Resistência à compressão

Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos no sentido de investigar o comportamento mecânico de pastas, argamassas e concretos quando parte do cimento é substituída por, sílica ativa, cinza volante, cinza de casca de arroz e metacaulim.

Estudos realizados têm demonstrado que, adequadamente utilizado, o metacaulim promove um aumento na resistência à compressão nas idades iniciais de cura do concreto.

WILD et al. (1996), utilizando a substituição parcial de cimento Portland por metacaulim de alta reatividade (superfície específica de 12000 m2/kg), em teores metacaulim de 0%, 10%, 15%, 20%, 25% e 30% na produção de concreto, constataram que até o décimo quarto dia há uma melhora na resistência à compressão. Os autores dizem que a melhoria da resistência no primeiro dia é creditada, principalmente, à aceleração do processo de hidratação do cimento, combinado com a contribuição do efeito filler. Eles acrescentam, que neste primeiro dia, o efeito filler pode ser diluído quando adota-se altos consumos de metacaulim de alta reatividade. Entre o sétimo e o décimo quarto dia, a melhoria da resistência à compressão é influenciada pela reação pozolânica.

WILD e KHATIB (1997) apud SOUZA (2003), verificando a resistência relativa de argamassas e pastas, relacionando a resistência da mistura com metacaulim de alta reatividade com mistura de controle, obtiveram os melhores valores ao 14o _{dia com} melhorias na ordem de 40% sendo que nas outras idades também ocorreram melhorias, independente do teor de substituição. Neste trabalho, os autores constataram que após o 28o dia há a evidência, principalmente nas pastas, de reações

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secundárias do metacaulim de alta reatividade, sem que contudo tenha-se verificado um aumento na resistência relativa da mistura.

SABIR et al. (1999), estudando misturas de 10% e 20% de metacaulim de alta reatividade, também constataram uma maior eficiência desta adição no décimo quarto dia, sendo que, após esta idade, houve um declínio desta eficiência, chegando, após um ano, a valores semelhantes de resistência à compressão, em relação à mistura de referência. Por outro lado, no trabalho de CURCIO et al. (1998), utilizando argamassas com teor de substituição de 15 %, verificou-se que as melhorias na resistência estenderam-se até o vigésimo oitavo dia. KOSTUCH et al. (1993) também constataram melhorias após o vigésimo oitavo dia, contudo, após um ano, obtiveram resultados similares entre o concreto de referência e os com teores de substituição de 10% e 20% de metacaulim alta reatividade.

SABIR et al. (2001) produziram concretos com 5% e 10% de substituição de cimento por metacaulim de alta reatividade que resultaram ganho na resistência à compressão até idades de 365 dias. Os autores relataram que para os mesmos níveis de substituição de cimento por material pozolânico, os concretos com metacaulim de alta reatividade apresentaram resistências maiores que os concretos com sílica ativa. Os autores identificaram três fatores principais que justificam esse aumento de resistência do concreto com metacaulim em relação ao com sílica ativa. O primeiro fator é o efeito “filler” (preenchimento), que ocorre imediatamente, seguido da aceleração da hidratação do cimento Portland, que ocorre dentro de 24 horas, e, finalmente, a reação pozolânica que tem seu efeito máximo dentro dos 7 a 14 primeiros dias para todos os níveis de substituição de metacaulim, entre 5% e 30%. Observaram-se, no entanto, que para níveis de substituição acima de 15%, os ganhos de resistência são relativamente cada vez menores.

ZHANG e MALHOTRA (1995), comparando o desenvolvimento da resistência à compressão do concreto com o metacaulim de alta reatividade em relação a outras pozolanas de alta reatividade, conforme a Figura 3.7, constataram que a mistura de 10% de metacaulim apresentou maiores resistências até o sétimo dia e resistência um pouco inferiores no vigésimo oitavo dia, em relação á mistura com sílica ativa. Na comparação com mistura de referência, a mistura com metacaulim de alta reatividade manteve-se sempre com resistência superiores. Segundo SOUZA (2003), esses

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resultado foram semelhantes aos obtidos por TAYLOR e BURG (1999) ao utilizarem o teor de adição de 7% tanto para a mistura com sílica ativa, como para a mistura com metacaulim de alta reatividade.

Figura 3. 7 – Comportamento da resistência à compressão, do concreto com sílica ativa e com metacaulim de alta reatividade.

Fonte: ZANG e MALHOTRA (1995) apud SOUZA (2003).

CALDARONE et al. (1994) identificaram um comportamento diferente na comparação entre cinco tipos de misturas: sem adição, com 5% de metacaulim de alta reatividade, com 10% de metacaulim de alta reatividade, com 5 % de sílica ativa e com 10% de sílica ativa, todos com a mesma relação a/(C+MCAR), igual a 0,40. Neste trabalho, constatou-se em quase todas as idades analisadas um comportamento ligeiramente superior das misturas com metacaulim de alta reatividade em relação às misturas com sílica ativa. Na comparação com o concreto de referência, houve em todas as idades uma melhoria da resistência à compressão do concreto com metacaulim, tanto para o teor de 5% quanto para o teor de 10%. Na Figura 3.8 pode-se visualizar estes resultados. QIAN e LI (2001), adotando uma relação a/(c+MCAR) de 0,38 em misturas

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com 5% e 10% de metacaulim de alta reatividade, obtiveram melhorias semelhantes às obtidas por CALDARONE et al. (1994).

Figura 3. 8 – Comportamento da resistência à compressão do concreto com diferentes teores de sílica ativa e de metacaulim de alta reatividade.

Fonte: CALDARONE et al. (1994) apud SOUZA (2003).

SABIR et al. (2001) investigou a interferência da temperatura durante a cura do concreto com metacaulim e concluiu que quando curado a 50°C, ocorre um ganho na resistência no concreto nas primeiras idades (7 dias), comparativamente ao concreto curado a 20°C. Ainda, verificou que o percentual de substituição de metacaulim reduz- se de 10% para 5% quando se tem um concreto com relação água/aglomerante igual a 0,35 curado a 20°C e um concreto com relação água/aglomerante de 0,45 e temperatura de cura de 50°C, respectivamente.

QUIAN e LI (2001) estudaram as relações entre tensão e deformação para concreto de alto desempenho produzidos com adição mineral de 0, 5, 10 e 15% de metacaulim. Para o fator água/aglomerante de 0,38, os autores concluíram que:

¾ A resistência a compressão dos concretos aumentou com a elevação do teor de metacaulim nas misturas;

¾ Para teores de 10 e 15% de metacaulim, a resistência à compressão dos concretos aos três dias foi maior que a resistência aos 28 dias da mistura de referência (sem adição mineral). Segundo os autores, este

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comportamento confirma que o metacaulim têm influência direta na resistência à compressão nas idades iniciais do concreto. Estes resultados são apresentados na Tabela III. 4 e na Figura 3.9.

Tabela III. 4 – Média da resistência à compressão.

Média da Resistência à Compressão (MPa)

% de metacaulim nos concretos

3 dias 28 dias 60 dias

0 27,9 37,8 58,0

5 36,3 45,7 62,4

10 39,1 63,8 66,5

15 42,2 69,7 77,8

Fonte: QUIAN e LI (2001).

Figura 3. 9 – Relação entre resistência à compressão e deformação do concreto aos 287 dias com diferentes teores de substituições de metacaulim.

Fonte: QUIAN e LI (2001).

BARATA e DAL MOLIN (2002) estudaram a metacaulinita proveniente da calcinação e moagem do resíduo do beneficiamento do caulim. Avaliando a influência dessa pozolana na resistência à compressão, eles concluíram que para concretos com

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relações água/aglomerante média e elevada (0,47 e 0,64), as resistências à compressão dos concretos com metacaulinita foram 40% superior às dos concretos de referência. Para concretos com relação água/aglomerante reduzida (0,39), esse aumento foi apenas de 9%. Conforme os autores, isto se deve à baixa resistência do agregado graúdo empregado (seixo de cava), o qual acabou sendo o limitador da resistência dos concretos. Realizando testes comparando a metacaulinita produzida com a sílica ativa, eles observaram que os valores de resistência dos concretos foram similares para todas as relações água/aglomerante estudadas. Na Figura 3.10 pode-se visualizar os resultados.

Figura 3. 10 – Resistência à compressão dos concretos de referência e com adição de 10% de metacaulinita e sílica ativa.

Fonte: BARATA e MOLIN (2002)

De acordo com BARATA e DAL MOLIN (2002), o aumento da resistência à compressão dos concretos produzidos com metacaulinita em relação aos concretos de referência é devido à extrema finura desta adição mineral e da presença de fase pozolanicamente ativa (caulinita desordenada estruturalmente). Essa conclusão, está de acordo com as afirmações de diversos pesquisadores comparando que a metacaulinita proporciona às misturas de concreto os mesmos efeitos (“filler” e

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pozolânico) que a sílica ativa. Consequentemente, seu uso pode se tornar viável para as mesmas aplicações – produção de concretos de alto desempenho.