Efeitos físico-químicos de adições minerais na reatividade álcali-agregado em compósitos de cimento portland

Abstract

Resumo: A reação álcali-sílica é um processo de degradação relevante na tecnologia do concreto, devido ao seu potencial de afetar a funcionalidade das estruturas atingidas. Seguindo este contexto, este projeto tem por objetivo investigar o grau de mitigação proporcionado por adições minerais em compósitos cimentícios submetidos aos ensaios preconizados na NBR 15577-5:2008 - Determinação da expansão em barras de argamassa pelo método acelerado e investigação da microestrutura dos compósitos pelos ensaios de difratometria de raios-X, fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria e porosimetria. A metodologia usada envolve a confecção de corpos de prova de argamassa com as seguintes adições: filer quartzoso, metacaulim, sílica ativa, cinza volante, sílica de casca de arroz e resíduos de material cerâmico, esta última adição com nível de finura de acordo com o tempo de moagem (90 minutos). Entre as adições minerais empregadas, existem representantes que são reconhecidamente pozolânicos, outras que possivelmente são pozolânicas e outros que são inertes. Este critério foi tomado para investigar se o efeito fíler também pode ser um parâmetro mitigador da reação álcali-sílica. Foram produzidos corpos de prova (25 mm x 25 mm x 285 mm) para as argamassas com cimento Portland CP V ARI e agregados encontrados na região de Curitiba. A relação água/aglomerante utilizada foi de 0,47. Para as adições minerais empregou-se um teor de substituição do cimento de 10% e, também foram confeccionados corpos de prova de referência, ou seja, com 100% de cimento CP V ARI. Ensaiou-se 42 corpos de prova no total, sendo 6 de cada uma das adições, destas barras de argamassa 3 de cada adição foram colocadas na solução de NaOH a 80 ºC conforme prescrito na NBR 15577-4:2008 e outras 3 foram colocadas em água destilada a 50ºC para serem referência. Com todas essas amostras foram realizados ensaios de DRX, FRX, MEV, Termogravimetria e Porosimetria. Os resultados indicam que o resíduo cerâmico apresentou resultados que não mitigam a expansão por reação álcali-sílica, em contrapartida todas as outras adições utilizadas colaboram para a redução da expansão por álcali-sílica, principalmente a sílica ativa. A minimização da expansão está relacionada à redução do teor de hidróxido de cálcio na argamassa, que diminui com o aumento da adição pozolânica no cimento. Palavras-chave: Reatividade álcali-sílica, Portlandita, Cimento Portland, Argamassa, Pozolana, Adição Mineral.

Abstract: The alkali-silica reaction is a relevant degradation process in concrete technology, because of its potential to affect the functionality of the structures. Therefore, this Master's thesis aims to investigate the degree of mitigation provided by mineral additions in cement composites subjected to testing recommended in NBR 15577- 4:2008 - Determination of expansion in mortar bars by the accelerated method and investigation of the microstructure of the composites by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy, thermogravimetry and porosimetry. The method involves producing mortar specimens with the following mineral admixtures: quartz filler, metakaolin, silica fume, rice husk ash, fly ash and residue from ceramic bricks the latter with level of fineness according grinding time (90 minutes). Among the admixtures employed, some are pozzolanic, others who are possibly pozzolanic and other is inert. This criterion has been taken in order to investigate if the filler effect is also a parameter mitigating alkali-silica reaction. Test specimens (25 mm x 25 mm x 285 mm) were produced with Portland cement CP V ARI and aggregate from the metropolitan region of Curitiba. The water/binder ratio used was 0.47. A content of 10% of cement was replaced by mineral admixture and also a reference mortar was produced with of 100% cement CP V ARI. A total of 42 test bars were tested six of each of the following additions: 100% cement, quartz filer, metakaolin, silica fume, fly ash, rice husk silica and ceramic residue with milling time of 90 minutes of these mortar bars were 3 of each addition were placed in the 80 ºC NaOH solution as prescribed in NBR 15577-4:2008 and another 3 were placed in distilled water at 50 ºC for reference. With all these samples were performed XRD, FRX, MEV, thermogravimetry and porosimetry tests. The results indicate that the ceramic residue presented results that do not mitigate the expansion by alkali silica reaction, in contrast all the other additions used collaborate to reduce the expansion by alkali-silica, mainly the silica fume. Keywords: Alkali-silica reaction, Portland cement, Portlandite, Mortar bars, Pozzolan, Mineral admixture.