com a superfcie do topo do corpo-de-prova que, em virtude do processo de moldagem, apresenta imperfeies e no perfeitamente plana.

Nessas circunstncias, surgem concentraes de tenses e a resistncia diminuda (ACI 363, 1991, Neville, 1997). Para evitar este problema essencial que as superfcies sejam planas. O capeamento dos topos com argamassa de enxofre ou de cimento, o esmerilhamento das faces e o uso de capeamentos no aderentes, como placas de neoprene e caixa de areia, so os meios utilizados para tal finalidade. O capeamento com argamassa de enxofre (enxofre com cimento, areia quartzosa moda ou argila calcinada), desde que sua espessura seja menor que 2,0 mm, pela facilidade de aplicao, baixo custo, boa aderncia e elevada resistncia nas primeiras horas de idade, tem sido o mtodo mais utilizado nos ensaios de compresso axial (Bucher e Rodrigues, 1983). Neville (1997) afirma que o capeamento com mistura de enxofre satisfatrio para concretos com resistncia de at 100 MPa. Segundo Bucher e Rodrigues (1983), no h restrio para o uso do enxofre para nveis de resistncia compresso de at 60 MPa.

O ACI 363 (1991) estabelece que com uma espessura de 1,5 mm a 3,0 mm, o concreto com uma resistncia menor que 69 MPa pode ser capeado com argamassa de enxofre. Acima deste valor, o esmerilhamento o processo indicado.

4.5. ADITIVOS MINERAIS Apesar das qualidades e do uso generalizado do cimento Portland, vrias pesquisas tm sido desenvolvidas com intuito de reduzir o consumo energtico de fabricao dos cimentos e adequao do produto s diversas solicitaes do mercado. Neste contexto, a incorporao de adies ativas ao cimento Portland vem assumindo grande importncia em todo mundo. Estes aditivos minerais so materiais silicosos ou s lico-aluminosos que, isoladamente, possuem pouca ou nenhuma propriedade aglomerante. Entretanto, quando finamente modos e em presena de gua, reagem com o hidrxido de clcio temperatura ambiente, para formar compostos com propriedades aglomerantes (Saad et al., 1983 a; Malhotra e Mehta, 1996; NBR 12653, 1992). Os aditivos minerais podem ter origem natural ou artificial. Os materiais pozolnicos naturais mais comumente encontrados so: cinzas vulcnicas, terras diatomceas, pumicita, opalina, micas e calcednias. Com exceo das terras diatomceas, formadas basicamente por esqueletos de diatomceas, as demais pozolanas tm origem de rochas vulcnicas. Os aditivos minerais artificiais mais utilizados e estudados so: argilas calcinadas, cinzas volantes, escrias de alto-forno, cinza de casca de arroz e a slica ativa. Estes materiais geralmente so subprodutos industriais ou agrcolas exigindo, desta forma, pouco ou nenhum beneficiamento. A incorporao destes rejeitos contribui para a preservao do meio ambiente atravs do seu reaproveitamento. A NBR 12653 (1992) classifica os aditivos em trs grupos distintos conforme apresentado na Tabela 3.1. Esta classificao est baseada exclusivamente na sua origem, no abrangendo pozolanas altamente reativas como a slica ativa e a cinza de casca de arroz.

Basicamente, as vantagens obtidas pelo uso de aditivos minerais em substituio ao cimento em argamassas e concretos so: Aumento da resistncia mecnica; Diminuio do calor de hidratao; Aumento da trabalhabilidade; Aumento da resistncia ao ataque cido; Aumento da durabilidade por inibio da reao lcali-agregado. Alguns aspectos peculiares da reao pozolnica devem ser observados. A combinao do hidrxido de clcio com a pozolana leva formao de compostos ligantes adicionais, de caractersticas similares s daqueles decorrentes da hidratao direta dos gros de clnquer, proporcionando uma estrutura mais compacta e qumica e mecanicamente mais resistente do que a exibida pelo cimento Portland sem adies (Zampieri, 1989). A reao pozolnica uma reao lenta, pois necessita da formao prvia do hidrxido de clcio e, desta forma, a taxa de liberao de calor e o desenvolvimento da resistncia so lentos. A Figura 3.1 mostra o efeito da substituio do cimento por uma pozolana natural da Itlia no calor de hidratao de um concreto (Massazza e Costa, 1978). A reduo do calor de hidratao evita o surgimento de fissuras trmicas.

Os efeitos benficos da utilizao de pozolanas em concretos no se limitam reao pozolnica. Existe tambm um efeito fsico que advm da capacidade das pequenas partculas deste material se posicionarem nos vazios entre partculas de cimentos, quando elas esto bem defloculadas na presena de superplastificante, e na interface agregado-pasta. Este efeito conhecido como efeito microfler (Rosenberg e Gaidis, 1989). A incorporao de materiais finamente divididos geralmente aumenta a trabalhabilidade do concreto fresco, apontam Mehta e Monteiro (1994), por reduzir o tamanho e o volume de vazios. Este refinamento dos poros, reduz a permeabilidade do concreto e, aliado a reduo de sua alcalinidade, contribui para a durabilidade da estrutura, principalmente quando exposta a ataques qumicos. O controle da expanso lcali-agregado vrios teores de pozolana foram adicionados ao concreto (Mehta, 1981). Monteiro et al. (1997), utilizando diferentes aditivos minerais em substituio parcial do cimento Portland, afirmam que altos nveis de substituio por cinza volante reduzem significativamente a expanso, enquanto que, para elevados teores de escria de alto-forno no concreto, a reao lcali-agregado praticamente inexistente. Algumas normas, recomendaes e especificaes ditam parmetros fsicos, qumicos ou mecnicos com o intuito de assegurar que o material seja qualificado como pozolnico. Diversos estudos (Isaia e Helene, 1994; Malhotra, 1996; Mehta apud Gava, 1999; Gava, 1999) apresentam severas crticas em relao a essas exigncias, pois so restritivas e inibidoras, devido a falta de correlao entre as caractersticas fixadas e as propriedades desejadas para o concreto. Para tais autores, os valores impostos para a soma dos xidos (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) no garantem que a pozolana ir desenvolver propriedades cimentantes. Por outro lado, h um consenso entre os pesquisadores sobre o fato do desempenho dos aditivos minerais estar ligado a sua reatividade, isto , ao teor de material amorfo, e principalmente a finura. O aumento da quantidade de partculas finas (aumento da superfcie especfica) desempenha um papel preponderante m ediante o efeito de nucleao das partculas de cimento, propiciando maior quantidade de locais para hidratao dos compostos. Segundo Calleja (1983), a pozolana, para desenvolver compostos com atividades cimentantes, dever ser moda at obter uma superfcie especfica maior do que a do clnquer, considerando o resduo na peneira de 45 mm como o parmetro mais importante a ser analisado durante a avaliao de uma pozolana. A influncia da finura da pozolana tem sido reportada em vrios artigos especficos; tal comportamento todavia bastante previsvel, uma vez que ao se incrementar a finura tem-se consequentemente um aumento da rea de reao do material. Para utilizao em concreto de alto desempenho a uniformidade e a compatibilidade com outros aditivos devem ser verificadas, para assegurar o mximo desempenho. De acordo com Isaia e Helene (1993) h uma tendncia atual em conjugar os efeitos benficos e especficos de diferentes aditivos minerais para incrementar as propriedades do concreto e sua durabilidade. Ao empregar a slica ativa em conjunto com a cinza volante, por exemplo, aglutina-se a alta reatividade da primeira com a melhoria que o segundo proporciona na reologia do concreto fresco. A seguir so discutidos, sucintamente, aspectos relativos obteno e principais propriedades dos aditivos minerais empregados neste trabalho: argila caulintica calcinada e modo e slica ativa. Alguns aspectos relativos cinza volante, escria de alto-forno e cinza de casca de arroz encontram-se descritos no Anexo A. 5. ARGILA CALCINADA Um solo argiloso pode adquirir propriedades pozolnicas quando submetido a um processo de ativao trmica adequado e finamente modo. A utilizao de argilas calcinadas como pozolanas ocorre h mais de vinte sculos e anterior ao uso do cimento Portland. As matrias-primas empregadas devem conter um elevado percentual de argila em sua composio, uma vez que a atividade pozolnica aumenta com o teor de argilominerais (Murat, 1883 a; Zampieri, 1989; Souza Santos, 1992 a; He et al., 1995 a).

Argila o material natural de granulao fina, constituda essencialmente por argilominerais. O termo argila usado ainda para designar a frao granulomtrica de um sedimento inferior a 2 mm ou 5 mm. Os solos argilosos utilizveis como matria-prima podem ser caulinticos e montmorilonticos (Souza Santos, 1966; Souza Santos, 1992 a; Andriolo, 1999), muito embora, outros argilominerais utilizados, como ilita, sepiolita e mica, apresentem resultados satisfatrios como adies ativas em concretos e argamassas (Ambroise et al., 1985; He et al., 1995 a; He et al., 1995 b). De acordo com Lea apud Kihara e Shukuzawa (1982), a composio qumica de argilas utilizadas para pozolanas geralmente apresentam valores de SiO2 entre 50% e 65% e Al2O3 entre 17% e 38%.

Em geral, as propriedades de concretos contendo pozolanas, preparadas a partir de argilas, variam em funo dos seguintes fatores: Composio qumica e mineralgica do solo argiloso; Temperatura de queima e tempo de exposio; Processamento da pozolana (moagem e peneiramento). A alta atividade pozolnica da argila calcinada atribuda aos compostos finamente modos amorfos e de elevado grau de desordem, produzidos pela desidroxilao dos argilominerais. Logo, a temperatura de queima tem enorme influncia sobre a reatividade da pozolana. Para argilas caulinticas a atividade pozolnica ocorre, em geral, entre temperaturas de 500oC e 900oC (Souza Santos, 1966; Souza Santos; 1989; Salvador, 1995). A ilita, entretanto, adquire alta reatividade a partir de 900oC (He et al., 1995 b; Kihara e Shukuzawa, 1982). A Figura 3.3 apresenta os resultados de ensaios de resistncia compresso em argamassas contendo diferentes argilascalcinadas (He et al., 1995 a), com suas respectivas temperaturas timas de ativao, isto, temperaturas onde desenvolvem a mxima atividade pozolnica. De acordo com Souza Santos (1966), todas as pozolanas produzidas a partir de argilas calcinadas necessitam de moagem at finura suficiente para desenvolverem mais satisfatoriamente a atividade pozolnica.

Resistncia compressoaos 28 dias (MPa) caulinta ilitamontmorilonita-Na mica/esmectitasepiolita argamassa - 100% cimentocimento : pozolana : areia - 70 : 30 : 300 (em massa)consistncia - 100% flow (ASTM flow table) Resistncia compresso aos 28 dias de argamassas contendo diferentes argilas calcinadas como adies ativas (He et al., 1995 a). Os valores indicados sobre as barras correspondem s temperaturas timas de queima, em graus centgrados, para cada argilomineral. No Brasil, as pozolanas de argilas calcinadas tm merecido pouca ateno dos pesquisadores, muito embora no se possa deixar de registrar os excelentes estudos desenvolvidos pelos pesquisadores ligados diretamente s grandes barragens brasileiras que utilizaram este material em sua construo (Scandiuzzi e Andriolo, 1981; Saad et al., 1983 a; Saad et al., 1983 b; Zampieri, 1989). Igualmente relevantes foram as iniciativas patrocinadas pelas fbricas brasileiras de cimento Portland e pela Associao Brasileira de Cimento Portland (Zampieri, 1989). Na Tabela 3.2, extrada de Saad et al. (1983 b) so apresentados exemplos de obras em barragens, onde possvel se observar o uso intenso de argila calcinada como pozolana. 5.1. Metacaulinita Dentre todos os solos argilosos, os caulinticos so os mais comuns, e portanto, amplamente utilizados para a obteno de pozolanas. Inmeros so os trabalhos de pesquisa sobre o potencial e a influncia em concretos e argamassas da metacaulinita (solo caulintico calcinado). Estudos realizados por Murat (1983 b), de Silva e Glasser (1992), Caldarone et al. (1994) e Zhang e Malhotra (1995) apontaram para a elevada atividade pozolnica e excelente potencial de utilizao da metacaulinita como aditivo mineral para a produo de concretos de alto desempenho, com resultados similares aos obtidos em concretos com slica ativa. Saad et al. (1983 b) destaca a grande utilizao desta pozolana nas dcadas de 60 e 70 na construo de algumas grandes barragens no Brasil, substituindo cerca de 30%, em volume, de cimento para concretos massa e cerca de 20% para concretos estruturais. A desidroxilao da caulinita ocorre conforme a Equao (3.4), em torno de 500oC. A fase metacaulinita, contendo slica e alumina em elevado estado de desordem responsvel pela atividade qumica. Havendo uma persistncia na queima para temperaturas acima de 900oC ocorre formao de novos compostos cristalinos estveis, de menor superfcie especfica, ocasionando, portanto, uma queda considervel na atividade da pozolana (Salvador, 1985; Souza Santos, 1989). De acordo com Souza Santos (1966) A terminologia metacaulim tambm utilizada para designar pozolanas produzidas a partir de argilas predominantemente caulinticas. lcito concluir que a componente das argilas caulinticas responsvel pela atividade pozolnica a metacaulinita. De acordo com Wild et al. (1996 a), a substituio parcial de cimento Portland por metacaulinitas ocasiona, devido ao efeito microfler, um acrscimo imediato na resistncia do concreto, j verificado nas primeiras 24 horas, e um efeito posterior devido ao pozolnica, que atinge o seu mximo entre 7 e 14 dias. Estudos realizados por Curcio et al. (1998) com quatro diferentes tipos de metacaulim, alm de slica ativa, em substituio parcial de 15% da massa de cimento, em argamassas de alto desempenho, revelaram a influncia da finura do aditivo na resistncia compresso. A Figura 3.4 ilustra os resultados obtidos, onde observa-se que, nas idades inicias, as argamassas contendo os metacaulins de maior superfcie especfica (1, 2 e 3), apresentam valores de resistncia superiores aos obtidos para as argamassas de referncia e contendo slica ativa Mesmo para idades avanadas, as amostras com metacaulim e slica ativa apresentam valores de resistncia similares. Resultados semelhantes foram obtidos em concreto por Zhang e Malhotra (1995) e Wild et al. (1996 a).

Mesmo com todas as melhorias provenientes do uso da metacaulinita em concretos e argamassas, sua utilizao no to freqente quando comparada com outras pozolanas, como slica ativa e cinza volante. De acordo com Palomo et al. (1999) tal fato se deve ao alto custo relativo de processamento deste aditivo. O crescente de uso de resduos da indstria cermica poder vir a mudar este quadro, j que trariam uma substancial reduo no custo. Vrias pesquisas apontam para esta utilizao (Wild et al., 1996 b; Baronio e Binda, 1997; Ay e nal, 2000; Mostafa et al., 2001; OFarrell et al., 2001; Cordeiro et al., 2001). 5.2. SLICA ATIVA A slica ativa sub-produto do processo de fabricao de do silcio metlico ou ligas de ferro-silcio em grandes fornos eltricos a arco voltaico. O silcio metlico produzido pela reduo do quartzo em presena de carvo (e de ferro para a produo das ligas) em temperaturas de aproximadamente 2000oC. Durante o processo o monxido de silcio (SiO) se desprende na forma de gs, se oxida e se condensa na forma de partculas esfricas extremamente pequenas de slica amorfa (SiO2). O material ento removido por filtrao dos gases de exausto em filtros manga e possuem um dimetro mdio da ordem de 0,1 mm (cerca de 100 vezes menor que o dimetro mdio das partculas de cimento) e superfcie especfica da ordem de 20000 m2/kg (ACI 226, 1987; Lewis, 1996; Neville, 1997; NBR 13956, 1997). O elevado teor de SiO2 amorfo, a forma esfrica das partculas e grande finura apresentada pela slica ativa faz com que este material apresente uma excelente atividade pozolnica, e consequentemente timo desempenho na confeco de concretos de alto desempenho. Essa alta reatividade possibilita a formao de silicato de clcio hidratado adicional, que o principal responsvel pela resistncia do concreto, como j foi abordado anteriormente. A adio de slica ativa ao concreto interfere na movimentao das partculas de gua em relao aos slidos da mistura, reduzindo ou eliminando o acmulo de gua livre que normalmente fica retido sob o agregado. Alm disso, a slica ativa preenche os vazios deixados pelo cimento prximos superfcie do agregado, interferindo no crescimento e no grau de orientao dos cristais d e hidrxido de clcio junto ao agregado. A ao desses fatores em conjunto com a (devido atividade pozolnica) proporciona uma melhora significativa na zona de transio pasta-agregado, refletindo num aumento de desempenho do concreto tanto sob o ponto de vista de resistncia como de durabilidade (Dal Molin, 1995). O uso de slica ativa no concreto aumenta a demanda de gua (ACI 363, 1991). Isto se deve a sua elevada superfcie especfica, aliada possibilidade de formao de grumos de partculas. Desta forma, torna-se imprescindvel a utilizao de aditivos redutores de gua, para garantir, mesmo com relaes gua aglomerante baixas, um concreto com trabalhabilidade satisfatria. Atcin (1998) comenta que devido ao tamanho reduzido de suas partculas, a adio de slica ativa reduz drasticamente tanto a exsudao quanto a segregao no concreto. A Figura 3.10, apresentada por Dal Molin (1995), mostra os resultados do estudo de Bilodeau, onde possvel observar uma reduo da taxa de exsudao superior a 90% quando se substitui 10% da massa de cimento por slica ativa.

6. DEFINIO DA MATRIA-PRIMA A escolha da metacaulinita como pozolana deve-se principalmente disponibilidade de jazidas argilosas em Campos dos Goytacazes, oriundas do transporte e acmulo de sedimentos na plancie aluvionar do Rio Paraba do Sul. Neste contexto, duas amostras, denominadas de amostra 1 e amostra 2, foram coletadas de jazidas distintas, nas localidades de Goytacazes e Donana, respectivamente. Esses solos, aps caracterizao granulomtrica e mineralgica, por difratometria de raios-X, foram processados e comparados, levando-se em conta, o ndice de atividade pozolnica com cimento Portland (NBR 5752, 1992). A amostra 1 foi retirada de perfil a 3,0 m da superfcie, enquanto a amostra 2 estava a uma profundidade de 2,6 m (Figura 4.1).

As duas amostras apresentam suas fraes argilosas compostas predominantemente pelo argilomineral caulinita, conforme mostram os difratogramas das Figuras 4.2 e 4.3. Tambm foram identificados traos de ilita e gibsita (Al(OH)3). A separao da frao argila consistiu de: tratamento da amostra com NaOH 1 N; separao da areia por meio de peneiramento; decantao do silte; sifonamento da suspenso contendo argila; floculao com HCl; e lavagem em gua destilada. Aps a separao, a argila foi concentrada por meio de centrifugao a 1500 rpm durante 10 minutos. Para as anlises de difratometria de raios-X, foram tomadas alquotas da suspenso de argila para preparar as lminas. Utilizou-se o difratmetro Seifert, modelo URD 65 (software APX 63), do Laboratrio de Cincias Fsicas da UENF. Para a interpretao dos resultados difratomtricos utilizou-se os dados dos arquivos do Joint Committee on Powder Standards (JCPDS, 1995). Os solos das amostras 1 e 2 apresentaram 63% e 88% de argila, respectivamente. As composies granulomtricas foram determinadas segundo os requisitos da (NBR 7181, 1984). A amostra 2 foi selecionada para a produo da metacaulinita que ser utilizada nos ensaios em concretos e argamassas, em funo de seu ndice de atividade pozolnica (detalhado no tem 5.2 do Captulo 5). 6.1. PRODUO DA METACAULINITA A produo da metacaulinita seguiu os procedimentos estabelecidos por Andriolo (1999), cuja seqncia apresentada:

Anlise qumica Ensaios fsicosEnsaios fsicos Anlise qumicaPeneiramentoMoagem finalQueimaTemperatura 10CMoagem inicialHomogeneizaoSecagem em estufa110 5CSolo Argiloso "in natura" Os solos argilosos sofreram um processo de secagem em estufa, a 110oC 5oC, por um perodo de 24 horas, seguido de uma homogeneizao. As massas especficas, obtidas pelo mtodo do picnmetro (NBR 6508, 1984) foram de 2570 kg/m3 e 2530 kg/m3, para as amostras 1 e 2, respectivamente. A moagem inicial foi efetuada em um moinho de bolas (marca Sonnex, 14 kg por batelada Figura 4.6) com 300 rotaes. A moagem final, se deu aps a queima das amostras no mesmo moinho com 1000 rotaes. Este procedimento associa-se ao melhor aproveitamento do processo de queima, conferindo maior homogeneidade ao material. Observou-se que o material resultante da moagem com 300 e at mesmo 500 rotaes apresentava partculas com dimenses superiores a 2,4 mm. Na m oagem com 1000 rotaes este efeito no foi observado. A queima foi efetuada em forno Mufla nas temperaturas de 550oC, 650oC, 750oC, 850oC e 950oC, com o objetivo de induzir na pozolana diferentes graus de desarranjo cristalino. A escolha de tais temperaturas foi orientada pelas anlises trmica diferencial e de difratometria de raios-X. O ciclo de queima empregado foi lento com patamar de 3 horas na temperatura desejada (Figura 4.8). Vale ressaltar que utilizou-se para algumas queimas, realizadas no incio da pesquisa, patamares menores, com 01 e 02 horas. Entretanto, o aspecto apresentado pelo material calcinado, para estes perodos, no foi uniforme, revelando uma queima ineficiente. Com 03 horas de queima este efeito no foi observado.

6.2. Cimento Portland O cimento empregado foi do tipo composto (tipo II), com escria granulada de alto-forno, classe 32, disponvel em qualquer ponto da cidade. Foram utilizados cimentos de dois lotes de fabricao, denominados de lotes 1 e 2. Com o cimento do lote 1 foram confeccionadas argamassas para os ensaios de ndice de atividade pozolnica com cimento e de resistncia compresso. Utilizou-se o cimento Portland do lote 2 para os teste de compatibilidade cimento superplastificante e para os ensaios de resistncia compresso em concreto. No h, contudo, uma diferena considervel entre os valores apresentados para os cimentos dos lotes 1 e 2. 6.2.1. Agregados Os agregados grados produzidos atualmente no municpio so provenientes da britagem de rochas de dois macios rochosos, um composto por granito e outro de charnoquito com intruses de leptinito. Optou-se pela brita grantica por sua homogeneidade, visto que para a obteno do outro agregado so britadas em conjunto duas rochas diferentes. Amostras do agregado grantico foram coletadas, conforme a NBR 7216 (1987) e a NBR 9941 (1997), para a realizao dos ensaios de caracterizao fsica, mecnica e mineralgica e tambm para a produo dos concretos (Figura 4.15). Blocos de aproximadamente 30 cm x 30 cm x 40 cm foram coletados para os ensaios de abraso Los Angeles e de resistncia compresso simples e mdulo de deformabilidade. Estes ensaios, juntamente com a diagnose petrogrfica, foram realizados no Departamento de Geologia do Instituto de Geocincias da Universidade Federal do Rio de Janeiro. 6.2.2. Slica Ativa A slica ativa foi empregada em funo de suas caractersticas de pozolana altamente reativa e devido ao fato de ser um aditivo bastante conhecido e pesquisado, sendo utilizada correntemente na fabricao de concreto de alto desempenho. 6.2.3. Aditivo Superplastificante Empregou-se na confeco dos concretos aditivo superplastificante a base de condensados sulfonados de melamina-formaldedo. Suas caractersticas bsicas, fornecidas pelo fabricante, constam na Tabela 4.9. O teor de slidos foi verificado pela secagem do material em estufa, a uma temperatura de 110oC 5oC, at a evaporao total da gua e constncia de massa. O valor determinado em laboratrio foi igual ao fornecido pelo fabricante. Todo o superplastificante utilizado foi do mesmo lote de fabricao.

6.2.4. gua A gua utilizada na confeco dos concretos e cura dos concretos e argamassas foi proveniente da rede de abastecimento do municpio. Nos corpos-de-prova utilizados nos ensaios de ndice de atividade pozolnica e de resistncia compresso de argamassas utilizou-se gua destilada, livre de sais, hidratos de carbono e ons de cloro. 7. ENSAIO DE COMPATIBILIDADE ENTRE CIMENTO E SUPERPLASTIFICANTE A interao entre o cimento Portland composto e o aditivo superplastificante foi avaliada nesta etapa do programa experimental, atravs do ensaio em pasta, baseado no mtodo do miniabatimento, tambm denominado mtodo de Kantro. A execuo simples e a necessidade de pouco material para sua realizao so as principais vantagens do mtodo. O ensaio de Kantro utiliza um tronco de cone com as seguintes dimenses internas: dimetro superior de 20 mm, dimetro inferior de 40 mm e altura de 60 mm. As pastas foram preparadas com uma relao gua/cimento igual a 0,40 e teores de superplastificante de 0%, 1%, 2% e 3% (da massa de cimento). O processo de mistura dos componentes, idntico para todas as pastas, seguiu as seguintes etapas: Mistura manual dos componentes por 1 minuto; Um perodo de 30 segundos em velocidade baixa no misturador; Parada de 1 minuto. Nesta etapa, retirada, com o auxlio de uma esptula, a pasta aderida s paredes da cuba e p; Mistura final com o misturador na velocidade alta, por 2 minutos. O ensaio foi realizado conforme procedimentos descritos por Atcin (1998) e Bucher (1988). A metodologia consiste na utilizao de uma placa de acrlico sobre um folha de papel milimetrado em uma bancada previamente nivelada. Preenche-se o molde do miniabatimento, disposto no centro da placa, com a pasta. Aps dez batidas de uma esptula no topo do molde, este levantado (em aproximadamente 3 segundos), de tal forma que a pasta se espalhe na placa de acrlico. Com 1 minuto de espalhamento, dois dimetros ortogonais so medidos e a mdia destes dois valores calculada. A rea de espalhamento calculada a partir do dimetro mdio medido. Calculou-se, ento, a rea de espalhamento da pasta para os perodos de 10 min, 30 min, 45 min e 85 min, aps a mistura dos materiais, conforme ilustra a Figura 4.18. Ressalta-se que no houve reutilizao da pasta aps a medio de seu espalhamento. A temperatura foi mantida constante em 24oC durante todos os ensaios. Para mostrar a tendncia dos gros de cimento Portland a flocularem em presena de gua e a eficincia do superplastificante para a defloculao das partculas de cimento, um experimento muito simples foi executado, conforme metodologia empregada por Atcin (1998). Colocou-se em dois bqueres amostras contendo 25 gramas de cimento. O primeiro bquer de 500 ml completado com gua, enquanto que o outro contm gua, cimento e 5 ml de superplastificante. Aps a mistura, por agitao, de 1 minuto, para total homogeneizao da mistura, as solues foram deixadas em repouso por 24 horas, com observaes ao longo do perodo.

A dosagem de superplastificante utilizada deliberadamente 10 vezes maior que as dosagens usuais em concreto de alto desempenho, porm, com tal adio possvel eliminar qualquer tendncia das partculas de cimento a flocularem em solues dispersas como essas (Atcin, 1998). 7.1. ENSAIO DE NDICE DE ATIVIDADE POZOLNICA Dois objetivos motivaram a realizao dos ensaios de ndice de atividade pozolnica: a determinao da metacaulinita mais reativa em combinao com o cimento Portland; e a verificao da temperatura de queima e da finura de maior pozolanicidade deste material. O ndice de atividade pozolnica um parmetro muito importante na avaliao da reatividade de um material a ser utilizado como aditivo mineral em concretos e argamassas. Existem diversos mtodos normalizados no Brasil e no exterior para a determinao da atividade pozolnica, estando todos baseados na determinao da resistncia mecnica de argamassas ou em ensaios qumicos.. Este mesmo autor afirma que diversos pesquisadores no verificaram relao significativa entre o ndice de atividade pozolnica, determinado atravs do ensaio com cal, com o real desempenho da pozolana no concreto. Por este motivo, o autor sugere a utilizao de ensaios com o cimento. Para Swamy (1993) alm das caractersticas fsicas e mineralgicas do aditivo mineral, fatores externos como as caractersticas do cimento Portland utilizado, a relao gua/aglomerante, a temperatura e condies de cura contribuem em muito para alterar os resultados. H avendo um controle efetivo destes fatores, o ensaio com cimento Portland parece ser a melhor forma de avaliar a pozolanicidade de uma adio mineral. De acordo com Zampieri (1989), a opo pelo ensaio com cimento tem o grande mrito de simular uma situao mais realista, muito embora, a utilizao de cimentos de diferentes procedncias tendam a apresentar comportamentos tambm diferenciados. A determinao da atividade pozolnica com cimento Portland, conforme NBR 5752 (1992), consistiu na preparao de argamassas no trao 1 : 3 (cimento Portland : areia Normal). A primeira argamassa contendo somente cimento Portland, enquanto que as demais apresentavam substituio de 35% do volume absoluto de cimento usado na primeira por material pozolnico. A quantidade de gua foi determinada para uma consistncia fixa de 225 mm 5 mm, verificada atravs do ensaio da mesa de consistncia recomendada pela NBR 7215 (1996).

De acordo com esta norma foram moldados trs corpos-de-prova, de 50 mm de dimetro por 100 mm de altura, para cada uma das argamassas. Durante as primeiras 24 horas, os corpos-de-prova foram mantidos nos moldes em cmara mida, a uma temperatura de 23 oC 2oC, sendo desmoldados aps 24 horas e colocados em recipientes hermeticamente fechados e estanques temperatura de 38oC 2oC, durante 27 dias. Aps os 28 dias de idade, os corpos-de-prova, aps resfriamento at a temperatura de 23oC 2oC, foram capeados com argamassa de enxofre (MT-3/ABCP, 2000) e levados a ruptura por compresso simples. Preparou-se argamassas com a slica ativa e as duas metacaulinitas testadas.

7.2. ENSAIOS EM ARGAMASSA O objetivo dos ensaios em argamassa foi o de determinar o teor de aditivo mineral para o qual obtm-se os melhores resultados de resistncia compresso. Realizou-se os ensaios em argamassa a partir dos resultados obtidos nos ensaios de ndice de atividade pozolnica, onde foram selecionadas a metacaulinita e a temperatura de queima que apresentaram os melhores resultados. Os teores de metacaulinita e slica ativa esto baseados nos valores observados na reviso bibliogrfica, com substituies de 10%, 15% e 20% da massa de cimento utilizada na argamassa de referncia (sem aditivo). Todas as argamassas apresentaram uma relao gua/aglomerante igual a 0,52 e a Tabela Mistura Cimento (kg) Metacaulinita (kg) Areia (kg) gua (kg) Referncia 1,00 3,00 0,52 MTC* 10% 0,90 0,10 2,98 0,52 MTC 15% 0,85 0,15 2,96 0,52 MTC 20% 0,80 0,20 2,95 0,52 * MTC metacaulinita. Os corpos-de-prova foram preparados conforme s prescries da NBR 7215 (1996), que consistiu, inicialmente, na mistura em um misturador mecnico de todos os materiais, obedecendo aos seguintes procedimentos: Mistura de gua e cimento Portland na velocidade baixa por 30 segundos, no misturador eltrico; Aps este tempo, sem paralisar a operao de mistura, adiciona-se a areia normal por um perodo de 30 segundos; Imediatamente aps a colocao da areia passa-se para a velocidade alta, permanecendo por 30 segundos; Desliga-se o misturador por 1 minuto e 30 segundos. Nos primeiros 15 segundos, retirada, com o auxlio de uma esptula, a argamassa aderida s paredes da cuba e p; Imediatamente aps este perodo, o misturador novamente ligado na velocidade alta por 1 minuto. Aps a mistura, foi determinado o ndice de consistncia para cada argamassa. Em seguida foram moldados 9 corpos-de-prova cilndricos, de 50 mm de dimetro por 100 mm de altura, para cada combinao, para os ensaios de resistncia compresso nas idades, de 3, 7 e 28 dias. Aps a moldagem os corpos-de-prova foram mantidos nos moldes durante 24 horas, temperatura ambiente, com a face superior protegida por placas de acrlico. Decorrido este tempo, deu-se a desmoldagem e os corpos-de-prova foram mantidos imersos em gua saturada de cal at a idade de ensaio. Para o e nsaio de resistncia compresso as amostras foram capeadas com uma mistura de enxofre e cimento, aquecida temperatura de 136oC 7oC, com uma espessura mxima admissvel de 2 mm, e ensaidas conforme as recomendaes da NBR 7215 (1996) e sugestes do MT-3 (ABCP, 2000). A Figura 4.21 apresenta corpos-de-prova de argamassa com 10% de metacaulinita. 7.3. ENSAIOS EM CONCRETO O proporcionamento dos materiais para a confeco de corpos-de-prova de concreto de alto desempenho foi uma das etapas mais importantes do programa experimental. Optou-se por um mtodo hbrido de dosagem, baseado nos mtodos de dosagem de concreto de alto desempenho propostos por OReilly (1998) e Atcin (1998). Desta forma, determinou-se inicialmente a composio tima de agregados proposta por OReilly (1998). A incorporao dos aditivos, com as devidas correes, foi feita de acordo com Atcin (19998). Todos os procedimentos empregados durante a confeco dos corpos-de-prova basearam-se nas tcnicas e equipamentos j utilizados na produo dos concretos convencionais e que apresentaram-se condizentes com os estudos citados no Captulo 2. 8. CONSIDERAES FINAIS Aps a reviso bibliogrfica realizada para o desenvolvimento deste trabalho e a partir da seqncia metodolgica apresentada com os resultados, possvel a exposio de algumas consideraes acerca dos objetivos previamente definidos. As concluses expostas neste trabalho no devem ser tomadas de forma absoluta, pois referem-se somente aos dados obtidos de concretos e argamassas que utilizaram materiais especficos e tcnicas prprias de execuo. 9. CONCLUSES A partir dos resultados de ensaios de caracterizao dos materiais e de ensaios mecnicos em argamassas e concretos, pode-se enumerar as seguintes concluses: Com materiais disponveis no municpio de Campos dos Goytacazes possvel a confeco de concretos com resistncia compresso aos 28 dias de at 70 MPa, com tcnicas usuais de produo e cura; A substituio de cimento Portland por metacaulinita mostrou-se efetiva para fins de elevao da resistncia compresso de concretos e argamassas. As substituies de 10% e 15% apresentaram aumento, comparativamente ao concreto de referncia, de aproximadamente 30% na resistncia aos 28 dias. Tanto o desempenho da pozolana em argamassas, sem adio de superplastificantes, quanto em concretos com relao gua/aglomerante de 0,40 (contendo 2% de superplastificante, em massa), foram satisfatrios; A metacaulinita verificada apresenta propriedades pozolnicas e de microfler que justificam sua utilizao como pozolana em concretos e argamassas de alto desempenho, proporcionando a obteno de materiais com caractersticas tecnolgicas diferenciadas, superiores em alguns aspectos, aos prprios cimentos Portland no aditivados. Efetivamente, quando substituindo parcialmente o cimento, a metacaulinita permite superar alguns dos principais inconvenientes do cimento Portland, principalmente aqueles relacionados com o alto pH e o calor de hidratao. Alm disso, proporciona aos concretos e argamassas resistncias mecnicas superiores e maior durabilidade quando expostos a ambientes agressivos; Apesar da necessidade de mais ensaios, o ndice de atividade pozolnica parece ser um indcio de que a atividade qumica da metacaulinita aumenta conforme aumenta a quantidade de argilomineral no solo; A reatividade do argilomineral caulinita est intimamente associada formao de metacaulinita, fase de elevada desordem cristalina, amorfa aos raios-X. Os experimentos sugerem temperaturas prximas 650oC como as mais adequadas para a ativao desses materiais, mostrando concordncia com dados da literatura. Ressalta-se que esses valores de temperatura preconizados referem-se as condies experimentais adotadas e, por conseguinte, devem ser aceitos como valores orientativos. Finalizando, vale destacar que em funo da vasta ocorrncia de jazimentos argilosos no Brasil e de suas caractersticas, particularmente no que diz respeito a reatividade, a metacaulinita apresenta-se como uma alternativa de uso como adio mineral ao cimento Portland pozolnico e como substituio ao cimento em concretos e argamassas de alto desempenho. 10. BIBLIOGRAFIA

Ramalho, R. S., Barroso, J. A., Souza, M. G. A., Ramos, I. S. (2001) Domnios geotcnicos e a ocupao no Municpio de Campos dos Goytacazes. IV Simpsio Brasileiro de Cartografia Geotcnica Geoprocessamento e Municipalidade, Braslia, a ser publicado. Ramezanianpour, A. A., M alhotra, V. M. (1995) Effect of curing on the compressive strength, resistance to cloride-ion penetration and porosity of concretes incorporating slag, fly ash or silica fume. Cement & Concrete Composites, V. 17, pp. 125 133. Ramlochan, T., Thomas, M., Gruber, K. A. (2000) The effect of metakaolin on alkali-silica reaction in concrete. Cement and Concrete Research, V. 30, pp. 339 344. Rosenberg, A. M., Gaidis, J. M. (1989) A new mineral admixture for high-strength concrete. Concrete International, V. 11, N. 4, April, pp. 31 46. Rougeron, P., Atcin, P.-C. (1994) Optimization of composition of a high-performance concrete. Cement and Concrete Research, V. 16, N. 2, pp. 115 124. Saad, M. N. A., Oliveira, P. J. R., Salles, F. M. (1983 a) Avaliao das propriedades pozolnicas de argilas e cinzas volantes. In: Colquio Sobre Concreto Massa, So Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 22 p. Saad, M. N. A., Andrade, W. P., Paulon, V. A. (1983 b) Propriedades do concreto massa contendo pozolana de argila. In: Colquio Sobre Concreto Massa, So Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 16 p. Salvador, S. (1995) Pozzolanic properties of flash-calcined kaolinite: a comparative study with soak-calcined products. Cement and Concrete Research, V. 25, N. 1, pp. 102 112. Scandiuzzi, L., Andriolo, F. R. (1981) Materiais pozolnicos Utilizao e benefcios. In: Colquio Sobre Concreto Massa, So Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 25 p. Shi, C., Qian, J. (2000) High performance cementing materials from i ndustrial slags a review . Resources, Conservation and Recycling, V. 29, pp. 195 207. Souza Santos, P. (1966) Argilas para pozolanas. Cermica, V. 12, N. 47/48, pp. 294 311. Souza Santos, P. (1989) Cincia e tecnologia das argilas. V. 1, 2a ed., So Paulo: Editora Edgard Blcher, 408 p.