Métodos para Determinação da Reatividade

Os procedimentos descritos a seguir são aplicados à avaliação de pozolanas e, portanto, aplicam-se também à CCA.

Para Swamy (1993), os métodos para a avaliação da atividade pozolânica são uma combinação de muitos fatores, que na maioria das vezes, não podem ser totalmente controlados. As características físicas e/ou mineralógicas do material, a proporção utilizada, aliada a fatores externos como o cimento utilizado, a

relação água/materiais cimentantes, temperatura e condições de cura, são determinantes no resultado destes testes. Segundo o autor, os requisitos básicos para um método de ensaio seriam: (i) ser capaz de distinguir entre materiais pozolânicos ou não; (ii) fornecer informações sobre o grau de atividade pozolânica da mistura, além de dados sobre o desenvolvimento de resistência da mesma e (iii) permitir a avaliação dos resultados em um curto espaço de tempo, para que eles possam ser utilizados o quanto antes pela indústria da construção.

Todavia, há uma grande diversidade de métodos de ensaio utilizados. No Brasil, existem normas para avaliação da atividade pozolânica de um material, baseadas na resistência mecânica das misturas ou em ensaios químicos. Uma descrição sucinta destes métodos é feita a seguir.

a) NBR 5751/1977 - Materiais pozolânicos - determinação de atividade pozolânica - índice de atividade pozolânica com cal: estabelece uma argamassa de cal no traço 1:9 em massa, na qual a quantidade de pozolana adicionada (em massa) é dada por:

cal pozolana

PHC

2

γ

γ

PHC é a quantidade de hidróxido de cálcio utilizado (96 g, para 3 corpos-de- prova);

γpozolana é a massa específica da pozolana; e γcal é a massa específica da cal.

A quantidade de água da mistura é aquela necessária para um índice de consistência flow table de (225±5)mm, determinado segundo a NBR 7215/1982. São moldados 3 corpos-de-prova, de acordo com a NBR 7215/1982 e sua cura ocorre em duas etapas: nas primeiras 24 horas, nos moldes, à temperatura de (21±2)oC e, em seguida, feita a desforma, por 6 dias, a 55oC. Após esse prazo, os corpos-de-prova são resfriados à temperatura ambiente, capeados à quente com enxofre e, logo a seguir, ensaiados à compressão. A pozolanicidade é dada pela média de resistência à compressão, em MPa, dos três exemplares.

b) NBR 5752/1992 - Materiais pozolânicos - determinação de atividade pozolânica com cimento Portland - índice de atividade pozolânica com cimento: prescreve a execução de duas argamassas, sendo a primeira com traço 1:3 (em massa) de cimento e areia normal, ajustando-se a água para um índice de consistência de (225±5)mm (NBR 7215/1986); na segunda, 35% do volume de cimento utilizado na primeira argamassa é substituído por pozolana, acrescentando-se água também para um índice de consistência de (225±5)mm. São moldados 3 corpos-de-prova (seguindo as prescrições da NBR 7215/1986) para cada argamassa. Nas primeiras 24 horas, as argamassas são curadas nos moldes e, decorrido esse prazo, são retiradas dos mesmos e levadas à cura por 27 dias, à temperatura de (38±2)oC. Os corpos-de-prova são então resfriados à temperatura ambiente, capeados à quente com enxofre e ensaiados à compressão axial. O índice de atividade pozolânica é a razão entre a resistência à compressão axial média da argamassa com pozolana e a resistência à compressão axial média da argamassa de controle,em MPa, expressa em valor percentual, aos 28 dias.

c) NBR 5753/1980 - Método de Fratini (normalizado pelo MB-1154/1991): segundo este método, a atividade pozolânica de um determinado material é avaliada por meio da comparação da quantidade de hidróxido de cálcio (em milimol CaO/l) presente na fase líquida em contato com o cimento hidratado de uma solução de cimento e água destilada, com a quantidade de hidróxido de cálcio capaz de saturar um meio de mesma alcalinidade. Traça-se uma curva de saturação do hidróxido, em função da alcalinidade. Para um cimento pozolânico, a quantidade de hidróxido de cálcio, em função da alcalinidade, deve estar sempre abaixo da curva. Para a avaliação de pozolanas, são feitas misturas em diferentes proporções de cimento e pozolana, analisando-se os resultados de forma semelhante ao que foi descrito anteriormente, avaliando se as misturas estudadas comportam-se como cimento pozolânico.

d) Método Chapelle Modificado/IPT: a pozolanicidade de um material é determinada pela quantidade de cal fixada pela pozolana, por meio da comparação de uma mistura de pozolana com óxido de cálcio, e outra sem pozolana. As misturas são mantidas à ebulição (90oC), durante 16 horas, em equipamento padronizado para o ensaio e, em seguida, determinada quantidade de óxido de cálcio que não reagiu. O resultado é

expresso em mg de óxido de cálcio por grama e, quanto maior o consumo de óxido de cálcio, maior a pozolanicidade do material.

Lúxan (1989) idealizou um ensaio para a determinação do índice de atividade pozolânica, medindo a variação da condutividade iônica de uma solução saturada de Ca(OH)2. É feita a medição da condutividade iônica antes e após 2 minutos da adição e

mistura continuada de 5 gramas de pozolana em 200 ml da solução. Nesse procedimento, mede-se a capacidade da sílica da pozolana entrar rapidamente em solução e reagir com o hidróxido de cálcio formando silicato de cálcio hidratado, que precipita como composto insolúvel, diminuindo a concentração de íons cálcio da solução. O ensaio mede, predominantemente, o conteúdo de material com alta reatividade química da pozolana. Quanto maior a diferença de condutividade iônica da solução após a mistura de Ca(OH)2, maior a reatividade do material. A Tabela 3.2 traz a

classificação proposta pelo autor.

Tabela 3.2 – Classificação dos materiais pozolânicos quanto à condutividade

(LÚXAN, 1989)

Pozolanicidade do material Condutividade (miliSiemens – mSi)

Não pozolânico <0,4

Pozolanicidade variável 0,4 a 1,2

Boa pozolanicidade >1,2

Isaia (1995) propõe o cálculo de um índice de atividade pozolânica a partir do Método Fratini (NBR 5735/1980). O índice quantifica o resultado do ensaio Fratini por meio do cálculo do inverso da distância entre o ponto plotado no gráfico e a origem das coordenadas, multiplicado por 100, sendo a atividade pozolânica diretamente proporcional a esse índice.

Há ainda autores que indicam a classificação de um material como pozolânico ou não em função de sua cristalinidade, alegando que sua capacidade de reagir com o hidróxido de cálcio depende, fundamentalmente, do teor de sílica amorfa que apresenta que, por sua vez, irá depender das condições de queima que a geraram. Apesar disso, há pesquisadores que não concordam com a fixação de limites de temperatura de queima para classificação de uma cinza como boa ou má pozolana para uso em concreto. Isaia (1995) questiona qual a importância da análise isolada da cristalinidade da cinza para o desempenho de concretos e argamassas, uma vez que, na realidade, o que

interessa é seu desempenho final como material pozolânico quando estudado em diferentes teores de substituição e comparado à mistura de referência.

Santos (1997), utilizando cinzas provenientes de diferentes processos de queima, para a produção de argamassas e concretos, observou que a cinza que apresentou maior índice de atividade pozolânica com cimento (NBR 5752/1992), não apresentou o melhor desempenho na argamassa. Isso foi atribuído à forma como o ensaio é realizado, fixando a consistência e permitindo a variação da relação água/aglomerante.

Para a avaliação da reatividade de um material com cimento Portland a NBR 5752/1992 preconiza a determinação do seu índice de atividade pozolânica (IAP), já descrito anteriormente. Para sua classificação como pozolana, a NBR 12653/1992, estabelece IAP mínimo de 75% e percentual de água requerida inferior a 110% (classe E) estabelecido pela relação entre a quantidade de água da argamassa com pozolana e a argamassa de controle, expressa em percentual, para obtenção de consistência flow table de (225 ±5)mm.

Como a relação água/materiais cimentantes é inversamente proporcional à resistência do material (ABRAMS, 1925), pozolanas mais finas, possivelmente mais reativas, têm seu desempenho prejudicado por demandarem mais água para atingirem a consistência especificada. Outro fator importante é que materiais muito finos tendem a formar grumos, o que dificulta sua dispersão.

Santos (1997), buscando avaliar a potencialidade de utilização da cinza de casca de arroz residual, produzida no sul do estado de Santa Catarina, concluiu que o teor ótimo de substituição de cimento por CCA, para produção de CAD, foi 15% em volume absoluto de cimento, conforme indica a Figura 3.15.

Pouey (2006), avaliando diferentes tratamentos para obtenção de cinza de casca de arroz com baixo teor de carbono e sua utilização na produção de cimentos compostos ou pozolânicos, também indicou que, quando as CCA´s passam por tratamento térmico, seguido de moagem, o teor de substituição do material que leva ao melhor desempenho quanto à sua reatividade é de15%.

Figura 3.15– Resistência das argamassas contendo diferentes teores de CCA

(Adaptado de SANTOS, 1997)

Nessa linha, Gava (1999) realizou a análise de diferentes pozolanas sob a óptica dos diferentes métodos de avaliação da reatividade do material. Foram utilizadas variadas relações água/cimento, tipo e teor de pozolanas, cimento CP I-S de dois diferentes fabricantes, aditivos redutores de água (plastificantes e superplastificantes). Avaliando os resultados de reatividade obtidos por diferentes ensaios, a autora conclui que a ordem de classificação das pozolanas foi sempre a mesma: cinza de casca de arroz com os maiores índices, seguidos da sílica ativa e, por último, a cinza volante, como é possível observar na Figura 3.16. 111 76 101 113 85 97 120 ₁₁₆ 70 104 70 93 111 103 110 108 106 76 0 20 40 60 80 100 120 140

CCA CV S.A CCA CV S.A CCA S.A CV

NBR 5752 ASTM C 311 ASTM C 1240 BS EM

450 Categoria de ensaio e tipo de pozolana

Ín d ic e d e a ti v id a d e p o z o lâ n ic a ( % ) cimento 1 cimento 2

Figura 3.16 – Comparação entre as metodologias para determinação da atividade

pozolânica e influência da marca de cimento (Adaptado de GAVA, 1999).

0 10 20 30 40 50 0% 5% 10% 15% 20% 30% 40% 50%

Teor de CCA em volume absoluto de cimento

R e s is tê n c ia à c o m p re s s ã o a o s 2 8 d ia s ( M P a )

No entanto, as diferentes normas utilizadas pela autora têm diferentes metodologias de classificação das pozolanas. Por exemplo, para a NBR 5752/1992 e a BS EM 450, a cinza volante estudada seria considerada de baixíssima reatividade, podendo até ser classificada como material não pozolânico, já que em ambos os cimentos sua reatividade ficou muito próxima ou até inferior ao limite mínimo de reatividade preconizado, que é de 75%. Para as demais metodologias, seria considerada material pozolânico, apresentando inclusive reatividade superior ao material de referência (reatividade superior a 100%) no ensaio ASTM C 311/1996a.

Diante disso, conclui-se que o ideal, para avaliação de um material pozolânico, é analisá-lo sob as reais condições em que será empregado, seja para a produção de argamassas ou concretos, utilizando o mesmo teor de substituição, a mesma trabalhabilidade, a mesma relação água/cimento e marca de cimento. Essa será a conduta empregada na realização da presente investigação, quanto à reatividade da CCA com baixo teor de carbono.