08. Adições Minerais para Concretos

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Adições Minerais ao Concreto 
Materiais de Construção II 
Pontifícia Universidade Católica de Goiás 
Engenharia Civil 
Professora: Mayara Moraes 
Adições Minerais 
 
ASTM C125 
Aditivos/adições (Admixtures): 
“Qualquer material – que não seja água, agregados, 
cimentos hidráulicos ou fibras – usado como 
ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à 
massa imediatamente antes ou durante a mistura”. 
 
Adições Minerais 
 
ASTM C125 
Aditivos/adições (Admixtures): 
“Qualquer material – que não seja água, agregados, 
cimentos hidráulicos ou fibras – usado como 
ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à 
massa imediatamente antes ou durante a mistura”. 
 
Fonseca, 2010: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aditivos 
químicos 
Adições 
minerais 
“Alterar as características 
do cimento, sem alterar 
sua proporção na 
composição do concreto” 
“Somar ou substituir 
parcialmente o cimento 
(devido às suas 
propriedades semelhantes 
às do cimento)” 
Histórico 
1.500 a.C.: Adições minerais 
Grécia: Cinzas vulcânicas (Ilha de Santorini) 
Alemanha: Tufos vulcânicos (trass) 
Outras regiões: Algilas calcinadas 
 
79 a.C.: Cinzas pozolânicas 
Bahia de Nápoles 
Monte Vesúvio 
Puzzuoli – Vila destruída pelas cinzas 
Histórico 
Século XIX: Louis Vicat observou semelhanças 
entre as propriedades de alguns subprodutos de 
indústrias siderúrgicas e do cimento. 
Fabricação do cimento Portland com adição de escória. 
Início: Grandes desconfianças. 
Após 1950: Divulgação e informação. 
Êxito: Após a Segunda Guerra Mundial: 
• Economia notável de combustível, uma vez que cada tonelada 
de clínquer substituído por escória gerava uma redução de 200 
Kg no consumo de carvão (COUTINHO, 1997). 
Adições Minerais 
Pozolânicas Cimentantes Inertes 
Naturais Artificiais 
REAÇÃO 
POZOLÂNICA 
Pozolana + Ca(OH)2  C-S-H 
REAÇÃO 
CIMENTANTE 
EFEITOS 
FÍSICOS 
Empacotamento 
Pontos de Nucleação 
Cimentante + H2O  C-S-H 
Reação Pozolânica 
Cimento 
Água 
C-S-H Ca(OH)2 
POZOLANA 
C-S-H 
-Resistência 
-Durabilidade 
-Coesão 
-Plasticidade (*) 
Etringita 
HIDRATAÇÃO DO 
CIMENTO 
 
IMAGENS DE 
MICROSCÓPIO 
ELETRÔNICO 
Hidróxido de Cálcio 
C-S-H 
Etringita 
DETALHADOS 
A SEGUIR 
Benefícios das adições minerais no concreto 
Benefícios econômicos: 
 
 
Benefícios ecológicos: 
 
Benefícios técnicos: Plasticidade e coesão 
Exsudação e segregação 
Durabilidade (porosidade) 
Resistência 
Calor de hidratação 
Resistência a sulfatos 
Substituição parcial 
do cimento 
Energia de produção 
Subprodutos industriais 
Liberação de CO2 
Benefícios das adições minerais no concreto 
Subprodutos industriais 
Liberação de CO2 
As adições minerais 
melhoram as propriedades do 
concreto, mas não se deve 
esperar que possam 
compensar a baixa qualidade 
dos constituintes do concreto 
ou de um traço pobre!! 
Influência das adições minerais nas 
propriedades do concreto fresco 
1. Plasticidade e coesão: 
Maior relação “volume de sólidos / volume de água”; 
Melhor trabalhabilidade; 
Facilidade de bombeamento e acabamento do 
concreto. 
 
2. Exsudação e segregação: 
Maior volume de finos; 
Maior compacidade de pasta; 
Menor quantidade de canais de exsudação. 
Influência das adições minerais nas 
propriedades do concreto fresco 
3. Redução do consumo de água: 
Efeito dispersor das partículas pequenas (forças 
eletrostáticas), notado em pozolanas comuns; 
Superpozolanas (extrema finura):  Consumo de água 
 Uso de aditivos superplastificantes. 
 
4. Calor de hidratação: 
Clínquer: estágio de energia elevado; 
Reação pozolânica: menor calor de hidratação do que 
nas reações de hidratação do cimento; 
Risco de fissuração térmica diminuído. 
Influência das adições minerais nas 
propriedades do concreto endurecido 
1. Resistência Mecânica: 
Formação de mais compostos resistentes; 
Refinamento dos poros e dos cristais na pasta (maior 
volume de finos); 
Maior resistência da matriz na zona de transição; 
 
2. Durabilidade: 
Redução na porosidade e permeabilidade do concreto; 
Menor possibilidade de entrada de agentes nocivos. 
3. Resistência a sulfatos: 
Refinamento dos poros; 
Redução da quantidade de Ca(OH)2 disponível para 
combinar com sulfatos e gerar compostos expansivos. 
 
4. Reação álcali-agregado: 
Menor absorção de água; 
Redução do total de álcalis do aglomerante (substituição 
de parte do cimento); 
Consumo de parte dos álcalis pela reação pozolânica. 
 
 
 
Influência das adições minerais nas 
propriedades do concreto endurecido 
Adições Minerais mais 
Utilizadas em Concreto 
Cinzas Volantes 
Sub-produto da combustão de carvão mineral. 
Teor de cálcio variável: 
Depende do tipo de carvão utilizado. 
Teor de carbono não-queimado variável: 
Teores acima de 5% - indesejável. 
Principais efeitos: 
Retardamento do tempo de pega; 
Baixo calor de hidratação; 
Trabalhabilidade e coesão; 
Redução da porosidade. 
Partículas vítreas esféricas 
(MEHTA; MONTEIRO, 2008) 
Sílica Ativa 
Subproduto da produção de silício metálico; 
Pozolana altamente reativa; 
Principais efeitos no concreto: 
Refinamento dos poros; 
Melhoria das resistências mecânicas; 
• 10 a 40% (resistência à compressão) 
Aumento da coesão da pasta. 
 
Desvantagens: 
Aumento do consumo de água; 
Carbonatação: 
 
• Consumo de Ca(OH)2; 
• Diminuição do PH da água capilar. 
 Diâmetros Médios: 
 
Sílica ativa: 0,1-0,12 mm 
Cimento: ~10 mm 
Cinza volante : ~10 mm 
Metacaulim: 1,5mm 
Escória de alto-forno 
Sub-produto da fabricação de ferro-gusa. 
Composição: Cal, Sílica, Alumina. 
Principais efeitos no concreto: 
Melhor trabalhabilidade (dispersão das partículas); 
Refinamento dos poros; 
Maiores resistências (microestrutura mais densa); 
Resfriamento rápido: 
Partículas vítreas (não-cristalinas). 
Moagem (finuras adequadas). 
 
Cinzas de Casca de arroz 
1 ton (Arroz)  200 kg (Casca)  40 kg (Cinza). 
Propriedades similares à da sílica ativa. 
Combustão controlada: 
Sílica na forma não-cristalina; 
Estrutura celular porosa; 
Pozolana altamente reativa. 
Micrografia eletrônica de varredura 
(a) sílica ativa (b) cinza de casca de arroz 
(MEHTA; MONTEIRO, 2008) 
Metacaulim 
Calcinação e moagem de argilas cauliníticas: 
 600°C a 900°C. 
Produto primário. 
Processo de produção rigorosamente controlado: 
Pozolana de alta pureza e reatividade. 
MCAR: Metacaulim de alta reatividade: 
Argilas extremamente finas; 
Altos teores de caulinita. 
Sílica e alumina no estado amorfo. 
Efeito semelhante ao da sílica ativa. 
Fíller Calcário 
Materiais carbonáticos. 
Praticamente inertes na mistura. 
Diâmetro médio similar ao do cimento ou menor. 
 
Principais efeitos no concreto: 
Trabalhabilidade 
Densidade 
Permeabilidade 
Exsudação 
Teores Ideais para Concretos 
com Adições Minerais 
Adição Mineral Teor Ideal 
Sílica Ativa 5 a 20% 
Escória de Alto-Forno 55 a 70% 
Cinzas Volantes 25 a 60% 
Cinzas de Casca de Arroz 15 a 50% 
Fíller Calcário 10 a 50% 
(HOPPE FILHO, 2002 apud FURQUIM, 2006)