Cap8 - Adições Minerais

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Capítulo 8
Adições Minerais
Denise Carpena Coitinho Dal Molin
NORIE/UFRGS
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Cl ifi ã d di õ i iClassificação das adições minerais
• Material pozolânico
• Material cimentanteMaterial cimentante
• Fíler
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Cl ifi ã d di õ i iClassificação das adições minerais
Material pozolânico
Material silicoso ou sílico-aluminoso que por si sóMaterial silicoso ou sílico aluminoso que por si só
possui pouca ou nenhuma propriedade cimentícea,
mas quando finamente dividido e na presença de
umidade, reage quimicamente com o hidróxido de
cálcio, à temperatura ambiente, para formar
compostos com propriedades cimentantes;compostos com propriedades cimentantes;
Ex.: cinza volante com baixo teor de cálcio, pozolana
natural sílica ativa cinza de casca de arroz enatural, sílica ativa, cinza de casca de arroz e
metacaulim.
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Cl ifi ã d di õ i iClassificação das adições minerais
Material cimentante
Não necessita do hidróxido de cálcio presente nop
cimento Portland para formar produtos cimentantes
como o C-S-H;
Sua autohidratação é normalmente lenta e a
quantidade de produtos cimentantes formados é
i fi i t li ã d t i l fiinsuficiente para aplicação do material para fins
estruturais. Quando usado como adição ou
substituição em cimento Portland a presença desubstituição em cimento Portland, a presença de
hidróxido de cálcio e gipsita acelera sua hidratação;
Ex : escória granulada de alto forno
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Ex.: escória granulada de alto forno.
Cl ifi ã d di õ i iClassificação das adições minerais
Fíler
Adição mineral finamente dividida, sem atividadeç
química;
Efeito físico de empacotamento granulométrico ep g
ação como pontos de nucleação para a hidratação
dos grãos de cimento;
Ex.: Calcáreo, pó de quarzo, pó de pedra.
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Cl ifi ã d di õ i iClassificação das adições minerais
Ci Ci l l d ál i (C O 10%)
•Cimentantes •Escória granulada de alto forno 
•Cimentantes e 
pozolânicos
•Super 
pozolanas
•Cinza volante com alto teor de cálcio (CaO  10%) 
•Sílica ativa, metacaulim, cinza de casca de arroz produzida 
por combustão controlada (predominantemente amorfa)pozolanas
•Pozolanas 
comuns
por combustão controlada (predominantemente amorfa)
•Cinza volante com baixo teor de cálcio (CaO  10%), argilas 
calcinadas, cinzas vulcânicas
•Pozolanas 
pouco reativas
•Fíler
•Escórias de alto forno resfriada lentamente, cinza de casca 
de arroz predominantemente cristalina
•Calcáreo, pó de quarzo, pó de pedra
•Figura 1 Classificação das adições minerais para concreto estrutural (fonte: adaptação 
de Mehta e Monteiro, 2008 e RILEM, 1998)
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Ti d di õ i iTipos de adições minerais
• Pozolanas naturais;;
• Cinza volante;
• Sílica ativa;• Sílica ativa;
• Metacaulim;
• Cinza de casca de arroz;
• Escória granulada de alto-forno;
• Fíler;
• Cinza de bagaço de cana de açúcar;g ç ç ;
• Escória de aciaria elétrica;
• Escória de cobre entre outras
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• Escória de cobre, entre outras.
P l t iPozolanas naturais
A ABNT NBR 5736:1991 define pozolana natural como
“materiais de origem vulcânica, geralmente ácidos, ou deg , g ,
origem sedimentar”
Em geral, o 
processamento destes 
materiais resume se àmateriais resume-se à 
britagem, moagem e 
peneiramento Composições e p
propriedades muito 
variadas
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P l t iPozolanas naturais
Classificação segundo o principal constituínte químicoç g p p q
capaz de reagir com o hidróxido de cálcio, presente
nos produtos de hidratação do cimento:
a) vidros vulcânicos - magma 
aluminossilicático apósaluminossilicático após 
resfriamento brusco;
b) tufos vulcânicos - alteraçãob) tufos vulcânicos alteração 
do vidro vulcânico sob 
condições hidrotérmicas, 
levando à formação de 
minerais de zeólita com 
uma textura compacta;
•Figura 2 Fragmentos de tufos 
vulcânicos na granulomentria que 
predomina na maior parte da base do 
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uma textura compacta; Vulcão Antuco – Chile (fonte: 
http://edafopedos.blogspot.com/)
P l t iPozolanas naturais
Classificação segundo o principal constituínte químicoç g p p q
capaz de reagir com o hidróxido de cálcio, presente
nos produtos de hidratação do cimento:
c) argilas ou folhelhos 
calcinados (resultante dacalcinados (resultante da 
alteração dos 
aluminossilicatos presentes 
nos vidros vulcânicos, 
formando minerais argilosos 
ã ã lâ ique não são pozolânicos, a 
menos que sofram 
tratamento térmico);
•Figura 3 Extração de folhelhos (fonte: 
http://www.britadorpedra.com.br/)
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tratamento térmico); 
P l t iPozolanas naturais
Classificação segundo o principal constituínte químicoç g p p q
capaz de reagir com o hidróxido de cálcio, presente
nos produtos de hidratação do cimento:
d) terra diatomácea (sedimento, 
com propriedades pozolânicas, p p p ,
constituído de opalina ou sílica 
hidratada amorfa, originado a 
partir de carapaças de 
organismos unicelulares vegetais 
tais como algas microscópicas átais como algas microscópicas 
aquáticas, marinhas e lacustres, 
normalmente denominada 
•Figura 4 Terra diatomácea 
(fonte: 
http://portuguese.alibaba.com/)
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diatomita. 
Ci d i l tCinza pesada e cinza volante
Subproduto resultante da combustão do carvão
pulverizado – com o objetivo de gerar energia – empulverizado com o objetivo de gerar energia em
usinas termoelétricas
Cinza pesada
Cinza volante
Ci d t t i fiCinza pesada
• Cinzas de textura mais grosseira 
que caem no fundo da fornalha em 
tanques de resfriamento; 
• Cinzas de textura mais fina 
arrastadas pelos gases de 
combustão das fornalhas da 
caldeira e recolhidas por 
• Representam cerca de 15 a 20% 
das cinzas produzidas 
• Normalmente não são utilizadas 
como adição mineral em concretos
p
precipitadores eletrostáticos ou 
mecanicamente.
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como adição mineral em concretos.
Ci d i l tCinza pesada e cinza volante
Cinza pesada Cinza volante
•(a) •(b)
• Figura 5 Cinza proveniente da queima de carvão a) cinza pesada e b) cinza volante
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Ci l tCinza volante
• A região sul do Brasil possui cerca de 89% das
reservas minerais de carvão do Brasil, sendo
á l l ã d i d t d iresponsável pela geração de aproximadamente dois
milhões de cinza-volante por ano;
• Deste total de 20 a 30% é absorvido pela indústria de• Deste total, de 20 a 30% é absorvido pela indústria de
cimento e concreto na região;
• Tradicionalmente adicionada na fabricação deTradicionalmente adicionada na fabricação de
cimentos: CP IV (cimento Portland pozolânico), com
teores de pozolana variando de 15 a 50% da massa
t t l d t i l l t CP II Z ( i ttotal do material aglomerante, e CP II Z (cimento
Portland composto com pozolana), contendo de 6 a
14% de pozolana.
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•Editor: Geraldo C. Isaia
p
Ci l tCinza volante
•Características químicasCaracterísticas químicas 
•Figura 6 - Características químicas de algumas cinzas volantes brasileiras 
(Abreu, 2004; baseado em 1(Nardi e Hotza, 1998); 2(Isaia, 1991); 3(Isaia, 1995); 
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4(Vaghetti, 1999)), *PP- Pólo Petroquímico
Ci l tCinza volante
• As cinzas volantes mais usadas em concretos
no Brasil são as que contêm baixo teor deno Brasil são as que contêm baixo teor de
cálcio (10% de cálcio), classificada como
classe C pela ABNT NBR 12653:1992. Asp
cinzas com alto teor de cálcio (classe E, de
acordo com essa mesma norma, têm sido
comercializadas em países como os Estados
Unidos e Canadá, apresentando propriedades
pozolânicas e cimentantes.
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Ci l tCinza volante
• Partículas tipicamente esféricas
• Diâmetros variam de menos de 1 a mais de 150m 
(função do tipo de equipamento utilizado para queima) , 
d i i 45sendo a maioria menor que 45m
•Figura 7 - Micrografias de partículas de cinza volante obtidas com microscópio eletrônico de varredura
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Figura 7 Micrografias de partículas de cinza volante obtidas com microscópio eletrônico de varredura 
(elétrons secundários) Magnificação: 5000 vezes (Cortesia: Aguida Gomes de Abreu).
Ci l tCinza volante
• Superfície específica: varia de 300 a 700m2/kg,
bastante semelhante à do cimento Portland (350 a(
600m2/kg).
• Massa específica: varia entre 1900 a 2400kg/m3,
enquanto a do cimento Portland comum fica em torno deq
3150kg/m3.
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Síli tiSílica ativa
S b d t lt t d d bt ã d fSubproduto resultante do processo de obtenção do ferro-
silício e silício-metálico.
•Figura 8 - Esquema de produção do silício metálico e captação da sílica ativa
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Síli tiSílica ativa
•Quadro 1 - Relação entre produção da liga metálica e captação de sílica ativa (DASTOL, 1984)
•LIGA METÁLICA •SÍLICA ATIVA
•1000 kg de silício metálico •550 kg
ç p ç g p ç ( , )
1000 kg de silício metálico 550 kg
•1000 kg de ferro-silício 75 porcento •350 kg
•1000 kg de ferro-silício 50 porcento •90 kgg p g
•Captação potencial de sílica ativa, no Brasil, superior a
180.000 toneladas no ano de 2004;
•Produção mundial encontra-se em torno de 1 milhão
de toneladas/ano, sendo os maiores produtores a
Noruega e os Estados Unidos.
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Síli tiSílica ativa
Características químicas e morfológicasq g
Ã
Quadro 2 - Composições químicas típicas de sílica ativa (HJORTH, 1982)
COMPOSIÇÃO Silício-metálico 
(%)
FeSi 75 (%)
• SiO2 • 94 - 98 • 86 - 90
C 0 20 1 30 0 80 2 30• C • 0,20 - 1,30 • 0,80 - 2,30
• K2O • 0,20 - 0,70 • 1,50 - 3,50
• Na2O • 0,10 - 0,40 • 0,80 - 1,801200
1600
2000
DRX - Sílica ativa
Siemens Diffraktometer D5000
Tubo Cu - Radiação kapa (1+2)
30 mA - 40 kV
e
 
(
c
p
s
)
• MgO • 0,30 - 0,90 • 1,00 - 3,50
• CaO • 0,08 - 0,30 • 0,20 - 0,60
• Al2O3 • 0,10 - 0,40 • 0,20 - 0,604 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72
0
400
800
I
n
t
e
n
s
i
d
a
d
e
2 (graus)
• Fe2O3 • 0,02 - 0,15 • 0,30 - 1,00
• S • 0,10 - 0,30 • 0,20 - 0,40
• Perda ao fogo • 0,80 - 1,50 • 2,00 - 4,00
2 (graus)
Figura 9 Difratograma típico da 
sílica ativa, mostrando o halo de 
amorfismo
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gamorfismo 
Síli tiSílica ativa
Partículas esféricasPartículas esféricas, 
extremamente 
pequenas 
(ømédio 0 1 m) e(ømédio~0,1m) e 
amorfas.
•
Figura 10 – Micrografia de partículas de sílica ativa 
obtidas com microscópio eletrônico de varredura•
Cor pode variar de cinza 
claro a escuro, 
dependendo do excesso
p
Magnificação 20.000 vezes (Cortesia: Aguida Abreu) 
dependendo do excesso 
de carbono residual 
proveniente do carvão 
b tí l d d i
(a) (b)
Figura 11 Sílica ativa resultante da produção de silício 
á ú ) )
combustível, da madeira 
usados na carga do forno 
e do conteúdo de ferro. 
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metálico proveniente de uma indústria a) da Noruega e b) do 
Brasil.
Síli tiSílica ativa
• Superfície específica: varia de 13.000 a 30.000m2/kg,
ficando a média em torno de 20.000m2/kg, bastanteg,
superior à do cimento Portland (350 a 600m2/kg) ou à
da cinza volante (300 a 700m2/kg).
• Massa específica: encontra-se em torno dep
2200kg/m3, menor do que a do cimento Portland
comum, de aproximadamente 3150kg/m3 .
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elevado teor de SiO2 > 85%
REAÇÃO 
POZOLÂNICA
SÍLICAATIVA
POZOLÂNICA
SÍLICA ATIVA
EFEITO 
MICROFILER ALTA REATIVIDADE
elevada superfície específica ~20.000 m2/kg
cimento Portland 350 a 600 m2/kg
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cimento Portland 350 a 600 m /kg
cinza de carvão 300 a 700 m2/kg
Síli tiSílica ativa
• Norma ABNT NBR 13957:1997 - descreve os métodos de ensaio• Norma ABNT NBR 13957:1997 - descreve os métodos de ensaio
de laboratório exigíveis na especificação de sílica ativa para uso
em concretos, argamassas ou pastas de cimento Portland, bem
como a adição durante a fabricação do cimento Portlandcomo a adição durante a fabricação do cimento Portland.
•Quadro 3 - Exigências químicas e físicas para a sílica ativa
•Componente •Limite
NBR 13956 •ASTM C1240
•SiO2 (%) •≥ 85,0 > 85,02 (%) , ,
•Umidade (%) •≤3,0 <3,0
•Perda ao fogo (%) •≤6,0 •<6,0
•Equivalente alcalino em NaOH (%) •≤1 5•Equivalente alcalino em NaOH (%) •≤1,5
•Resíduo na peneira 45 µm (%) •≤10,0 •<10,0
•Área específica BET (m2/g) • ≥15 
≤30
•> 15
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≤30
M t liMetacaulim
OBTENÇÃO
Calcinação, entre 600oC 
e 900oC, de alguns tipos 
Tratamento do resíduo da 
indústria produtora de 
cobertura de papel, g p
de argilas, como as 
cauliníticas e os caulins 
d l
cobertura de papel, 
constituído basicamente 
de um caulim beneficiado 
de alta pureza. de extrema brancura, 
finura e pureza. 
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M t liMetacaulim
A pureza do caulin
afeta tanto a
reatividade como a
cor do material.
Quanto mais puro,
mais claro e reativomais claro e reativo
resultará o metacaulin
produzido. Quanto
menor a quantidademenor a quantidade
de sílica e alumínio,
menor a reatividade e
menor a brancura domenor a brancura do
material. •Figura 12 Metacaulins com diferentes colorações a), 
b) e c) provenientes de argilas cauliníticas, e d) 
proveniente do resíduo da indústria produtora de 
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cobertura de papel 
M t liMetacaulim
Características químicasq
•Quadro 4 Composição típica do metacaulim de alta reatividade (MALHOTRA & MEHTA, 1996).Q p ç p ( , )
•Composição típica do 
metacaulim
•Porcentagem em 
massa
•SiO2 •51,52
•Al2O3 •40,18
•Fe2O3 •1,232 3 ,
•CaO •2,00
•MgO •0,12
Ál li 0 53•Álcalis •0,53
•Perda ao fogo •2,01
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M t liMetacaulim
Forma e tamanho de partículas
de um metacaulim comercial
oriundo da calcinação da argila
caulinítica
 
Norma brasileira que 
especifica o uso doespecifica o uso do 
metacaulim: ABNT NBR 
15894:2010 Metacaulim para 
i t P tl d
Fi 13 Mi fi d tí l d
uso com cimento Portland em 
concreto, argamassa e pasta
•Figura 13 - Micrografia de partículas de
metacaulim obtida com microscópio
eletrônico de varredura Magnificação: 7.500
vezes (Cortesia: Lucília B. da Silva e Aguida
G d Ab )
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G. de Abreu)
Ci d dCinza de casca de arrozMaterial resultante da combustão da casca de arrozMaterial resultante da combustão da casca de arroz
•Quadro 5 - Produção de arroz no Brasil –
safra 2010
•REGIÃO/UF •PRODUÇÃO
(em t)
•%
•massa do grão 
20%
•11.331.613 t
(em t)
•Norte •999.647 •8,82
•Nordeste •913.228 •8,06
C t t 1 076 503 9 50
•casca 
~20%
2.266.323 t
•Centro-oeste •1.076.503 •9,50
•Sudeste •213.600 •1,88
•Sul •8.128.635 •71,73
~20%
•Brasil •11.331.613
•fonte: (Instituto Brasileiro de Geografia 
e Estatística – Disponível em: 
•cinza 453.265 t
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
http://www.ibge.gov.br/)
Ci d dCinza de casca de arroz
Em função do teor de carbono, a cinza pode apresentarç , p p
colorações que variam entre o preto, o cinza e o branco-
rosado.
Natur Natur
al al
TT3 TT3
Figura 14 Amostras de cinzas submetidas a diferentes tratamentos 
térmicos (Pouey, 2006)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Ci d dCinza de casca de arroz
• Superfície específica: varia de 50.000 a 100.000m2/kg
• Massa específica: encontra-se em torno de 2200 a
2600kg/m3 semelhante à da sílica ativa e menor do que2600kg/m3, semelhante à da sílica ativa e menor do que
a do cimento Portland, de aproximadamente 3150kg/m3
• Grande quantidade de sílica (superior a 85%)
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Ci d dCinza de casca de arroz
Eficiência da cinza de casca de arroz como material
pozolânico depende do controle no processo de queima
combustão não controlada queima controlada, com 
temperaturas entre 500 a 
700oC
geralmente contêm uma
700 C 
geralmente contêm uma 
grande proporção de 
minerais de sílica não 
reativos (cristalinos) e de
obtenção de cinzas 
f d ltreativos (cristalinos) e de 
baixo valor pozolânico
amorfas de alta 
pozolanicidade 
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Ci d dCinza de casca de arroz
32
28
24
e
 
r
u
p
t
u
r
a
 
 
(
M
p
a
)
Referência
20
T
e
n
s
ã
o
 
d
e
16
7 28 91
T02 T04 T08
T12 T14 T18
T32 T34 T38
Amostra 0
Amostra 1
Amostra 3
7 28 91
Idade (dias)
•Figura 15 Comportamento de concretos com adição de cinza de casca de arroz, onde a amostra 0
equivale a uma cinza predominantemente amorfa, a amostra 1 a uma cinza amorfa com alguma
cristalinidade e a amostra 3 a uma cinza predominantemente cristalina moídas por um período de 2
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cristalinidade e a amostra 3 a uma cinza predominantemente cristalina, moídas por um período de 2
horas (T02), 4horas (T04) e 8 horas (T08) (Pouey, 2006).
E ó i l d d lt fEscória granulada de alto-forno
R íd ã táli i t d d ã d fResíduo não metálico proveniente da produção do ferro gusa
Figura 16 Produção de ferro gusa nos altos fornos 
(http://www.brasilescola.com/quimica/producao-ferro-gusa.htm)
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E ó i l d d lt fEscória granulada de alto-forno
Produção brasileira de ferro gusa em 2010Produção brasileira de ferro gusa em 2010
•32 000 000 t
para cada tonelada de gusa produzido, 
i d t 300 350 il d 32.000.000 taproximadamente 300 a 350 quilos de 
escória de alto forno é gerada 
Geração brasileira de escória de alto-forno em 2010
•10.400.000 t
Geração mundial de escória de alto-forno em 2010
120 ilhõ d t l d
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•120 milhões de toneladas
E ó i l d d lt fEscória granulada de alto-forno
Figura 17 Granulação da escória deFigura 17 Granulação da escória de 
alto-forno (Massucato, 2005) •Figura 18 Escória granulada de alto-forno (http://www.cedexmateriales.vsf.es)
Quando as escórias de alto forno são resfriadas bruscamente, normalmente por meio de jatos de água ou 
vapor d’água sob alta pressão, resulta em um material predominantemente amorfo e potencialmente reativo. 
Este processo, conhecido como granulação, reduz a escória a grãos similares aos da areia natural. Essa 
escória, quando moída, pode ser utilizada na fabricação do cimento ou como adição em concretos. 
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E ó i l d d lt fEscória granulada de alto-forno
Características químicasCaracterísticas químicas
•Quadro 6 Composição química da escória de alto forno•Quadro 6 - Composição química da escória de alto forno
•Composição Química 
(%)
•Média 
mundial (1) •USIMINAS
(1) •COSIPA(1) •CST(2)
•SiO2 •30-42 •33,80 •37,00 •33,65
•Al2O3 •5-19 •11,20 •10,50 •12,42
•CaO •30-50 •43,70 •41,40 •41,60
•MgO •1-21 •6,60 •6,50 •7,95
•TiO2 •0,4 •1,58 •0,66 •0,73
•Fe2O3 •0,3 •1,20 •1,00 •0,452 3
•Fonte: (1) Cincotto, 1998; (2)CST, 2005
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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FílFíler
M t i l fi t di idid diâ t édi ó iMaterial finamente dividido, com diâmetro médio próximo
ao do cimento, que, devido à sua ação física, traz
melhorias para algumas propriedades do concretomelhorias para algumas propriedades do concreto,
quando presente em pequenas quantidades (menor que
15% sobre a massa do cimento).
A norma ABNT NBR 11578:1991 limita o
conteúdo de fíler em 10% para os cimentos
Portland compostos, salientando que o
material carbonático utilizado como fíler deve
ter no mínimo 85% de CaCO3.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
FílFíler
Exemplos de adições minerais que podem atuar como fílerExemplos de adições minerais que podem atuar como fíler
•(a) •(c)•(b)
•Figura 19 Adições minerais que atuam como fíler a) cinza de lodo de estações de tratamento de 
esgoto; b) resíduo de corte de granito e c) cinza da combustão de eucalipto 
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Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto 
Adi õ i iAdições minerais
no concreto
podem melhorar durabilidade
podem melhorar propriedades mecânicas
( t i tê i )podem melhorar 
propriedades
 t d f
(aumento resistência)
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no estado fresco
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto 
A eficiência de uma adição mineral depende:
da composição química
do grau de amorficidade
da granulometriag
da quantidade utilizada
das condições de curadas condições de cura
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado fresco – Aspectos reológicosp g
Quando o diâmetro médio da
adição mineral é inferior ao do
cimento e/ou quando aumenta o
volume de finos na mistura Aumenta coesãoAumenta coesão
Aumenta viscosidade
Aumenta plasticidade
Reduz exsudaçãoReduz exsudação
Reduz segregação
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado fresco – Consumo de águag
•O consumo de água de 
concretos com adições minerais 
vai depender da forma evai depender da forma e 
superfície específica de suas 
partículas e da quantidadepartículas e da quantidade 
utilizada como adição ou 
substituição ao cimento 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado fresco – Calor de hidrataçãoç
Normalmente o calor de hidrataçãoNormalmente o calor de hidratação 
gerado, por unidade de tempo, é 
reduzido com a substituição do ç
cimento pelas adições minerais, já 
que a quantidade de clínquer 
di i i lt ddiminui, resultando em menor 
liberação de calor duranteas 
reações químicas de hidrataçãoreações químicas de hidratação. 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado fresco - Fissuração por dessecaçãoç p ç
superficial ou retração plástica
C di õ i i l d ã•Como as adições minerais em geral causam redução
significativa na exsudação do concreto, dificultando a
subida de água à superfície existe risco potencial desubida de água à superfície, existe risco potencial de
fissuração, principalmente quando a taxa de
evaporação é elevada (temperatura ambiental alta,(
baixa umidade relativa, do ar, velocidade elevada do
vento, entre outros).
Para evitar método eficaz de cura
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Resistência à 
compressão e à tração
A resistência final do concreto com adições minerais e a 
sua evolução com o tempo dependem, entre outros 
fatores:
 da quantidade e características da adição mineral 
(tamanho das partículas, quantidade de SiO2 em forma(tamanho das partículas, quantidade de SiO2 em forma 
amorfa, entre outros);
 do proporcionamento do concreto (tipo e consumo de 
cimento relação água/cimento presença decimento, relação água/cimento, presença de 
superplastificante, etc.);
 das condições de cura.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Resistência à 
compressão e à tração
A adição das superpozolanas
(sílica ativa, metacaulim e cinza( ,
de casca de arroz) ao concreto
causa uma melhora notável na
resistência à compressão e à
tração do mesmo.
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Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Resistência à 
compressão e à tração
40
50
)
20
30
f
c
 
(
M
P
a
)
0
10
0 5 10 15 20 30 40 500 5 10 15 20 30 40 50
teor de cinza de casca de arroz (%)
•Figura 20 Resistência à compressão axial de argamassas com cinza de casca de arroz e 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
relação água/aglomerante 0,52, aos 28 dias de idade (PRUDÊNCIO JR. & SANTOS, 1996)
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Resistência à 
compressão e à tração
A di ã d l tifi t i l i t tA adição de superplastificantes possui um papel importante
em permitir um desenvolvimento adequado da resistência
de concretos com adições ultrafinas, que tem uma
tendência a se aglomerar. Em geral, o uso de
superplastificante é um pré-requisito com vistas a alcançar
uma dispersão eficiente destas adições no concreto,p ç
compensar a maior demanda de água por suas minúsculas
partículas e utilizar totalmente o potencial físico-químico da
adição pozolânica.adição pozolânica.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido – Módulo de 
deformação
•As características superiores da zona de transição na
presença de adições minerais não são suficientes para
causar uma melhora correspondente no módulo dep
deformação do concreto, para o qual as características do
agregado se tornam o fator limitante. Conseqüentemente,
os aumentos nos níveis de resistência à compressãoos aumentos nos níveis de resistência à compressão
obtidos em concretos com adições não se reproduzem
com a mesma intensidade nos valores de módulo de
deformação que aumenta de forma mais amenadeformação, que aumenta de forma mais amena.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido – Módulo de 
deformação
50
55
60
65
70
25
30
35
40
45
50
E
c
 
(
G
P
a
)
sem adição
10% de sílica a tiva
20% de sílica a tiva
30% de sílica a tiva
0
5
10
15
20
25 30% de sílica a tiva
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
fc (MPa)
•Figura 21 Relação entre módulo de deformação e resistência à compressão
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Durabilidade
•As adições minerais com atividade química normalmente
reagem com o hidróxido de cálcio resultante da hidratação
do cimento, gerando silicatos e sílico-aluminatos de cálcio
hidratado, que acabam precipitando nos vazios maiores da, q p p
pasta de cimento endurecida, como os canais capilares,
reduzindo a permeabilidade e absorção do concreto. Além
disso a substituição de um composto solúvel e lixiviáveldisso, a substituição de um composto solúvel e lixiviável,
como o hidróxido de cálcio, por um composto estável e
resistente, gera um concreto com maior capacidade de
impedir a passagem de água e agentes agressivos em seusimpedir a passagem de água e agentes agressivos em seus
poros capilares.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Durabilidade
20
23
 
Sílica ativa
 0%
 5%
a/agl 0,30
 0,35
 0,45
 
15
18
20
 10%
 15%
 20%
 obs. 0%
 obs. 5%
 obs. 10%
o
 
-
 
S
 
(
m
m
/
h
1
/
2
) 0,60
 0,80
 obs. 0,30
 obs. 0,35
 obs. 0,45
 obs. 0,60
obs. 0,80
10
13
 
 obs. 15%
 obs. 20%
d
e
 
a
b
s
o
r
ç
ã
o
obs. 0,80
 
5
8
T
a
x
a
 
0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
3
Teor de sílica ativa (%)Relação água/aglomerante
0 5 10 15 20
•Figura 22 Taxa de absorção de água de concretos executados com adições de sílica ativa (Vieira 2003)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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Figura 22 Taxa de absorção de água de concretos executados com adições de sílica ativa (Vieira, 2003)
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Durabilidade
0,14
0% de CCAAs adições minerais reativas
são eficientes em inibir ou
0,08
0,10
0,12
s
ã
o
 
(
%
)
20% de CCA
são eficientes em inibir ou
reduzir as reações
expansivas devidas à reação
álcali-agregado. Isto se deve
0,02
0,04
0,06
E
x
p
a
n
s
30% de CCA
á ca ag egado sto se de e
a três fatores: a) redução da
permeabilidade do concreto;
b) ao substituir parte do
0,00
6 9 12 15 18 21 24 27 30
Idade (dias)
) p
cimento ocorre redução do
total de álcalis do
aglomerante; c) parte dos
•Figura 23 Reação álcali-agregado: expansão média 
em função do tempo e teor de substituição de CCA 
(Andrade et al., 1993).
álcalis é consumida pela
reação pozolânica ou invés
de reagir com os agregados
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
reativos.
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Durabilidade
25
30
 0% 0% obs
 5% 5% obs
 0,30 0,30 obs
 0,35 0,35 obs
20
25 5% 5% obs 10% 10% obs
 15% 15% obs
 20% 20% obs
m
)
 0,45 0,45 obs
 0,60 0,60 obs
 0,80 0,80 obs
10
15
e
c
c
 
(
m
m
 
0
5
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Relação água/aglomerante
0 5 10 15 20
 Teor de sílica ativa (%)
•Figura 24 Carbonatação em concreto – idade 126 dias (98 dias de exposição a 5% de CO2)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. IsaiaFigura 24 Carbonatação em concreto idade 126 dias (98 dias de exposição a 5% de CO2) 
•(Kulakowski, 2002)
Efeito das adições minerais nas 
i d d d tpropriedades do concreto
Concreto no estado endurecido - Durabilidade
0,15
a/agl
0,40 obs.
0,55 obs.
 
 0,40
 0,45
 0% obs.
10% obs.
Sílica ativa
 
 0%
 5%
0,09
0,12
0,70 obs. 0,50
 0,55
 0,60
 0,65
 0,70
m
2
)
20% obs. 10%
 15%
 20%
0,06
 

i
c
o
r
r
 
(

A
/
c
m
2
 
0 00
0,03
0 5 10 15 20
0,00
Relação água/aglomeranteTeor de sílica ativa (%)
0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70
 
•
Figura 25 Variação final da intensidade de corrosão desencadeada por carbonatação
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Figura 25 Variação final da intensidade de corrosão desencadeada por carbonatação
Utilizações de adições minerais em obras de 
t B il
PRÉ MOLDADOS
concreto no Brasil
PRÉ- MOLDADOS
RECUPERAÇÃO EDIFÍCIOSÇ
ESTRUTURAS
APLICAÇÕES PONTES
PLATAFORMAS
MARÍTIMAS
PAVIMENTOS
MARÍTIMAS
OBRAS
HIDRÁULICAS
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•Editor: Geraldo C. Isaia
Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Cinza volante e escória de alto-forno
•Inúmeros são os casos de utilização de adições minerais em obras
de concreto, principalmente as pozolanas (cinza volante e argila
calcinada) e escórias de alto forno que tradicionalmente sãocalcinada) e escórias de alto-forno, que tradicionalmente são
utilizadas na produção de cimentos substituindo parcialmente o
clínquer. Seu uso é justificado em obras onde a redução do calor de
hid t ã é i l b bi thidratação é essencial, como barragens, e em ambientes com
presença de cloretos, para reduzir a penetração dos mesmos e
aumentar a durabilidade quanto à corrosão das armaduras.
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•Editor: Geraldo C. Isaia
Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Sílica ativa
( ) (b)
•Figura 26 Estação de tratamento de esgoto Alegria, no Rio de Janeiro a) fonte: 
http://riosdoriodejaneiro.blogspot.com e b) cortesia João Paulo Guimarães
(a) (b)
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Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Sílica ativa
Figura 27 Sede da Procuradoria 
Geral da República em BrasíliaGeral da República, em Brasília
(fonte: www.arcoweb.com.br)
•Figura 28 Dique seco, em Rio Grande (fonte: 
http://riograndeoffshore.blogspot.com)
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Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Sílica ativa
(a) (b)(a) (b)
•Figura 29 a) Ponte Bernardo Goldfarb, em São Paulo (10% sílica ativa) e b) piso do centro de 
distribuição Casas Bahia, em Jundiaí, SP (6% sílica ativa) cortesia João Paulo Guimarães
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Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Sílica ativa
•Figura 30 Edifício E-Tower, em São Paulo (fonte: http://www.arcoweb.com.br)
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Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Metacaulim
(a) (b)
•Figura 31 Barragem João Leite, em Goiás: a) vista geral de jusante (maio de 2004) e b) vista da
ombreira direita (março 2004) (fonte: http://www.saneago.com.br/novasan/imagens)
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Utilizações de adições minerais em obras de 
t B ilconcreto no Brasil
Metacaulim
(a) (b)
•Figura 32 Calha do rio Tietê, em São Paulo: a) vista geral e b) detalhe da obra (fonte: 
www.daee.sp.gov.br; www.altavisao.com.br/ arquivo.htm)
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C id õ fi iConsiderações finais
Como a sociedade vai continuar consumindo grandesComo a sociedade vai continuar consumindo grandes
quantidades de concreto para manutenção e ampliação de
sua infra-estrutura e edificações, é preciso utilizá-lo deç p
forma eficiente:
reduzindo o consumo de clínquer com o uso de 
adições minerais em cimentos compostos ou 
adicionadas ao concreto durante a mistura;adicionadas ao concreto durante a mistura;
aumentando a durabilidade das obrasaumentando a durabilidade das obras 
executadas em concreto com o uso de adições.
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