adições e aditivos no concreto

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Adições
 Cinza Volante
 subproduto do carvão em centrais de energia 
 elétrica
 gerada da parte mineral do carvão que não 
 queimou na combustão
 efeito no cimento
 reação pozolânica mas pode ter C-(A)-S-H dependendo do teor de alumínio
 reação muito lenta é a adição de menor reatividade!!!
 pode não ter um desempenho tão bom quanto 
 outras adições por ter uma parte cristalina
 partículas são esféricas e muito maiores que as 
 da silica ativa
 cenosferas ocas
 plerosferas ocas, mas dentro de outras esferas mais usadas
 se divide em dois grupos
 silícias
 alto teor de silica e alumina
 pozolânicas
 constituídas principalmente por silica, alumina 
 e ferro
 baixíssimo teor de óxido de cálcio
 calcárias podem ser adições com hidraulicidade latente vai depender do teor de cálcio, mais cálcio, maior hidraulicidade
 principalmente de carvões betuminosos
 de carvões antracíticos
 efeitos
 reduz as resistências Às primeiras idades por causa da baixa reatividade
 aumenta as resistências à idades avançadas por conta da ação pozolânica
 permite substituir elevadas porcentagens de 
 cimento até 30%
 melhora a trabalhabilidade do concreto em 
 estado fresco
 reduz o calor de hidratação
 Sílica Ativa
 Adição pozolanica
 não reage sozinha com a água, necessita de 
 um entorno alcalino para promover a reação 
 pozolânica
 subproduto industrial obtido na produção de 
 ligas de ferrosilício, semicondutores de Si, etc
 gerada em forno de arco elétrico
 utiliza-se quartzo ou semelhante, carvão e 
 material de madeira para gerar combustão
 praticamente baseado em SiO2 (Silica)
 Amorfo
 geralmente cinza
 partículas esféricas
 elevada superfície específica
 mais fino, maior superfície específica
 processo de densificação menor custo se densificadas, maior facilidade em armazenar e transportar
 baixa densidade
 aplicações
 filler em borrachas
 na produção de refratários
 na produção de clínquer
 indústria de vidros solúveis
 indústria de perfuração
 adição pozolânica
 mmais reconhecido
 dois efeitos
 filler preencher vazios
 elevada reatividade
 classificação há várias, muda de país em país
 EFEITOS (quando incorporados ao cimento)
 reação pozolânica contribui com a reação com o elevado teor de silica CH + xSi -> C-S-H
 em estado fresco aumenta a coesão das 
 misturas
 mais silica ativa, mais grudenta, mais demanda 
 de água
 partículas muito pequenas
 tendem a se aglomerar
 elevada demanda de água
 máximo permitido 10%
 melhora a resistência a corrosão das armaduras muito utilizada para estruturas na beira do mar
 Escória de Alto Forno
 subproduto gerado na produção de ferro
 redução de Fe2O3 para Fe e purificação
 CaCO3 é adicionado para coletar as impurezas
 rápido esfriamento da escória incrementa 
 conteúdo de fases amorfas 
 se o esfriamento é lento aumenta a 
 cristalinidade
 mineral silico aluminoso calcico amorfo
 tem composição similar ao clínquer, mas com 
 menos Ca
 tem propriedades ligantes (reagem com água) 
 mas muito baixas comparada ao cimento 
 portland
 reagem através dum processo similar a ração 
 pozolânica para formar C-S-H
 efeitos
 não afeta a trabalhabilidade
 reduz levemente as resistências mecânicas às 
 idades iniciais
 melhora as resistências nas idades mais 
 avançadas
 melhora significamente as propriedades de 
 durabilidade
 reduz a permeabilidade
 Pozolanas Naturais
 derivada de alguma fonte natural
 baseadas no cimentos romanos
 derivadas de solos vulcânicos têm elevados conteúdos de fases amorfas
 baixa reatividade muito usado em cimentos compostos 
 geologicamente alteradas apresentam 
 reatividade, mas menos que as pozolanas 
 sintéticas
 requerem beneficiamento moagem e às vezes calcinação
 alto teor de silica
 ponto negativo: alta porosidade elevada demanda de água para atingir determinada trabalhabilidade
 exemplos
 cinzas vulcânicas
 pedra pomez
 tufas e minerais vulcanicos
 argilas calcinadas
 derivada de minerais ricos em caulinita
 tratamentos térmicos controlados
 incrementa a reatividade transforma a estrutura cristalina em amorfa
 argila caulinitica transforma-se em metacaulim
 elevado custo $$$$$
 altamente reativa
 rica em Al a relação entre silica e alumina é ~1
 propriedades pozolânicas influência de alumina e silica em estado amorfo
 cinza de casca de arroz
 é derivada da queima da casca de arroz
 quando queimada a casca, a cinza gerada tem 
 elevado teor de silício
 mais econômico se comparado à sílica ativa
 Introdução
 são empregados no concreto p/ melhorar ou 
 ortogar características especiais
 materiais inorgânicos, pozolânicos ou com 
 hidraulicidade latente de elevada finura
 NBR 12653 (2015)
 "por si só possuem pouca ou nenhuma 
 atividade aglomerante, mas quando finamente 
 divididos e na presença de água, reagem com 
 o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente 
 para formar compostos com prop. 
 aglomerantes"
 dividido em grupos
 Pozolana
 material vítreo que reage com água + cal
 silicosos ou silicoaluminoso
 baixa ou nenhuma capacidade ligante
 maior parte das adições
 mas na presença de umidade reage com 
 hidróxido de cálcio (cal ou Ca(OH)2) ou 
 materiais que liberam Ca(OH)2 à temperatura 
 ambiente para produzir compostos com carac. 
 ligantes
 Cinza volante, sílica ativa, metacaulim, outros
 quanto mais, o cimento é mais econômico
 Adição Hidráulica
 material vítreo que reage com água +álcali
 não cristalino ou com baixa cristalinidade
 contém suficiente cálcio para formar 
 compostos com carac. ligantes 
 Escórias siderúrgicas de alto forno, outras 
 escórias, cinzas volantes C
 Adições Inertes não reagem com elementos alcalinos e nem reagem sozinhas com a água
 a reação pozolânica é ácido/base 
 pozolana é ácido o seu conteúdo dos óxidos ácidos deve ser alta
 cal é base
 SCMs - Supplementary cementitious materials
 servem para melhorar o desempanho, 
 aumentar a sustentabilidade e reduzir custos
 porque usar?
 a portlandita é "transformada" em silicato 
 cálcico hidratado C-S-H, contribuindo com a 
 resistência
 Classe F Classe C
 mais disponíveis nomercado
 Avaliações da reatividade das adições
 Métodos Físicos medidas de resistências mecânicas
 determinar o aumento da resistência quando 
 usada a pozolana
 produzir uma argamassa normal e outra com 
 pozolanae depois avaliar a diferença de 
 resistência à compressão
 relação Rc pozolana / Rc control deve ser > 
 90%
 fator K da eficácia ligante
 parte do material pozolânico num concreto 
 adicionado que considera-se equivalente ao 
 cimento portland, que tem as mesmas 
 propriedades que o concreto tradicional
 K<1; a pozolana apresenta reatividade 
 relativamente baixa e precisa de mais material 
 ligante para ter a mesma resistência que o 
 concreto referência
 K>1; a pozolana apresenta reatividade 
 relativamente alta e a quantidade de material 
 ligante será menor para ter a mesma 
 resistência que o concreto referência
 Métodos Químicos
 determinar a fração potêncialmente 
 pozolânica (parte reativa)
 quanta pozolana é solublizada em entorno 
 alcalino
 Fratini
 determinar o conteúdo de Ca(OH)2 na reação 
 pozolânica
 POZOLANA+CH -(água)-> C-S-H+C-(A)-S-H...
 Filler Calcário
 CaCO3 (carbonato de cálcio)
 material prima na produção de clínquer e 
 também cimento
 não é considerado pozolana porque quando 
 incorporado não reage químicamente com 
 produtos de hidratação formados durante a 
 hidratação do cimento e nem com a água
 muito moído a parículas muito finas
 adição mais econômica
 limitado a 15% NBR
 Pequenas quantidades como <5% podem 
 melhorar algumas propriedades
 principalmente trabalhabilidade
 não gera segregação e não aumenta muito a 
 demanda de água
 gera mais fases tipo AFm e nucleação acelera 
 hidratação
 quantidades mais elevadas não reagem reduz resistências
 quase todos os cimentos usam filler calcário, 
 por aspectos econômicos e de 
 trabalhabilidade
 Reação pozolânica
 misturar o cimentocom outras fontes de SiO2 
 e/ou Al2O3
 geralmente resíduos/subprodutos industriais 
 por serem mais econômicos e terem baixa 
 emissão de CO2
 As adições reagem com a Portlandita (Ca(OH)2 
 ou CH) p/ formar produtos tipo C-S-H
 Preenche os poros nas idades avançadas (
 refinamento de poros) - durabilidade
 é normalmente mais lenta que a de hidratação 
 do cimento Portland
 substituir cimento ou clínquer por pozolana 
 reduz as resistência nas primeiras idades
 precisa de hidratação do cimento para gerar 
 um elevado PH, que promove a reação
 melhora as propriedades a longo prazo
 Estado Líquido
 esfriamento lento cristalino
 esfriamento rápido amorfo baixa cristalinidade = maior reatividade
 metacaulim apresenta partículas laminares
 elevada superfície específica
 incrementa a demanda de água
 reduz a trabalhabilidade
 so limitado a 20%
 usado em concretos brancos
 bom refinador de poros
 reduz o calor de hidratação
 muito usado no meio oriente para melhorar a 
 resitência a exposição a cloretos
 Aditivos
 efeitos mais importantes
 aumentar a trabalhabilidade sem aumentar 
 o conteúdo de água
 acelerar a velocidade no ganho de 
 resistências nas primeiras idades
 aumentar as resistências
 retardar ou acelerar o tempo de pega
 retardar ou reduzir o calor de 
 hidratação (calor liberado durante a 
 hidratação do cimento)
 evitar fissuração, retrações, etc
 para produzir concreto celular
 inibir corrosão
 reduzir custo unitário do concreto
 produzir concreto com cor
 etc ...
 introdução
 substâncias químicas de origem orgânica 
 controlar as reações de hidratação e outros 
 efeitos
 efeito nas velicidades de reação, 
 trabalhabilidade, propriedades reológicas
 material diferente a água, agregados e 
 cimento que é usado como ingrediente em 
 concretos ou argamassas e que é 
 adicionado antes ou durante a mistura dos 
 componentes
 compostos hidrofóbicos evolução dos aditivos
 características principais
 atuam apenas com a pasta de cimento
 maioria dos concretos modernos usam 
 aditivos
 são dosados com% muito baixos quando 
 comparados a adições
 são geralmente caros $$$$
 os aditivos que melhoram a 
 trabalhabilidade incrementam a distância 
 entre particículas
 afeta as forças do sistema
 classificação
 cinética da reação
 retardante
 aceleradores
 reologia
 durabilidade
 superplastificante
 redutor de água
 incorporador de ar
 inibidor de corrosão
 pelos mecanismos de ação
 dispersão do cimento na fase aquosa do 
 concreto
 alteração da cinética de hidratação do 
 cimento principalmente C3A
 reação com os produtos de hidratação do 
 cimento alcalis e hidróxido de cálcio
 sem reação com o cimento ou produtos de 
 reação
 pela ação
 modificam ao mesmo tempo as 
 propriedades em estado fresco e 
 endurecido
 apenas em estado fresco
 usados durante o processo de cura
 apenas em estado endurecido
 normas
 ASTM 8 tipos
 norma americana
 ABNT 9 tipos
 P plastificante
 R retardador
 A acelerador
 PR plastificante retardador
 PA plastificante acelerador
 IAR incorporador de ar
 SP superplastificante
 SPR superplastificante retardador
 SPA superplastificante acelerador
 incorporador de ar
 gera ar no concreto ou argamassa em 
 pequenas porpoções em forma de 
 borbulhas pequenas durante a mistura e 
 usualmente para aumentar a 
 trabalhabilidade e resistência no 
 congelamento (durabilidade)
 pontos negativos
 dependendo o teor de borbulhas pode 
 haver queda de resistência
 mesmo assim é muito usado pela 
 durabilidade e redução de água
 reduz o peso unitário aumenta o volume
 necessita maior cuidado no uso em 
 concretos bombeados
 aumento o tamanho e espaçamento das 
 borbulhas
 necessita maior cuidado na dosagem com 
 algumas adições
 fatores que afetam o conteúdo de ar
 conteúdo de cimento e agregado graúdo
 teor de agregado fino
 presença e conteúdo de adições
 condições de mistura
 adensamento
 temperatura do concreto
 ar naturalmente incluído vai depender das 
 características dos agregados e condições 
 de mistura
 vai gerar borbulhas de tamanho 
 micrométrico
 homogeneamente distribuídas e dispersas
 melhora a trabalhabilidade
 misturas fica mais coesa e plástica
 melhora trabalhabilidade efeito rodamento
 consegue reduzir conteúdo da água para 
 atingir a mesma trabalhabilidade 
 reduz exsudação e segregação
 melhora a durabilidade
 melhora a questão de patologias por ciclos 
 de gelo e degelo
 reduz permeabilidade
 reserva para crescimento e produtos 
 expansivos
 absorver energia concentrada no 
 crescimento de fissuras
 Retardantes
 objetivos
 bombeio de grande distâncias
 ajuda atividades de lançamento e 
 adensamento complicadas
 quando se precisa mecher muito o 
 concreeto ou de mais tempo para 
 manuseá-lo
 prolonga tempos de transporte
 usado em ambientes quentes e secos
 alta temperatura naturalmente acelera a 
 reação de hidratação e perde 
 trabalhabilidade muito mais rápido
 regular os tempos de mistura, transporte e 
 lançamento do concreto
 retardar o tempo de pega
 mecanismos diminui a solubilidade do cimento quando está em contato com a água
 impede que as partículas de cimento 
 entrem em contato muito rápido com a 
 água, criando uma "capa impermeável", 
 reduzir a solubilidade e a liberação de 
 cálcio, silício e alumínio para gerar os 
 produtos de hidratação
 efeitos no concreto fresco
 retarda o tempo de pega entre 0,5 e 3 h
 permite um maior tempo de utilização do 
 concreto
 reduz a velocidade de calor de hidratação, 
 mas não o calor máximo liberado
 não afetam a demanda de água não altera a trabalhabilidade
 efeitos no concreto rígido
 contração variável retrai mais
 Subtopic 2
 fatores que afetam a eficácia
 relação aditivo/cimento
 tempo quando o aditivo é adicionado
 temperatura
 composição do cimento
 características do traço
 açúcares
 Redutor de água
 objetivos
 reduzir a relação a/c requerida para 
 produzir um concreto com uma 
 consistência determinada
 incrementar o assentamento com um 
 conteúdo de água fixo
 porém a velocidade de perda de 
 abatimento não é reduzida e algumas vezes 
 pode ser aumentada
 características gerais
 a trabalhabilidade vai diminuindo com o 
 tempo
 mecanismo atua por adsorsão na superfície líquido sólido
 eficiência: período de ação limitado (<2h)
 reduz relação a/c entre 5-15%
 é dosado entre 0 e 2% com relação ao teor 
 de cimento
 controle estrito do conteúdo
 o excesso gera aumento significativo no 
 conteúdo de ar, retarda ou acelera o tempo 
 de pega
 lignosulfonatos ou àcidos carboxílicos
 efeitos em estado fresco
 reduzir o conteúdo de água até 15%
 SUPERDOSAGEM aumento no conteúdo de ar e retardo na pega
 relação a/c constante, aditivos aumentam 
 slump
 ajuste de preço do concreto
 efeitos em estado endurecido
 contração variável
 aumento das resistências em todas as 
 idades
 efeito na durabilidade
 reduz permeabilidade
 melhora a aderência com o reforço
 Superplastificantes
 objetivos
 são redutores de água de elevada eficácia
 dá trabalhabilidade extrema ou uma 
 elevada redução da relação a/c
 fazer concreto muito fluito com relação a/c 
 aceitável slump>18 cm
 concreto autodensável
 livre de segregação e exsudação
 concretos de elevada resistência baixas s/c
 transportados por bomba deve ser mais fluidos
 concreto com metacaulim ou silica ativa
 efeito ou duração muito curto 30-60 min
 dosado no máximo em 1%
 lignosulfonatos modificados ou carboxilatos
 reduz a a/c até 30%
 adicionado minutos antes de terminar a 
 mistura dos componentes
 incrementa tempo de pega e aumenta 
 tempo de trabalhabilidade
 mecanismo similar aos redutores de água
 Acelerantes
 objetivos
 reduzir o tempo de pega e acelerar o 
 desenvolvimento das resistências iniciais
 usado em ambientes frios
 reduzir tempos de operação retirar formas, etc
 muito usado em pré-fabricados e pré-
 moldados
 cloreto de cálcio vai gerar elevada suceptibilidade a corrosãodas armaduras
 efeitos no estado fresco
 demanda de água e trabalhabilidade não 
 são alteradas
 acelera a liberação de calor
 acelera o tempo fim de pega entre 1-3,5h
 efeitos em estado rígido
 aumenta mudanças de volume
 aumento significativo das resistências e 
 idades iniciais
 reduz resistência à flexão
 efeitos na durabilidade
 NÂO atua como agente anticongelante
 corrosão
 menos resistência ao ataque por sulfatos
 aumento da suceptibilidade reatividade 
 alcali-agregado