“utilização de resíduos de cinza de casca de arroz e borrachas de pneus em cad

UNESP UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JLIO DE MESQUITA FILHO Campus de Ilha Solteira

PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

Utilizao de resduos de cinza de casca de arroz e borracha de pneus em concreto de alto desempenho

MICHELE BENITI BARBOSA

Orientador: Prof. Dr. Jorge Lus Akasaki

Dissertao apresentada Faculdade de Engenharia, UNESP Campus de Ilha Solteira, para a obteno do Ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

Ilha Solteira - SP Agosto/2006

Dedicatria

Dedico este trabalho minha Famlia,

fonte inesgotvel de apoio e motivao;

pessoas que do vida graa e sentido.

Agradecimentos

com grande satisfao que vejo chegarem ao fim s atividades desta dissertao de mestrado, trabalho rduo, intenso, mas gratificante. Frente verso completa deste trabalho no h como no pensar nas pessoas e instituies que contriburam de diferentes maneiras nas vrias etapas de sua evoluo. O que, hoje, eu posso afirmar e garantir que toda a colaborao recebida foi imprescindvel para a concluso deste trabalho. Talvez no consiga me expressar to bem e no agradecer o suficiente perante toda a ajuda recebida ou at mesmo incorrer no erro de, por algum descuido, deixar de citar algum.

Primeiramente, agradeo a Deus, pelo dom da vida, por sua presena de luz e mansido em situaes inesperadas e por bem guiar todos os meus passos.

minha famlia, meus amados pais, lio e Maria e adorveis irmos, Rilka e Michel, pela confiana, apoio e incentivo. As palavras so poucas para expressar o quanto eles fizeram e ainda fazem por mim.

Ao meu namorado, Joo, o meu imenso agradecimento pelo apoio, incentivo, amizade, carinho e compreenso, nesta longa jornada acadmica.

Ao professor e orientador Dr. Jorge Lus Akasaki, pesquisador competente e de grande discernimento, sou grata pela sua ateno, amizade e orientao em todas as etapas do presente trabalho. Seu entusiasmo e determinao de que os obstculos no eram intransponveis constituam foras que impulsionavam a pesquisa.

Ao professor Dr. Marco Antnio Morais Alcntara pela amizade, ateno e colaborao no processo de finalizao deste trabalho.

A CAPES Coordenao de aperfeioamento de pessoal de nvel superior, pelo apoio financeiro.

s empresas Votorantim Cimentos, Camargo Corra/CAU, Sika do Brasil, Porto de Areia So Judas, Minerao Noroeste Paulista, JOSAPAR S. A. e a Regigant Recuperadora de Pneus Par, pela doao dos materiais utilizados nesta pesquisa.

A toda equipe de profissionais do Laboratrio CESP de Engenharia Civil, o amigo Eng. Flvio Moreira Salles e aos tcnicos e amigos: Michelan, Iverson, Lana, Chiquinho, Joaquim, Euclides, Branco, Serjo, Jorge, Bertolucci, Pascoalin, Milton (in memorian) e Anderson.

Aos grandes amigos que aqui fiz que sero lembrados sempre com muito carinho: em especial, o Israel, pela convivncia, ajuda, ateno e troca de experincias durante o trabalho; e tambm ao Everton, Marcos, Mauro, Renato, Eduardo, Maria Lidiane, Bruno, Ana Carolina, Adriana e Fabiana por toda ateno e colaborao.

Da mesma maneira aos tcnicos e funcionrios do DEC: Ronaldo, Gilson, Mario, Cavazzano, Jos Carlos, Sandra, Renatinho e Aldir.

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS E QUADROS

RESUMO

ABSTRAT

1. INTRODUO ....................................................................................................................... 1

1.1. IMPORTNCIA DA PESQUISA............................................................................................... 1

1.2. OBJETIVOS.......................................................................................................................... 3

1.3. ESTRUTURA DA PESQUISA .................................................................................................. 4

2. CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO............................................................................ 5

2.1. HISTRICO ................................................................................................................... 5

2.2. SELEO DOS MATERIAIS PARA PRODUO DO CAD ................................................. 7

2.2.1. Cimento ................................................................................................................... 8

2.2.2. Aditivos Qumicos................................................................................................... 9

2.2.3. Aditivos Minerais .................................................................................................. 11

2.2.4. Agregados.............................................................................................................. 12

2.2.5. gua ...................................................................................................................... 14

2.3. MICROESTRUTURA DO CAD...................................................................................... 14

2.4. PROPRIEDADES DO CAD............................................................................................ 16

2.4.1. Estado Fresco ........................................................................................................ 17

2.4.2. Estado Endurecido................................................................................................. 18

3. INFLUENCIA DE ADIES MINERAIS NO CONCRETO..................................... 23

3.1. DEFINIO ................................................................................................................. 23

3.2 A CINZA DA CASCA DE ARROZ (CCA)........................................................................ 24

3.2.1 Consideraes Iniciais ........................................................................................... 24

3.2.2 Caractersticas da CCA.......................................................................................... 26

3.3 A INFLUNCIA DA ADIO DE CCA NAS PROPRIEDADES DO CONCRETO................... 32

3.3.1. Resistncia Compresso ..................................................................................... 33

3.3.2. Outras Propriedades............................................................................................... 36

4. BORRACHA DE PNEU .................................................................................................. 38

4.1. BREVE HISTRICO...................................................................................................... 38

4.2. MATERIAIS TPICOS DE PNEUS E SUAS GENERALIDADES............................................ 39

4.3. INCORPORAO DA BORRACHA DE PNEU AO CIMENTO PORTLAND .................. 43

4.3.1. Consideraes Iniciais ........................................................................................... 43

4.3.2. Trabalhabilidade .................................................................................................... 43

4.3.3. Propriedades Mecnicas e Durabilidade................................................................ 44

5. PROGRAMA EXPERIMENTAL................................................................................... 50

5.1. ESCOLHA DO CIMENTO E DO ADITIVO QUMICO......................................................... 51

5.2. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS UTILIZADOS...................................................... 53

5.2.1. Agregados.............................................................................................................. 53

5.2.2. Cimento ................................................................................................................. 58

5.2.3. Slica Ativa ............................................................................................................ 59

5.2.4. Cinza de Casca de Arroz ....................................................................................... 61

5.2.5. Aditivo Qumico.................................................................................................... 68

5.2.6. gua ...................................................................................................................... 69

5.3. METODOLOGIA...................................................................................................... 69

5.3.1. ESTUDO DA GRANULOMETRIA E PORCENTAGEM IDEAL DE CCA NA

ARGAMASSA................................................................................................................... 69

5.3.2. ESTUDO DA COMPOSIO DO CAD COM ADIO DE CCA E

BORRACHA DE PNEU ............. ...................................................................................... 74

6. APRESENTAO, ANLISE E DISCUSSO DOS RESULTADOS ........................... 95

6.1. ENSAIOS REALIZADOS EM ARGAMASSA..................................................................... 95

6.2. ENSAIOS DE CAD COM CCA E BORRACHA DE PNEU..................................... 98

6.2.1. ESCOLHA DO TRAO COM MELHOR TRABALHABILIDADE E ENSAIO

DE RESISTNCIA COMPRESSO............................................................................. 98

6.2.2. ANLISE DO CAD COM CCA E BORRACHA DE PNEU NO ESTADO

FRESCO E ENDURECIDO............................................................................................. 102

7. CONCLUSO................................................................................................................. 125

7.1. CONCLUSES ....................................................................................................... 125

7.2. RECOMENDAES PARA A CONTINUIDADE DA PESQUISA ..................... 128

8. REFERNCIAS ............................................................................................................. 134

ANEXO .................................................................................................................................... 129

Lista de Figuras FIGURA 1. EFEITO FLER DA SLICA ATIVA. ................................................................................. 12

FIGURA 2. ORGANOGRAMA DE UTILIDADES DA CINZA DE CASCA DE ARROZ. ............................ 26

FIGURA 3. MICROGRAFIA DA CINZA DE CASCA DE ARROZ - ESTRUTURA ORIGINAL DE SLICA

AMORFA. ............................................................................................................................. 28

FIGURA 4. CARACTERSTICAS MORFOLGICAS E FSICAS DA CINZA DE CASCA DE ARROZ

PROVENIENTES DE DIFERENTES PROCESSOS DE QUEIMA. ................................................... 29

FIGURA 5. INFLUNCIA DO TEMPO DE MOAGEM NA SUPERFCIE ESPECIFICA DA CCA. .............. 31



FIGURA 8. REPARO DO PNEU. ...................................................................................................... 40

FIGURA 9. TEMPO DE ESCOAMENTO X TEOR DE SUPERPLASTIFICANTE. .................................... 52

FIGURA 10. TEMPO DE ESCOAMENTO X TEOR DE SUPERPLASTIFICANTE. .................................. 52

FIGURA 11. CURVA GRANULOMTRICA DA AREIA. ..................................................................... 54

FIGURA 12. CURVA GRANULOMTRICA DA BRITA 1................................................................... 55

FIGURA 13. CURVA GRANULOMTRICA DA BORRACHA DE PNEU IN NATURA............................. 56

FIGURA 14. BORRACHA MDIA................................................................................................... 57

FIGURA 15. CURVA GRANULOMTRICA DA BORRACHA MDIA. ................................................ 58

FIGURA 16. CINZA CRISTALINA APS A MOAGEM. ...................................................................... 61

FIGURA 17. MOINHO DE BOLAS................................................................................................... 62

FIGURA 18. ENSAIO DE DIFRAO DA CINZA CRISTALINA. ........................................................ 62

FIGURA 19. EVOLUO DA TEMPERATURA DE QUEIMA DA CASCA DE ARROZ. .......................... 64

FIGURA 20. CINZA AMORFA APS A QUEIMA. ............................................................................. 64

FIGURA 21. DIFRATOGRAMA DE RAIO-X DA CCA AMORFA....................................................... 65

FIGURA 22. FRASCO DE CHAPMAN, DETERMINAO DA MASSA. ............................................... 66

FIGURA 23. DISTRIBUIO GRANULOMTRICA DA CCA-CRISTALINA MODA EM 40 MINUTOS. 67

FIGURA 24. DISTRIBUIO GRANULOMTRICA DA CCA-AMORFA MODA EM 30 MINUTOS. ..... 67

FIGURA 25. EVOLUO DA RESISTNCIA COMPRESSO. ......................................................... 71

FIGURA 26. EVOLUO DA RESISTNCIA COMPRESSO. ......................................................... 71

FIGURA 27. DETERMINAO DO NDICE DE CONSISTNCIA. ....................................................... 73

FIGURA 28. CORPOS-DE-PROVA APS A MOLDAGEM. ................................................................. 73

FIGURA 29. CORPOS-DE-PROVA SUBMETIDOS RUPTURA (RESISTNCIA COMPRESSO). ...... 74

FIGURA 30. MISTURA APS ADICIONAR TODOS OS MATERIAIS................................................... 82

FIGURA 31. CONCRETO FRESCO APS LTIMOS DEZ MINUTOS. .................................................. 82

FIGURA 32. ENSAIO DE ABATIMENTO DE CONE TRONCO............................................................. 83

FIGURA 33. APARELHO MEDIDOR DE AR. .................................................................................... 84

FIGURA 34. DETERMINAO DA MASSA ESPECFICA. ................................................................. 84

FIGURA 35. APS MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA (10 X 20 CM). ....................................... 84

FIGURA 36. MOLDAGEM DO CORPO-DE-PROVA (30 X 10 CM). .................................................... 85

FIGURA 37. MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA (5 X 15 X 30 CM)............................................ 85

FIGURA 38. CORPOS-DE-PROVA SUBMETIDOS AO CAPEAMENTO. ............................................... 86

FIGURA 39. PRENSA HIDRULICA PARA REALIZAO DOS ENSAIOS. ......................................... 87

FIGURA 40. CORPO-DE-PROVA DO TRAO COM 5% CCA-C SUBMETIDO A RESISTNCIA

COMPRESSO. ..................................................................................................................... 87

FIGURA 41. CORPO-DE-PROVA DO TRAO COM 5% CCA-A SUBMETIDO A RESISTNCIA

TRAO............................................................................................................................... 88

FIGURA 42. DETALHE DO CORPO-DE-PROVA AJUSTADO PARA A REALIZAO DO ENSAIO DO

MDULO DE ELASTICIDADE. ............................................................................................... 88

FIGURA 43. EQUIPAMENTO PARA O ENSAIO DE RESISTNCIA AO IMPACTO. ............................... 89

FIGURA 44. VISUALIZAO DO EQUIPAMENTO AJUSTADO. ........................................................ 90

FIGURA 45. CORPO-DE-PROVA ENSAIADO 5% CCA-A. ........................................................... 90

FIGURA 46. CORPOS-DE-PROVA NA ESTUFA................................................................................ 92

FIGURA 47. CORPOS-DE-PROVA IMERSOS EM GUA. .................................................................. 92

FIGURA 48. APARELHO PARA O ENSAIO DE RESISTNCIA ABRASO........................................ 93

FIGURA 49. CORPO-DE-PROVA SUBMERSO NO RECIPIENTE DO ENSAIO DE RESISTNCIA

ABRASO. ........................................................................................................................... 93

FIGURA 50. RELAO ENTRE RESISTNCIA COMPRESSO E TEMPO DE MOAGEM. .................. 96

FIGURA 51. EVOLUO DA RESISTNCIA COMPRESSO CCA-C. ......................................... 97

FIGURA 52. RESULTADO DO ENSAIO DE ABATIMENTO................................................................ 98

FIGURA 53. EVOLUO DA RESISTNCIA COMPRESSO DE VRIOS TRAOS COM CCA-C. .... 99

FIGURA 54. EVOLUO DA RESISTNCIA COMPRESSO. ....................................................... 100

FIGURA 55. CORPO-DE-PROVA SUBMETIDO AO ENSAIO DE RESISTNCIA COMPRESSO DO

TRAO 5% CCA-C............................................................................................................ 101

FIGURA 56. CORPO-DE-PROVA SUBMETIDO AO ENSAIO DE RESISTNCIA COMPRESSO DO

TRAO CCA-C/BOR.......................................................................................................... 101

FIGURA 57. RESULTADO DO ENSAIO DE ABATIMENTO.............................................................. 102

FIGURA 58. TERMMETRO DIGITAL. ......................................................................................... 103

FIGURA 59. EVOLUO DA RESISTNCIA COMPRESSO. ....................................................... 104

FIGURA 60. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO - CONTROLE........... 105

FIGURA 61. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO CONTROLE/BOR.. 105

FIGURA 62. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO 5% CCA-C........... 106

FIGURA 63. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO - CCA-C/BOR.. ...... 106

FIGURA 64. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO 5% CCA-A.......... 106

FIGURA 65. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO CCA-A/BOR.. ..... 106

FIGURA 66. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO 5% SLICA. .......... 106

FIGURA 67. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA COMPRESSO SLICA/BOR.. ....... 106

FIGURA 68. EVOLUO DA RESISTNCIA TRAO POR COMPRESSO DIAMETRAL............... 107

FIGURA 69. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA TRAO - 5%................................ 108

FIGURA 70. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA TRAO. ....................................... 109

FIGURA 71. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA TRAO. ....................................... 109

FIGURA 72. CORPO-DE-PROVA ROMPIDO A RESISTNCIA TRAO - 5%................................ 110

FIGURA 73. EVOLUO DO MDULO DE ELASTICIDADE. .......................................................... 110

FIGURA 74. RELAES ENTRE RESISTNCIA TRAO E COMPRESSO. ................................. 112

FIGURA 75. RELAES ENTRE MDULO DE ELASTICIDADE E COMPRESSO. ............................ 114

FIGURA 76. ABSORO DE GUA POR IMERSO DOS CONCRETOS DE ALTO DESEMPENHO. ..... 115

FIGURA 77. 1 FISSURA (0,1 MM) - 5% CCA-A SUBMETIDO A RESISTNCIA AO IMPACTO. ....... 118

FIGURA 78. 1 FISSURA (0,05 MM) - CCA-C/BOR. SUBMETIDO A RESISTNCIA AO IMPACTO. .. 119

FIGURA 79. LTIMA FISSURA OBSERVADA (0,8 MM) - 5% CCA-C. .......................................... 119

FIGURA 80. LTIMA FISSURA OBSERVADA (0,2 MM) - CCA-A/BOR......................................... 120

FIGURA 81. TRAO CONTROLE NO FINAL DO ENSAIO. .............................................................. 120

FIGURA 82. TRAO COM CCA-C/BOR. AO FINAL DO ENSAIO. .................................................. 120

FIGURA 83. CORPO-DE-PROVA DO TRAO SLICA/BOR. APS O TRMINO DO ENSAIO. ............ 121

FIGURA 84. RESISTNCIA ABRASO DOS CONCRETOS DE ALTO DESEMPENHO...................... 121

FIGURA 85. RESISTNCIA ABRASO CONTROLE. ................................................................. 123

FIGURA 86. RESISTNCIA ABRASO CONTROLE/BOR.......................................................... 123

FIGURA 87. DESGASTE ABRASO 5% CCA-C...................................................................... 123

FIGURA 88. DESGASTE ABRASO CCA-C/BOR................................................................... 123

FIGURA 89. DESGASTE ABRASO 5% CCA-A..................................................................... 123

FIGURA 90. DESGASTE ABRASO - CCA-A/BOR.. ................................................................. 123

FIGURA 91. DESGASTE ABRASO 5% SLICA. ..................................................................... 124

FIGURA 92. DESGASTE ABRASO SLICA/BOR. ................................................................... 124

Lista de Tabelas e Quadros

TABELA 1. COMPOSIO GRANULOMTRICA DA AREIA. ............................................................ 53

TABELA 2. COMPOSIO GRANULOMTRICA DA BRITA 1. ......................................................... 54

TABELA 3. COMPOSIO GRANULOMTRICA DA BORRACHA DE PNEU IN NATURA.................... 56

TABELA 4. CLASSIFICAO DO RESDUO DE BORRACHA DE PNEU. ........................................... 57

TABELA 5. COMPOSIO GRANULOMTRICA DA BORRACHA MDIA. ....................................... 57

TABELA 6. CARACTERSTICAS FSICO-QUMICA DO CIMENTO CP II F 32................................. 59

TABELA 7. CARACTERSTICAS FSICO-QUMICA DA SLICA ATIVA. ............................................. 60

TABELA 8. EVOLUO DA TEMPERATURA DE QUEIMA DA CASCA.............................................. 63

TABELA 9. DIMETRO MDIO DAS AMOSTRAS DAS CINZAS DE CASCA DE ARROZ...................... 66

TABELA 10. CARACTERSTICAS FSICO-QUIMICAS DA CCA CRISTALINA E CCA AMORFA........ 68

TABELA 11. COMPOSIO DO TRAO DE ARGAMASSA (KG/M3). ................................................ 70

TABELA 12. COMPOSIES DOS TRAOS UTILIZADAS NO ESTUDO DE OTIMIZAO DOS

MATERIAIS. ......................................................................................................................... 75


MATERIAIS. ......................................................................................................................... 76


MATERIAIS. ......................................................................................................................... 76

TABELA 15. COMPOSIO DO TRAO 8% CCA-C. ..................................................................... 77

TABELA 16. COMPOSIO DO TRAO CCA-C/BOR.. .................................................................. 78

TABELA 17. COMPOSIO DO TRAO CCA-C/BOR.. .................................................................. 79

TABELA 18. COMPOSIO DO TRAO CONTROLE E CONTROLE/BOR. ........................................ 79

TABELA 19. COMPOSIO DO TRAO 5% CCA-C E CCA-C/BOR.. ............................................ 80

TABELA 20. COMPOSIO DO TRAO 5% CCA-A E CCA-A/BOR.. ............................................ 80

TABELA 21. COMPOSIO DO TRAO 5% SLICA E SLICA/BOR................................................. 81

TABELA 22. ENSAIO DE NDICE DE CONSISTNCIA...................................................................... 95

TABELA 23. ENSAIO DE NDICE DE CONSISTNCIA...................................................................... 96

TABELA 24. TEOR DE AR INCORPORADO E MASSA ESPECFICA. ................................................ 103

TABELA 25. RELAO ENTRE RESISTNCIA TRAO E COMPRESSO. .................................. 112

TABELA 26. CORRELAO ENTRE MDULO DE ELASTICIDADE/COMPRESSO X IDADE (X1000).

.......................................................................................................................................... 114

TABELA 27. RESULTADOS DE RESISTNCIA AO IMPACTO DOS CONCRETOS DE ALTO

DESEMPENHO (1 FISSURA). .............................................................................................. 117

TABELA 28. RESULTADOS DE RESISTNCIA AO IMPACTO DOS CONCRETOS DE ALTO

DESEMPENHO (LTIMA FISSURA)..................................................................................... 117

TABELA 29. RESULTADOS DE RESISTNCIA COMPRESSO (MPA) EM ARGAMASSA (7 DIAS)

PARMETRO ESTATSTICO................................................................................................ 130

TABELA 30. RESULTADOS DE RESISTNCIA COMPRESSO (MPA), EM ARGAMASSA (28 DIAS)

PARMETRO ESTATSTICO................................................................................................ 130

TABELA 31. RESISTNCIA COMPRESSO (MPA) DE CAD PARMETROS ESTATSTICOS. ... 131

TABELA 32. RESISTNCIA COMPRESSO (MPA) DE CAD COM BORRACHA PARMETROS

ESTATSTICOS. .................................................................................................................. 131

TABELA 33. RESISTNCIA TRAO (MPA) DE CAD PARMETROS ESTATSTICOS. ........... 132

TABELA 34. RESISTNCIA TRAO (MPA) DE CAD COM BORRACHA PARMETROS

ESTATSTICOS. .................................................................................................................. 132

TABELA 35. MDULO DE ELASTICIDADE (GPA) DE CAD PARMETROS ESTATSTICOS. ...... 133

TABELA 36. MDULO DE ELASTICIDADE (GPA) DE CAD COM BORRACHA PARMETROS

ESTATSTICOS. .................................................................................................................. 133

QUADRO 1. RESULTADOS DE RESISTNCIA ABRASO............................................................. 94

QUADRO 2. RESULTADOS DE RESISTNCIA ABRASO............................................................. 94

UTILIZAO DE RESDUOS DE CINZA DE CASCA DE ARROZ E

BORRACHA DE PNEUS EM CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO


RESUMO

Esta dissertao aborda a aplicao da tecnologia dos concretos de alto

desempenho (CAD) para a produo de concretos com incorporao dos resduos: a

cinza de casca de arroz-CCA (Amorfa e Cristalina), atravs da substituio em massa de

parte do material aglomerante e borracha de pneu em substituio parcial do agregado

mido em volume, avaliando suas influncias sobre as propriedades mecnicas e

durabilidade; atravs da comparao dos resultados com o uso da slica ativa e borracha

e outro sem incorporao mineral e borracha.

Os concretos com incorporao de cinzas (Amorfa e Cristalina) e Borracha

apresentaram superioridade das propriedades mecnicas e boa resistncia abraso e

resistncia ao impacto, em relao ao concreto sem incorporao mineral e Borracha.

Quanto forma de ruptura, os CAD com resduos de borracha apresentaram

comportamentos diferenciados. Baseando-se nos valores da relao entre resistncia

trao e resistncia compresso e da relao do mdulo unitrio, para os concretos

CCA-A e Borracha e CCA-C e Borracha, foi possvel verificar a reduo da fragilidade

e aumento da capacidade de absoro de energia.

A incorporao de resduos de cinza de casca de arroz e borracha de pneu ao

CAD demonstraram viabilidade de uso como funo estrutural, devido essencialmente

ao bom desempenho das propriedades relacionadas resistncia mecnica, enfatizando-

se mudana de comportamento quanto forma de ruptura, quando comparados aos

concretos de alto desempenho em geral. Os resultados referentes resistncia abraso

do concreto com os resduos de cinza de casca de arroz e de borracha de pneu indicam

ser atrativo para o uso em pavimentao.

Palavra-chave: Concreto de alto desempenho; Cinza de casca de arroz; Borracha de

pneu; Materiais Alternativos; Propriedades Mecnicas; Resistncia Abraso.

UTILIZATION OF THE RESIDUES OF RICE HUSK ASH AND TIRES

RUBBER OF CONCRETE OF HIGH PERFORMANCE


ABSTRACT

This dissertation broaches the application of high performance concrete (HPC)

technology with residue incorporation: the rice husk ash-RHA (Amorphous and

Crystalline) through the mass substitution of the gathering material and tire rubber in a

partial substitution of the tiny aggregate in volume, evaluating the influence on the

mechanic properties and durability through the comparison of the results with using

silica fume and rubber and another without mineral incorporation and rubber.

The concrete with ashes incorporation (Amorphous and Crystalline) and

rubber presented superiority of mechanic properties and good abrasion by strength and

impact strength, in relation to concrete without mineral incorporation and rubber

As regards to rupture form, the high performance concrete with rubber residue

presented different behavior. Based on the values of the relation between the splitting

tensile strength and compression strength to and the relation of the unitary module, to

the concretes RHA-A and rubber and RHA-C and rubber, it was possible to verify the

breakability reduction and the increasing of energy absorption capacity.

The incorporation the residues of rice husk ash and of tire rubber he HPC

showed the feasibility the use as structure function, essentially due to the good

performance of properties related to mechanic strength, emphasizing the changing of

behavior on rupture form, when compared to high performance concrete in general. The

a concerning results abrasion by strength of concrete the residues of rice husk ash and of

tire rubber atractivo indicate for the use in pave.

Keywords: Concrete of high performance; Rice husk ash; Rubber of tire; Alternative

Materials; Mechanical strength; Abrasion by Strength.

Captulo 1 Introduo 1

1. INTRODUO

1.1. IMPORTNCIA DA PESQUISA

O concreto um material de construo largamente utilizado e oferece boa

resistncia compresso, parmetro significativo enquanto material estrutural. Com

aumento das exigncias do mercado quanto o desempenho estrutural e juntamente com

a necessidade de se produzir concreto com maiores resistncias do que o concreto

convencional ocorreu uma mudana na produo de concretos. O concreto de alta

resistncia (CAR) resultado da evoluo tecnolgica aplicada cincia dos materiais,

como resposta s exigncias estruturais crescentes, de melhores resistncias mecnicas e

de outras relacionadas com a durabilidade. Justamente por apresentar, em relao ao

concreto de convencional, alm de elevadas resistncias, uma reduo na distribuio de

poros, este concreto tem sido denominado por um termo mais abrangente, como

Concreto de Alto Desempenho (CAD).

Segundo Moraes (2000, p.1) a resistncia mecnica est intimamente

relacionada composio do concreto e aos cuidados na seleo e dosagem de

materiais. Quanto a sua composio, o seu desempenho estar subordinado qualidade

da pasta, a qual define como ser a estrutura dos poros. Esta, por sua vez, funo do

tipo de cimento utilizado, da relao gua/aglomerante, do grau de hidratao e da

presena ou no de adies minerais.

O CAD caracterizado como aquele que possui resistncia compresso

acima de 40 MPa, alm de ser necessrio maior controle de qualidade e seleo dos

materiais constituintes, diferindo sua microestrutura consideravelmente dos concretos

convencionais (MEHTA e MONTEIRO, 2001, p.171).

O CAD devido s alteraes de sua microestrutura apresenta mudanas quanto

forma de ruptura em relao ao concreto convencional. Portanto quando submetido


tenso superior a sua resistncia mxima apresenta caracterstica de ruptura frgil

(PEREIRA NETO, 1994, p.78 e MEHTA e MONTEIRO, 2001, p.175).

O uso de concreto de alto desempenho (CAD) vem crescendo mundialmente,

com finalidade estrutural, sendo empregado em pilares de edifcios, em barragens, em

pisos industriais, em recuperaes de estruturas e peas pr-moldadas, entre outras.

Segundo Silva e Librio (2003, p.4) CAD pode proporcionar um ganho de rea til,

diminuir o consumo de material, reduzir a carga permanente da estrutura, o tempo de

execuo pode ser menor e maior tempo para manuteno.

Alm da evoluo do CAD j desenvolvidas atravs de pesquisas, e sua

aplicao em larga escala, a indstria da construo civil tambm tem buscado sua

insero nos mercados de ponta, atravs da utilizao de novas tecnologias e materiais

alternativos.

Nos ltimos anos, tem-se verificado um aumento de descarte de rejeitos

slidos, bem como os problemas advindos da exausto de matrias-primas naturais, e

isto, vm impulsionando os estudos sobre o aproveitamento de resduos industriais

como novos materiais, reduzindo o seu impacto ambiental e viabilizando a reduo de

custos industriais.

Dentre as variedades de resduos gerados, tem-se em destaque a cinza de casca

de arroz (CCA) e borracha de pneus inservveis, que visa no somente a reduo de

custos para as empresas construtoras, como tambm minimizao aos aspectos

ambientais e sociais, atravs da utilizao de sistemas de reciclagem e busca da

sustentabilidade dos processos de produo.

A incorporao de resduos industriais ao concreto, tais como a CCA

(propriedades pozolnicas altamente reativa), alm de ser uma das solues para o

aproveitamento de subprodutos de outros setores como material nobre de substituio

de parte do cimento Portland, enriquecendo o desempenho do produto final. tambm

extremamente significativa para o Brasil, uma vez que o pas um dos maiores

produtores mundiais de arroz com uma produo de 11.535.816 de toneladas esperada

para safra de 2006 (IBGE, 2006).

A utilizao de materiais alternativos, como a escria, a cinza volante, a cinza

de casca de arroz e a slica ativa, bem como suas combinaes, podem produzir

concretos com melhor desempenho (NEVILLE, 1997, p.101-105).


Quanto aos resduos de borracha de pneu incorporados ao concreto, estes

apresentam solues alternativas para minimizar a degradao ambiental, reduzir os

custos de produtos e melhorar seu desempenho na construo civil.

Os resduos de borracha adicionados ao concreto podem vir a atuar como

obstculos no desenvolvimento de fissuras, quando interceptam as microfissuras que

surgem durante o endurecimento do concreto, impedindo sua progresso (BONNET,

2004, p.248-249). Este fato ocorre devido s propriedades elsticas, resistncia ao

impacto e baixa massa especfica.

A borracha de pneu pode ser empregada na construo civil como isolante

estrutural, impedindo a propagao de tenses, pois apresenta uma capacidade de

absorver energia 8.000 vezes maior que os metais (SEGRE, 2000, p.1424).

A incorporao dos resduos, cinza de casca de arroz e a borracha de pneu ao

concreto oferece no s vantagens tcnicas, como tambm benefcios sociais

relacionados com a reduo de problemas de deposio no meio ambiente, servindo de

estmulo ao desenvolvimento de pesquisas que investiguem as potencialidades desses

materiais. Deste modo, pretende-se que os resultados obtidos neste trabalho forneam

subsdios ao meio tcnico, a fim de que ocorra novos avanos na aplicao desses

materiais.

1.2. OBJETIVOS

O objetivo principal desta pesquisa consiste em se produzir concreto de alto

desempenho com a incorporao dos resduos: cinza de casca de arroz (Cristalina e

Amorfa), atravs da substituio em massa de parte do material aglomerante, e borracha

de pneu, em substituio parcial do agregado mido em volume, avaliando suas

influncias sobre as propriedades mecnicas e de durabilidade (resistncia abraso,

resistncia ao impacto e absoro de gua por capilaridade), atravs da comparao dos

resultados com o uso da slica ativa e borracha, e outro sem incorporao mineral e

borracha.


1.3. ESTRUTURA DA PESQUISA

A pesquisa foi dividida em etapas, apresentadas de forma a garantir a

compreenso dos assuntos e conceitos abordados, distribudos em 7 captulos descritos a

seguir.

O primeiro captulo abrange a introduo ao tema abordado, sua importncia,

objetivo e estrutura da pesquisa.

O segundo, terceiro e quarto captulo, abordam a reviso da literatura,

compreendendo tpicos de interesse especfico desta pesquisa: concreto de alto

desempenho, a cinza de casca de arroz (adio mineral) como substituio ao cimento, e

a borracha de pneu como substituio parcial do agregado mido.

No quinto captulo consta as atividades experimentais, planejamento e

execuo dos ensaios para caracterizao dos materiais, moldagem dos corpos-de-

prova.

A sexto captulo constitui a apresentao, a anlise e a discusso dos

resultados obtidos.

O stimo captulo aborda as concluses, apresentaes das consideraes

finais dos resultados obtidos e as propostas para o prosseguimento das pesquisas.

E o oitavo captulo, consta s referncias bibliogrficas, que serviu de base

para esta pesquisa.

Captulo 2 Concreto de Alto Desempenho 5

2. CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

2.1. HISTRICO

O concreto o material de construo civil largamente utilizado, normalmente

definido como mistura de cimento Portland, agregados (grado e mido) e gua. O

concreto j vem sendo usado a quase dois sculos, sendo os primeiros edifcios

construdos em concreto armado h mais de um sculo e meio, marcando assim o incio

da primeira evoluo do concreto.

Segundo Helene (1997, p.1-5), a evoluo do concreto foi muito lenta no

princpio, um sculo transcorreu para que fosse implementada a utilizao de novos

componentes adicionais aos inicialmente considerados (gua, cimento, agregado mido

e agregado grado). Somente com o surgimento dos primeiros aditivos qumicos em

1938 que foi possvel sua incorporao ao concreto modificando suas propriedades

mecnicas.

Segundo Atcin (2000, p.29) a segunda evoluo do concreto ocorreu em

1960, os concretos chegavam a resistncia compresso entre 45 e 60 MPa e em 1970

j se produzia com mais 60 MPa. Ultrapassar esse limite s se tornou possvel com o

surgimento de novos materiais. O cimento, por exemplo, tinha que apresentar bom

desempenho no apenas do ponto de vista mecnico, mas tambm reolgico.

O concreto de alta resistncia (CAR) inicialmente desenvolvido foi utilizado

como elemento estrutural em pontes e edifcios com grandes alturas. Em tais edifcios o

aumento da capacidade de carregamento permite a execuo de pilares e vigas de

menores dimenses, resultando em maior rea til aos pavimentos, reduzindo a carga

permanente da estrutura e conseqentemente uma reduo nos custos das obras

(ATCIN, 2000, p.36; DAL MOLIN, 1995, p.14; HARTMANN e HELENE, 2003, p.2).

O primeiro edifcio alto utilizando concreto de alta resistncia, de acordo com

Mehta e Monteiro (1994, p.406) foi o Lake Point Tower em Chicago, o qual foi


construdo em 1965, com pilares de 53 MPa, e com 70 pavimentos e 197 m de altura.

Aps 1972 foram erguidos outros edifcios na sua rea metropolitana, com resistncias

caractersticas superiores a 63 MPa.

No Brasil existem vrias obras com o uso do Concreto de Alto Desempenho

(CAD) entre as quais podem ser citadas o MASP (Museu de Arte de So Paulo) com 45

MPa, recorde na poca de sua construo em vo livre, exemplo clssico e pioneiro

construdo em 1960.

No final de 1960 os superplastificantes foram utilizados na Alemanha e Japo.

Sua primeira aplicao foi como fluidificante e no como redutor de gua. No decorrer

de 1980, as dosagens de superplastificante foram aumentadas paulatinamente at se

descobrir que, era possvel reduzir a relao gua/aglomerante para 0,30, e ainda obter

um abatimento inicial de 200 mm. Entretanto em 1970, foi possvel a reduo da relao

gua/aglomerante o para valores to baixos quanto 0,16, utilizando-se uma dosagem

muito alta de superplastificante e um novo e ultra-fino substituto do cimento, a slica

ativa. Desta maneira, concretos com resistncias acima de 70 MPa foram produzidos em

1980, e atualmente, concretos acima de 100MPa esto na capacidade de produo, e os

constantes avanos na tecnologia do concreto continuam a surpreender a comunidade

relacionada a tal material atravs dos resultados apresentados a cada ano (ATCIN,

2000, p.31-35).

No Brasil, os autores Hartmann e Helene (2003, p.1-14) desenvolveram o

concreto de alto desempenho colorido, com resistncia compresso de 125MPa,

representando recorde mundial e mais um marco na engenharia nacional.

No inicio da evoluo desses concretos a caracterstica almejada se resumia

em alta resistncia compresso, sendo conhecido como Concreto de Alta Resistncia.

Com a evoluo tecnolgica desses concretos, fruto de um trabalho contnuo e a

introduo de aditivos minerais e qumicos, levou-se ao que se conhece hoje como

Concreto de Alto Desempenho (CAD). O CAD apresenta caractersticas que diferem do

concreto convencional tais como: elevadas resistncias, alto mdulo de elasticidade e

alta trabalhabilidade, mas tambm engloba outras propriedades associadas

durabilidade, como a baixa permeabilidade e a resistncia a ataques qumicos.

Mehta e Monteiro (2001, p.171) caracterizaram o CAD basicamente como

aquele que possui alta resistncia mecnica, superior a 40 MPa, sendo suficiente para


suportar as solicitaes de projeto, caracterizando-se pela baixa relao

gua/aglomerante, maior controle da seleo dos materiais constituintes e de produo.

O CAD aquele que possui resistncia compresso acima de 40 MPa, sendo

necessrio controle de qualidade severo e maior cuidado na seleo e na dosagem dos

materiais: aditivos, adies minerais, tipo e tamanho de agregados. Ainda ressalta que

atualmente, alm do CAD poder proporcionar um ganho de rea til, tambm pode

diminuir o consumo de material, reduzir a carga permanente da estrutura, o tempo de

execuo pode ser menor e maior tempo para manuteno (SILVA E LIBRIO, 2003,

p.4). Em contrapartida, de acordo com as normas tcnicas e trabalhos cientficos,

define-se o valor da resistncia compresso do concreto de alto desempenho em torno

de 50 MPa.

Entretanto esse tipo de concreto no somente utilizado na execuo de

edifcios ou pontes. Vrias outras possibilidades de aplicao so reladas na Literatura,

entre as quais, pavimentos rodovirios, reparos e recuperao de estruturas, vertedouros,

dissipadores de barragem e tambm pr-moldados, entre outros tipos de construes

DAL MOLIN (1995, p.19).

2.2. SELEO DOS MATERIAIS PARA PRODUO DO CAD

A seleo de materiais para produo de concretos de alto desempenho no

simples, pois existem cimentos e agregados com grandes variaes nas suas

composies e propriedades, e ainda no foi estabelecida, na opinio de Mehta e Atcin

(1990, p.70-78), uma diretriz clara do tipo de cimento e agregado mais apropriado para

utilizao em CAD. A situao agravada pelo fato de que inmeros aditivos qumicos

e adies minerais so utilizados simultaneamente, e no existem regras simples que

permitam realizar facilmente a escolha dos materiais mais adequados. Ressalta-se que as

propriedades mecnicas do CAD dependem das caractersticas do cimento, da qualidade

dos agregados e da adio da slica.

Atcin (2000, p.229) define a seleo dos materiais e a otimizao do concreto

de alto desempenho como mais uma arte do que uma cincia. Isto demonstra a

complexidade desse processo. De qualquer forma, algumas propriedades e

caractersticas dos constituintes, de maneira geral, afetam beneficamente o


comportamento das misturas e permitem a otimizao das propriedades mecnicas do

concreto endurecido. Sero apresentadas a seguir algumas consideraes em relao aos

materiais utilizados na produo de concreto de alto desempenho.

A seleo dos materiais tem dois objetivos fundamentais: o mximo

rendimento de todos os componentes da mistura para alcanar a maior resistncia ao

menor custo e consistncia adequada atravs de materiais que demandem o menor

consumo de gua possvel.

2.2.1. Cimento

Segundo Atcin (2000, p.181-184) na produo do CAD, a seleo do tipo de

cimento deve ser feita primeira e cuidadosamente, pois a natureza do mesmo influi no

processo de hidratao, na consistncia, na resistncia da pasta e nas propriedades do

concreto fresco e endurecido. Quando se trata de cimento Portland, no h critrios

cientficos que especifiquem o cimento ideal para produo do CAD, o desempenho do

cimento, em termos de reologia e resistncia, torna-se um item cada vez mais crtico,

proporcional ao aumento da resistncia compresso.

Para Mehta e Atcin (1990b, p. 270), a produo de concreto de alto

desempenho pode ser realizada utilizando qualquer tipo de cimento portland, sendo

utilizado preferencialmente materiais com elevados teores de C3S e C2S em sua

composio ou cimentos que atendam as condies reolgicas para uma boa

trabalhabilidade do material.

A consistncia inicial tambm influenciada pelo consumo de cimento.

Segundo Mailvaganam (1979, p.401) o consumo de cimento no concreto influencia a

perda de abatimento com o tempo, sendo menor quanto mais elevado for o consumo do

mesmo. Em casos onde a produo de concretos requer utilizao de relaes

gua/aglomerante muito baixas e a gua de amassamento insuficiente para permitir

que se atinja a trabalhabilidade desejada, pode ser necessrio aumentar o consumo de

cimento alm do ideal, para assim elevar-se o teor gua e manter-se a mesma relao

gua/aglomerante. Entretanto, alm dos problemas econmicos, pois o custo da

estrutura aumenta, a elevao do consumo de cimento pode gerar fissurao, causada

pela retrao do concreto e elevada liberao de calor durante a hidratao do cimento


(ALAEJOS e CNOVAS, 1992, p.989). Pode-se dizer ainda, que em concretos

convencionais usual o termo gua/cimento e j no concreto de alto desempenho

comum o termo gua/aglomerante.

2.2.2. Aditivos Qumicos

O entendimento de que as propriedades do concreto podem ser modificadas

com a utilizao de certos materiais adicionados ao concreto deram um impulso

indstria de aditivos qumicos. Os aditivos so substncias qumicas que, dosados em

pequenas propores (no maior que 5%) na mistura do concreto, melhoram algumas

propriedades, tanto no concreto fresco como depois de endurecido, com a finalidade de

facilitar seu preparo e a utilizao.

Os aditivos qumicos geralmente utilizados no CAD so os redutores de gua

dos tipos plastificante e, principalmente, superplastificante. O uso destes aditivos

possibilita a diminuio da relao gua/aglomerante, sem que haja perda na

consistncia, permitindo a obteno de misturas trabalhveis de arranjo mais denso,

provocando um aumento na resistncia e na durabilidade.

Segundo Mehta & Monteiro (1994, p.282) os aditivos superplastificantes so

capazes de reduzir o contedo de gua de trs a quatro vezes em relao aos aditivos

plastificantes sem que haja retardamento no tempo de pega.

Segundo Raeder Filho (2005, p.36) a utilizao de aditivo engloba trs

diferentes propsitos:

Aumentar a trabalhabilidade sem mudar qualquer componente da mistura;

Reduzir a demanda de gua, diminuindo dessa forma a relao

gua/aglomerante e aumentando a resistncia e durabilidade da mistura;

Reduzir o consumo de gua e cimento e, por conseguinte, o calor de

hidratao responsvel pela formao de fissuras, retrao e tenses trmicas.

Os superplastificantes so classificados em quatro categorias, em funo de

sua composio qumica (ATCIN, 2000, p.191):

Policondensado de formaldedo e melamina sulfonada, tambm chamado

de melamina sulfonada;


Policondensado de formaldedo e naftaleno sulfonado, tambm chamado

de naftaleno sulfonado;

Lignossulfonato e poliacrilatos.

Entretanto, atualmente existe uma nova categoria constituda pelos

superplastificantes base de policarboxilatos, denominados de terceira gerao. Em sua

maioria, os estudos sobre aditivos superplastificantes estiveram voltados aos produtos

base de melanina sulfonada ou naftaleno sulfonado (RAMACHANDRAN, 1983;

COLLEPARDI, 1994; HEWLET e RIXON, 1992; apud DAL MOLIN, 1995, p.37-39).

Os aditivos superplastificantes so requeridos para a produo de concreto de

alto desempenho. A grande quantidade de partculas de cimento com a baixa quantidade

de gua de amassamento requer alta dosagem de aditivos redutores de gua de

amassamento, e requer alta dosagem de aditivos superplastificantes para deflocular e

dispersar as partculas de cimento em suspenso. Quando adicionada adio mineral a

estes concretos, aumenta-se consideravelmente o consumo de gua, e so necessrios os

aditivos para manter a baixa relao gua/aglomerante e a trabalhabilidade.

Existe uma quantidade muito grande de produtos comerciais e seus efeitos no

concreto so descritos pelos fabricantes. A forma de atuao destes produtos ainda no

est completamente esclarecida, assim o desempenho dos aditivos superplastificantes, e

numa composio com materiais especficos deve ser analisada atravs de ensaios

realizados previamente, para a utilizao dos produtos em obras, principalmente em

funo da compatibilidade aditivo-cimento.

No concreto de alto desempenho usa-se um teor de superplastificante para

conseguir uma baixa relao gua/aglomerante, sendo fundamental estabelecer uma

combinao adequada entre cimento-superplastificante, que proporciona um perodo

maior de reteno da fluidez (NEVILLE, 1997, p.667). Segundo Gutirrez e Cnovas

(1996, p.234) o termo compatibilidade entre o cimento e o superplastificante um dos

principais fatores na escolha do cimento, e, conseqentemente do superplastificante para

o concreto de alto desempenho.

A dosagem necessria pode ser estabelecida junto com a avaliao da

compatibilidade. Normalmente determina-se a reduo do teor de gua para se obter

uma mesma trabalhabilidade em comparao a mistura sem aditivo, pelos ensaios de

mini-abatimento de Kantro e ou cone de Marsh (AITCIN, 2000, p.197).


2.2.3. Aditivos Minerais

As adies minerais so partculas muito finas que podem ser incorporadas ao

concreto, suplementando o cimento, devido s propriedades cimentcias latentes ou

substituindo parte dele e contribuindo para a resistncia do concreto. Os mais

importantes aditivos minerais utilizados na produo do CAD so a slica ativa, a cinza

volante, a cinza de casca de arroz e a escria de alto forno, entre outras.

A slica ativa SiO2 um subproduto da fabricao de silcio ou de ligas de

ferro-slico a partir de quartzo de elevada pureza e carvo em forno eltrico de eletrodos

de arco imerso. As partculas da slica ativa parecem perfeitamente esfricas, com

dimetro menor de 0,1m (NEVILLE, 1997, p.104-105).

De acordo com Costenaro (2003, p.44) o efeito fler de slicas ativas no

concreto, ou de qualquer outro tipo de material muito fino, produz um preenchimento de

vazios no concreto, resultando num melhor empacotamento entre todas as partculas, o

que aumenta a compacidade dos concretos. Esses materiais podem se interpor nos

vazios deixados por partculas anidras de cimento, tornando a estrutura muito mais

slida.

Os efeitos benficos da slica ativa nas propriedades do concreto so devidos a

dois efeitos: o efeito pozolnico e o efeito de fler. No primeiro, a slica ativa, por ser

praticamente s slica amorfa, reage com grande rapidez com hidrxido de clcio (C-H)

e produz o silicato de clcio hidratado (C-S-H) gerado da hidratao do cimento,

aumentando a resistncia compresso e a resistncia qumica. E, no segundo,

conforme a Figura 1, diminui a porosidade total formando uma estrutura mais

descontnua de poros e as micro esferas desses gros se alojam nos interstcios da pasta,

subdividindo os poros capilares das partculas de cimento em poros de gel. Com a

reduo na quantidade de poros capilares, obtm-se a diminuio da permeabilidade e

da velocidade de penetrao de agentes agressivos s estruturas de concreto, tornando-

as mais resistentes (ATCIN, 2000, p.161-164).


Figura 1. Efeito fler da slica ativa.

Fonte. ATCIN, 2000.

As adies pozolnicas ultrafinas, como a cinza de casca de arroz, slica da

casca de arroz, slica ativa advinda de produo de ligas metlicas e silcio metlico,

entre outras, tm-se mostrado mais efetivas no aumento da resistncia, pois, alm do

efeito qumico, atuam fisicamente densificando a matriz e a zona de transio

(COSTENARO, 2003, p.39).

A slica ativa, quando substitui parte do cimento, alm de conferir alta

resistncia, tambm oferece outros benefcios como baixa permeabilidade, maior

durabilidade, reduo da exsudao e melhor coeso da mistura.

2.2.4. Agregados

2.2.4.1. Agregados Grados

A seleo de agregados deve ser feita cuidadosamente medida que a

resistncia compresso aumenta. As propriedades mecnicas dos agregados, a

mineralogia, a granulometria, a configurao geomtrica, o estado superficial e a

estabilidade qumica so caractersticas dos agregados grados que exercem influncia

no CAD. Estas caractersticas alteram o nvel de tenso, provocando o surgimento de


microfissuras, afetando o mdulo de elasticidade, a forma da curva de tenso-

deformao, e a resistncia compresso (ATCIN, 2000, p.224-229).

Segundo Coutinho, 1973 apud Velasco (2002, p. 10) medida que o consumo

de cimento aumenta, h um aumento na resistncia da pasta e a tenso de ruptura do

concreto passa a ser dependente da tenso de ruptura do agregado. Isto porque a tenso

real nos pontos de contato das partculas individuais do agregado com a argamassa do

concreto podem exceder em muito a tenso nominal de compresso aplicada no

concreto, devido diferena de rigidez existente entre as fases do concreto.

Quanto dimenso mxima do agregado, utilizam-se agregados com menor

dimenso mxima caracterstica, possibilitando a reduo da concentrao de tenses

originadas pela incompatibilidade de mdulo de deformao entre a pasta e o agregado,

reduzindo microfissurao. Sugere-se o emprego de agregados com dimenso mxima

caracterstica entre 10 e 25 mm, apesar de que h dados que comprovem que o uso de

partculas com 25 mm prejudicam a resistncia e a obteno de baixa permeabilidade

(MEHTA, P. K.; ATCIN, 1990a, p.76). Segundo Neville (1997, p.180) e ACI 363

(1992, p.6), costumam limitar a dimenso caracterstica mxima do agregado em 19 mm

ou menos.

De acordo com o comit 363 do ACI (1992, p.6) agregados angulares podem

aumentar o consumo de gua da mistura e reduzir a trabalhabilidade, caso a

angulosidade seja muito acentuada. J as partculas lamelares devem ser evitadas, pois

so frgeis e, alm disso, so speras e produzem misturas que requerem maiores teores

de gua e aditivos.

Tambm so utilizados agregados grados com baixo peso especfico na

produo de CAD, onde tem-se a reduo do peso especfico do concreto. Estes

agregados chamados de leves so porosos e no muito resistentes, mas diminuir a massa

unitria de um concreto de 50 a 60 MPa para cerca de 2000 kg/m3 pode representar

vantagens econmicas (HOFF, 1990 apud AITCIN, 2000, p.609). Pesquisas recentes

vem sendo realizadas tentando otimizar a relao maior resistncia e menor massa

especfica, apresentaram concreto de alto desempenho com massa especfica de 1600

kg/m3 , atingindo resistncia compresso acima de 50 MPa (ROSSIGNOLO, 2003,

p.88).


2.2.4.2. Agregado mido

Em comparao com os demais materiais, a escolha do agregado mido no

interfere significamente nas propriedades do CAD. Experincias mostram que a

graduao da areia no afeta a resistncia inicial, podendo provocar uma baixa

resistncia nas idades mais avanadas, quando comparadas com uma areia bem

graduada, devendo-se levar em conta a textura superficial e o formato dos gros da areia

(AITCIN, 2000, p.225; MEHTA e MONTEIRO, 1994, p.241-243). Os usos de

agregados midos mais grossos so recomendados na produo do CAD, pois leva

pequeno decrscimo na quantidade de gua necessria para uma dada trabalhabilidade.

No CAD, utiliza-se agregado mido com mdulo de finura entre 3 e 3,2,

devido ao alto teor de partculas finas. Recomenda-se o agregado mido de forma

arredondada, com superfcie rugosa, tipo grosso e com granulometria contnua,

devendo-se evitar agregados modos artificialmente (NEVILLE, 1997, p.664).

O teor de umidade do agregado mido tambm outro aspecto importante,

devido a diferena da quantidade de gua incorporada ao concreto, conduzindo a uma

diferena na relao gua/aglomerante especificada. Portanto, o material deve ser

incorporado ao concreto com umidade controlada e sem variaes na sua massa.

2.2.5. gua

Segundo Neville (1997, p.193-195) a gua no apenas um lquido usado na

produo de concreto, porm envolve todo o desempenho desse material. Para a

produo de concreto de alto desempenho os requisitos de qualidade estabelecidos para

a gua so os mesmos exigidos na produo de concreto convencional.

2.3. MICROESTRUTURA DO CAD

O concreto pode ser considerado como um material no-homogneo composto

de trs fases distintas:

a pasta de cimento hidratada;

a zona de transio entre o agregado e a pasta de cimento hidratada;

os agregados.


A composio qumica do cimento Portland formada basicamente por quatro

componentes principais: Silicato triclcico (C3S), Silicato diclcico (C2S), aluminato

triclcico (C3A) e Ferroaluminato tetraclcico (C4AF).

A hidratao da pasta de cimento comea quando os compostos de silicatos

anidros entram em contato com a gua, assim a resistncia da pasta de cimento

hidratada influenciada pelos silicatos C2S e o C3S, atravs da formao de C-S-H

(AITCIN, 2000, p.97).

A relao gua/aglomerante e o grau de hidratao so responsveis pelo

volume e o tamanho de vazios capilares, os quais apresentam uma considervel

influncia no coeficiente de permeabilidade da pasta de cimento e, portanto, na

durabilidade a agentes agressivos (COSTENARO, 2003, p.14).

Quando a relao gua/aglomerante reduzida e a quantidade de finos no

CAD for relativamente grande, a pasta de cimento ter menor porosidade capilar e

menor espao livre, sendo a pasta bastante homognea e densa, caractersticas que

influenciam na resistncia compresso. De acordo com Paulon (1991) apud Costenaro

(2003, p.15) as adies minerais so capazes de gerar uma significativa reduo da

espessura da zona de transio, independente do tipo de agregado, indicando a reao

com C-H e o efeito fler.

Em decorrncia de utilizao de slica ativa ocorre praticamente a eliminao

ou a minimizao dessa zona de interface. Este fato pode ser observado nos resultados

referidos na literatura de Mehta e Monteiro (1994, p.18) nos quais verificou que a

espessura da zona de transio variou em torno de 50 m, para os sem adio de slica,

enquanto aos concretos com slica ativa os valores foram inferiores a 10 m.

No concreto convencional a interface entre a pasta e os agregados representa o

elo fraco da sua microestrutura (caracterizada pela presena de poros) e produtos de

hidratao, a partir de onde o colapso mecnico comea a se desenvolver, quando o

concreto submetido ao carregamento. Nos concretos de alto desempenho a zona de

transio tem estrutura densa, onde as partculas de C-S-H esto intimamente prximas,

aparece poucos poros capilares e hidrxido de clcio C-H.

Mudanas microestruturais como estas tornam o concreto de alto desempenho

mais resistente, com considervel melhoria na aderncia entre a pasta e o agregado, e a

pasta e a armadura. Com isso, a pasta de cimento e a zona de transio podem deixar de


ser o elo mais fraco do concreto. A forma de ruptura do concreto alterada, com as

fissuras atravessando tanto a pasta de cimento e a zona de transio quanto s partculas

dos agregados. Ocorrendo a fissurao a valores elevados aproximados ao limite

mximo de resistncia e quando acima deste, o CAD apresenta ruptura frgil.

Ento ao ensaiar os corpos-de-prova de CAD, estas caractersticas so

observadas, sendo descritas por vrios pesquisadores de CAD. Mehta e Monteiro (2001,

p.20) relatam fratura mais frgil e quebradia, j o autor Pereira Neto (1994, p.78)

constatou ruptura frgil.

A produo de concreto convencional no requer a seleo de agregados

particularmente resistentes, desde que sejam cumpridas as normas e exigncias de

desempenho estabelecidas nas mesmas. Todavia, caso as outras fases da mistura sejam

mais resistentes, os agregados, principalmente o grado, ser o elo fraco da estrutura.

Dessa forma, tanto a litologia quanto a granulometria dos agregados pode influenciar a

resistncia final do concreto (ATCIN e NEVILLE, 1993, p.24; ATCIN, 2000, p.224).

Segundo Pereira Neto (1994, p.79) com o aumento na resistncia da pasta do

CAD, se faz necessrio uma ateno especial ao agregado grado, pois a ruptura na

maioria das vezes do tipo trans-granular.

2.4. PROPRIEDADES DO CAD

O CAD possui propriedades que o diferencia do concreto de resistncia

convencional e por muitas vezes, passa ser mais vantajosa a sua utilizao. Apresenta

alta resistncia nas primeiras idades, baixa segregao, tanto no adensamento quanto no

lanamento, ausncia de exsudao (desde que bem dosado), facilidade de lanamento

(mesmo com baixa gua/aglomerante). As propriedades de baixa segregao, ausncia

de exsudao e facilidade de lanamento possibilitam concretagem mais fceis, onde o

acesso de vibradores um obstculo, e para estruturas com taxas de armaduras

elevadas. Devido s suas propriedades mecnicas de alta resistncia compresso

possvel a reduo do peso da estrutura e a reduo do nmero de colunas, traduzindo

em ganho de rea til. Cabe ressaltar as caractersticas de baixa permeabilidade, baixa

porosidade, alta resistncia abraso, maior proteo contra a corroso, entre outras

(ATCIN, 2000, p.93-595).


O comportamento do concreto endurecido pode ser caracterizado atravs das

propriedades mecnicas e durabilidade. As propriedades relativas ao comportamento do

concreto incluem a resistncia compresso fc, a resistncia trao ft, e o mdulo

de elasticidade Ec, e com a evoluo nas propriedades mecnicas do concreto, ter

uma evoluo quanto durabilidade, onde todas estas propriedades sero apresentadas a

seguir.

2.4.1. Estado Fresco

O processo de produo e comportamento do concreto de alto desempenho no

estado fresco freqentemente difere consideralmente do concreto convencional. Torna-

se necessrio que o processo de mistura e os parmetros de avaliao sejam adaptados

no sentido de assumirem um novo significado dos indicadores no controle de qualidade.

Enquanto fresco, os principais problemas que podem surgir so: perda de

abatimento, retardamento de pega, que atrasar o desenvolvimento da resistncia, e

segregao elevada da mistura. Segundo Alves (2000, p. 10-15) tais problemas ocorrem

por diversos fatores que podem ser drasticamente reduzidos quando algumas

propriedades forem controladas, como a massa especfica, o abatimento, a

trabalhabilidade e o teor de ar incorporado.

Sponholz (1998, p.19-20) trabalhabilidade a caracterstica mais importante

do concreto fresco e que afeta a resistncia mecnica e a durabilidade, caso no

corresponda s necessidades de produo, tais como, bombeamento, adensamento e

acabamento.

O CAD possui massa especfica em torno de 2500 kg/m3, fato que pode ser

explicado pelo alto consumo de cimento e baixa quantidade de gua. Como a

quantidade de gua no concreto de alto desempenho no suficiente para a hidratao

do cimento no trao, torna-se necessrio, como j mencionado, a utilizao de

superplastificantes para uma maior disperso dos gros aglomerantes e agregados.

Diferentemente do que ocorre no concreto convencional, o comportamento

reolgico do CAD possui distino, pois a quantidade de gua empregada no

suficiente na maioria das vezes para completa hidratao de todo o cimento contido no

trao, fazendo com a trabalhabilidade dependa dos aditivos qumicos. As partculas


cimentantes interagem fisicamente e o superplastificante interage com as partculas de

cimento em hidratao fazendo com que o CAD possa exibir uma perda de

trabalhabilidade mais acentuada que os concretos de resistncia convencional.

A utilizao de aditivos superplastificantes permite a obteno de CAD de alta

consistncia (abatimento de at 200 r20 mm) com coeso adequada para o lanamento

e sem risco de segregao. A trabalhabilidade do CAD determinada atravs do ensaio

do abatimento do tronco de cone, mas a sua avaliao torna-se difcil pelo fato de ser

um concreto muito fluido, fazendo com que o cone de concreto entre em colapso

(AITCIN, 2000, p.394).

Concretos de alto desempenho geralmente apresentam teores entre 1 a 3% de

ar aprisionado, valores que aumentam medida que a relao gua/aglomerante

reduzida. Atcin (2000, p.398) menciona que atravs de combinaes de

cimento/superplastificante (boa compatibilidade) possvel a obteno de teores de ar

incorporados entre 1% e 1,5% tambm para relaes gua/aglomerante de 0,30,

ressaltando que este fator tambm influencia na resistncia.

2.4.2. Estado Endurecido

2.4.2.1. Resistncia Compresso

A resistncia compresso a principal propriedade mecnica do concreto,

pois alm de estar relacionada estrutura interna do material, proporcionando uma

estimativa do desempenho do concreto, indica de forma indireta sua durabilidade (DAL

MOLIN, 1995, p.54).

Em concretos convencionais, a relao gua/aglomerante o fator mais

importante na determinao da porosidade e conseqentemente na resistncia do

concreto. Em CAD no basta ter como referncia a relao gua/aglomerante para se

saber a resistncia compresso; vai depender das propriedades e das propores de

seus materiais constituintes, do grau de hidratao, entre outros fatores.

Como j mencionado, a resistncia do CAD pode ser afetada pelas

propriedades mecnicas do agregado grado, por tornar-se o elo mais fraco dentro do

concreto. De acordo com Atcin (2000, p.495-498) para os concretos convencionais a

resistncia compresso do CAD aumenta medida que a relao gua/aglomerante


diminui. Quando o agregado grado torna-se a regio mais fraca do concreto,

comparado com a resistncia da pasta de cimento hidratada, existe um valor crtico da

relao gua/aglomerante, abaixo do qual qualquer reduo adicional desta relao no

resulta em aumentos significativos da resistncia compresso. Ento, a nica maneira

de aumentar a resistncia compresso desse concreto seria usando outro tipo de

agregado grado.

No CAD nota-se uma maior velocidade de ganho de resistncia nas primeiras

idades. Essa maior cintica pode ser atribuda proximidade inicial das partculas de

cimento no concreto fresco decorrente da baixa relao gua/aglomerante, da mistura e,

tambm do efeito fler, que provoca melhor distribuio dos gros e, com isso, a

diminuio dos vazios.

Os resultados obtidos para concretos de alta resistncia submetidos a ensaios

de resistncia compresso axial tambm podem ser influenciados pela capacidade

resistente do material utilizado para capeamento. A resistncia no ser prejudicada

quando materiais adequados forem utilizados e possibilitarem uma distribuio de

tenses uniforme em toda a seo transversal dos corpos-de-prova.

2.4.2.2. Resistncia Trao

Como mencionado no item anterior, a resistncia compresso do CAD

apresenta uma taxa de crescimento alta para as idades iniciais, se comparada do

concreto convencional. Verifica-se essa mesma caracterstica para a resistncia trao.

Autores como De Larrard & Malier citados por Costenaro (2003, p.53)

observaram que o concreto atinge o valor mximo de resistncia trao por volta dos

14 dias de idade, ao contrrio do valor da resistncia compresso, que mesmo aps os

14 dias continua a crescer, podendo ainda aumentar de 10 a 20 % do seu valor.

Os ensaios citados pelo ACI 363 R (1992, p.15) concluram que, para concreto

com baixa resistncia, a resistncia trao na compresso diametral pode chegar a 10%

da resistncia compresso, mas para resistncias maiores (acima de 84 MPa) pode ser

reduzido para 5%. A resistncia trao na compresso diametral observada 8% maior

para concreto feito de agregado britado do que feito de seixo rolado. Alm disso, a

resistncia compresso diametral fica em torno de 70% da resistncia flexo aos 28

dias.


Segundo Dal Molin (1995, p.168-173), o principal fator que afeta a resistncia

trao por compresso diametral a quantidade de slica ativa empregada na mistura,

e quanto ao efeito de cura (mida e ambiente), este apresenta influncia inferior sobre as

propriedades mecnicas do concreto. Observa-se que o efeito da slica ativa (adio de

10% em relao massa de cimento) provoca um aumento da resistncia trao por

compresso diametral de 22,5%, enquanto que a cura mida possibilitou um aumento de

apenas 5% em relao cura ambiente. Entretanto, o tratamento estatstico analisa essa

variao como significativa.

2.4.2.3. Mdulo de Elasticidade

Para pastas de cimento com baixas relaes gua/aglomerante, a ligao

interfacial entre agregado e a pasta de cimento normalmente alta e as propriedades

elsticas do agregado se tornam importantes no desempenho do concreto. Almeida

(1990) apud Sponholz (1998, p.11) comentam que enquanto alguns pesquisadores

indicam que sejam necessrios altos mdulos de elasticidade para obter CAD, outros

recomendam mdulo de elasticidade semelhante a pasta do concreto, para no criar

diferena de concentraes de tenses ao redor do agregado.

A maioria das normas existentes apresenta formulaes que relacionam

mdulo de deformao com resistncia compresso, cuja validade tem sido

comprovada para concretos convencionais. Ao elevar a resistncia para patamares

superiores a 50 MPa, parece ter um consenso na bibliografia de que as equaes no

mais podem ser aplicadas, pois superestimam os valores calculados de mdulo de

deformao (CARRASQUILLO et al., GUTIRREZ e ACI 363 R 92 apud DAL

MOLIN, 1995, p.62).

Atcin (2000, p.539) comenta que a resistncia no seja a nica propriedade

que torna vantajoso o uso do CAD, pode-se estabelecer uma relao direta entre as

caractersticas da microestrutura da matriz, que determinam a resistncia e outras

propriedades importantes, tais como a durabilidade.

2.4.2.4. Durabilidade


A durabilidade do concreto controlada pela sua permeabilidade e porosidade.

Com a reduo da permeabilidade e da porosidade, o concreto torna-se mais resistente

aos ataques dos agentes agressivos. Para isso preciso que os concretos possuam uma

estrutura densa e to impermevel quanto possvel, com um sistema de poros

descontnuos, conseguido atravs de uma baixa relao gua/aglomerante.

Alm da especificao da baixa relao gua/aglomerante para a obteno de

um CAD durvel, a cura do concreto tambm importante. Tanto que, se ocorrer

vibrao excessiva, que gera exsudao interna, quanto uma secagem prematura na

superfcie do concreto, uma rede de capilares poder aparecer na superfcie do concreto,

constituindo um caminho fcil penetrao de agentes agressivos (ATCIN, 2000,

p.544-545).

A permeabilidade quanto ao ingresso de cloretos no concreto talvez seja o

fenmeno mais arruinador em estruturas construdas com concretos de resistncia

normal, pois modificam a microestrutura do concreto e corroem as armaduras. A

penetrao dos ons cloretos desenvolve-se pelas microfissuras at ocorrer o lascamento

do recobrimento do concreto. Em CAD, devido ao refinamento da porosidade capilar, a

penetrao dos ons cloretos to baixa que quase impossvel a corroso de armaduras

de ao no protegidas.

No que se refere resistncia abraso, outra caracterstica extremamente

melhorada em relao ao concreto convencional. diretamente proporcional a

resistncia compresso e influenciada pela natureza do aglomerante e do agregado.

Neville (1997, p.517-519) comenta que a boa resistncia abraso do concreto no

somente devido a alta resistncia compresso do concreto, mas tambm devido boa

aderncia entre o agregado grado e a matriz, que impedem o desgaste da superfcie.

Martins (2005, p.104) e Rossignolo (2003, p.114) fizeram um estudo com

concreto de alto desempenho um adicionando borracha de pneu e o outro com ltex de

estireno butadieno (SB) respectivamente, ambos obtiveram valores altos de resistncia

ao impacto, em relao aqueles sem adio.

Quanto resistncia ao fogo, a baixa permeabilidade do CAD no permite a

sada do vapor formado pela gua da pasta de cimento hidratada, gerando presso de

vapor que pode conduzir fragmentao do concreto. Em relao ao CAD com

Borracha quanto resistncia ao fogo, pode vir a colaborar para a sada de vapor dgua


e evitar a fragmentao do concreto, todavia preciso fazer um estudo de toxidade

devido liberao de enxofre.

Captulo 3 Cinza de Casca de Arroz 23

3. INFLUENCIA DE ADIES MINERAIS NO

CONCRETO

3.1. DEFINIO

Segundo a NBR 12653 (1992) e ASTM C 618 (1978), o termo pozolana ou

material pozolnico se aplica queles com pouca ou nenhuma propriedade cimentante,

mas que, quando finamente divididos e em presena de gua, so capazes de reagir com

hidrxido de clcio liberado durante o processo de hidratao dos minerais silicatos

que compem o cimento liberando com ele e fixando-o temperatura ambiente

(SANTOS, 1997, p.7).

As pozolanas desempenham um significante papel quando empregadas em

substituio ao cimento Portland, aumentando a resistncia mecnica do concreto, tendo

em vista que os mais importantes mecanismos que agem na microestrutura da pasta de

cimento so: a mudana na estrutura dos poros em funo do refinamento

proporcionado pelas reaes pozolnicas (atividade pozolnica) e o tamponamento e

obstruo dos poros, fissuras e vazios devidos poro fina dos gros (efeito fler)

(RIBEIRO et al., 2005, p.208).

De acordo com Silveira (1996, p.27) adies minerais so materiais com

propriedades pozolnicas e/ou cimentceas, adicionados ao concreto, antes ou durante

da mistura, em quantidades que variam geralmente entre 5 e 100% do peso do cimento.

O seu emprego pode ser feito de duas formas distintas:

substituio de parte do cimento, visando a reduo de custo e;

como adio em percentuais variveis em relao ao peso de cimento, o

que na atualidade consiste na forma mais empregada, geralmente com o uso

concomitante de aditivos superplastificantes.


As pozolanas podem classificadas como materiais naturais que no necessitam

de tratamentos e que levem a modificaes qumicas e mineralgicas (rochas

vulcnicas, terras diatomceas, argilas calcinadas), e como materiais artificiais so

originadas de transformaes qumicas (cinza volante, slica ativa, escria granulada de

alto-forno, cinza de casca de arroz).

O termo subprodutos industriais refere-se aqueles materiais que so

secundrios nas indstrias produtoras e que podem ou no sofrer algum tipo de

processamento. Segundo Cincotto (1988) apud Silva (2004, p.6) existe uma distino

entre os termos resduos e subproduto. A denominao resduo circunstancial,

referindo-se a um material acumulado, sem destinao; a partir do momento que

apresente uma aplicao qualificada, passa a ser um subproduto.

3.2 A CINZA DA CASCA DE ARROZ (CCA)

3.2.1 Consideraes Iniciais

A tecnologia moderna est intimamente ligada ao desenvolvimento de

materiais alternativos, onde, nos dias atuais, a premissa bsica busca do

desenvolvimento sustentvel. A indstria da construo civil depara-se com grande

potencial na insero dos resduos como materiais de construo, tornando-os como

subprodutos, reduzindo problemas relacionados aos aspectos ambientais e sociais,

atravs da utilizao de sistemas de reciclagem e da busca da sustentabilidade dos

processos de produo. Segundo Prudncio Jr. et al. (2003, 240-261) a incorporao de

resduos industriais ao concreto, tais como a Cinza de Casca de Arroz (CCA), pode ser

uma importante forma de conduz-la a uma finalidade nobre, ambientalmente correta,

tornando uma das solues para o aproveitamento de subprodutos poluentes.

A cinza de casca de arroz (CCA) um subproduto das indstrias

beneficiadoras de arroz, proveniente da combusto da casca de arroz utilizada como

fonte energtica para secagem e parboilizao dos gros. Mais recentemente, com a

crescente crise de energia, tem sido incentivada a utilizao de biomassa como

combustvel em usina termoeltrica sendo esta uma forma alternativa e eficiente de

gerao de energia eltrica minimizando a dependncia nacional em relao s usinas


hidreltricas. Principalmente no sul do pas, a gerao de energia eltrica atravs de

biomassa vem ganhando impulso nos ltimos anos. Vrias indstrias de beneficiamento

de arroz j instalaram usinas termoeltricas que utilizam o subproduto casca de arroz

como combustvel para gerao de vapor e energia. Diante deste contexto, so

produzidas CCAs tanto sem controle da temperatura (CCA residual), como com

controle da temperatura, sendo considerada um resduo produzido em grande

quantidade e sem destinao pela indstria e cuja deposio final um grave problema

ambiental.

O estado do Rio Grande do Sul um dos maiores produtores nacionais de

arroz e, segundo dados do IBGE (2006), a produo de arroz no pas foi estimada em

11.535.816 toneladas. Considerando-se que a casca equivale a 20% do gro em peso, e

que aps a sua combusto completa, se obtm em mdia 20% de cinza, estima-se que a

quantidade de 461.432 toneladas deste resduo sero geradas na safra de 2006 no pas.

As possibilidades de aproveitamento da casca de arroz e da cinza da casca de

arroz vem sendo objeto de estudo, onde trabalhos apontam solues para a utilizao

deste subproduto principalmente na indstria da construo.

No Brasil, o aproveitamento da cinza de casca de arroz como material

suplementar de cimentos e concretos tm despertado o interesse de vrios

pesquisadores, destacando-se trabalhos mais recentes como os de Isaia (1995), Silveira

(1996), Prudncio e Santos (1997), Gava (1999), Dafico (2001), Pouey e Dal Molin

(2001), Librio (2002), Rgo et al. (2002), Akasaki e Silva (2004), entre outros.

A Figura 2 Figura 2. Organograma de utilidades da cinza de casca de

arroz.apresenta um organograma de utilidades da casca de arroz, onde demonstra-se a

potencialidade deste produto (DELLA, 2001, p.779).

Similarmente cinza volante, a cinza da casca de arroz pode ser utilizada na

estabilizao fsico-qumica de solos arenosos. Em recente trabalho, Basha et al. (2005,

p.453) investigaram a influncia da substituio parcial de cimento Portland pela cinza

da casca de arroz no comportamento de um solo areno-siltoso tratado com cimento

Portland. Os resultados evidenciaram que a substituio parcial diminui

significativamente a perda da resistncia com a demora na compactao do solo.


Figura 2. Organograma de utilidades da cinza de casca de arroz. Fonte. DELLA (2001).

CCA uma pozolana extremamente atrativa para ser utilizada na confeco de

concretos, especialmente quando obtida pela combusto controlada da casca, tendo

como caracterstica uma alta atividade pozolnica. Exceto a cinza de casca de arroz,

nenhum outro material pozolnico, incluindo-se a slica ativa, tem a habilidade de

contribuir para o aumento na resistncia mecnica do concreto em baixas idades, como

1 e 3 dias. Isto abre as portas para o uso de misturas de cinza volante e outras pozolanas

normais como a CCA, com a ltima contribuindo para o ganho de resistncia devido o

efeito de empacotamento (MEHTA, 1992, p.419-443).

3.2.2 Caractersticas da CCA

O arroz uma das plantas que contm grandes quantidades de silicatos,

principalmente na casca. A casca constituda de aproximadamente 40% de celulose,

30% de lignina e 20% de slica (MEHTA & PITT, 1974, p.45-56). Aparentemente, a

slica transportada a partir do solo pela planta como cido monosslico, o qual

concentra-se na casca e no caule da planta por evaporao da gua e, finalmente, se


polimeriza para formar a membrana slico celulsica (HOUSTON, 1972 apud

SILVEIRA, 1996, p.39).

A casca de arroz quando sofre a combusto, 20% da casca convertida em

cinza, sendo que a lignina e a celulose podem ser removidas, permanecendo uma

estrutura celular, porosa, com alta superfcie especfica (50 a 100 m2/g), e grande

quantidade de slica (chegando a 95%).

Vrios autores citados por Silva (2004, p.11) comentam que aps o processo

de combusto, a cinza de casca de arroz apresenta uma composio qumica entre 74 a

97% de slica, independente do tipo de queima a que foi submetida.

Na verdade o que se observa que as condies de temperatura e tempo de

queima propiciam a formao de propores relativas de slica na forma polimrfica

(estruturas cristalinas diferentes: quartzo, tridimita e cristobalita) e amorfa (vtrea).

Segundo Della et al. (2001, p.780) quando a temperatura de queima da CCA

baixa ou quando o tempo de exposio da mesma a altas temperaturas pequeno, a

slica contida na cinza predominantemente amorfa. Ou seja, quanto menos tempo a

cinza ficar exposta a uma elevada temperatura, menos cristalizao ocorre.

Diversos autores, entre eles Metha e Pitt (1976) apud Silveira (1996, p.42) diz

que quando a combusto ocorre com temperatura entre 450 e 500o C, a slica ativa e

est na fase amorfa. Com o aumento da temperatura de aproximadamente de 600o C,

surge algumas fases cristalinas e quando a temperatura se eleva acima de 800o C produz

slica cristalina.

Costenaro (2003, p.60) relata que produzem cinza de casca de arroz cuja

combusto ocorre com temperatura de 300 C, na fase amorfa, num perodo de 2 horas.

J para a obteno da slica de casca de arroz este material recolocado no forno e

queimado a 6 horas, a uma temperatura de 600 C.

A Figura 3 mostra uma micrografia, com ampliao de 1000 vezes, de uma

seo transversal da cinza de casca de arroz produzida em laboratrio, em combusto

controlada (temperatura de 700 C) e com extremo cuidado no manuseio para se

preservar a estrutura silicosa da casca (DAFICO, 2001, p.2). Na parte superior da Figura

3, uma epiderme corrugada e densa claramente visvel. Segue-se logo abaixo, uma

estrutura em tubos e depois o parnquima, estrutura celular com paredes muito finas.


Figura 3. Micrografia da cinza de casca de arroz - estrutura original de slica amorfa. Fonte. DAFICO (2001).

A diferena bsica entre a CCA residual e a CCA produzida com a

temperatura de queima controlada o teor de material amorfo nas cinzas. Nota-se que

praticamente todos os autores pesquisados so unnimes com relao ao aparecimento

de fases cristalinas na slica contida na cinza da casca de arroz queimada a elevadas

temperaturas, especialmente acima de 500C, o que evidente ao se analisar

difratogramas de raios x das amostras analisadas (REGO, 2001 apud REGO, 2005,

p.901).

De acordo com os estudos realizados por Pouey & Dal Molin (2002, p.14), a

cinza queimada em processo controlado (amorfa) pode ter desempenho no concreto

superior cinza residual - cristalina (sem controle de queima).

As variaes nas caractersticas morfolgicas e fsicas das cinzas de casca de

arroz provenientes de diferentes processos de queima so mostradas no diagrama da

Figura 4, proposto por Hara et al e apresentado por Sensale (2000, p.3).


Figura 4. Caractersticas morfolgicas e fsicas da cinza de casca de arroz provenientes de diferentes processos de queima.

Fonte. SENSALE (2000).

Existem outros fatores que influenciam a pozolanicidade da CCA, como o alto

contedo de slica, rea superficial elevada e dimetro mdio (dependendo do grau de

moagem) geralmente inferior a 45 m.

Quando a cinza queimada a altas temperaturas possui rea superficial

pequena. A tendncia ao decrscimo da rea superficial com o aumento da temperatura

est relacionada com o fato das partculas sofrerem fuso e agregarem-se umas as

outras. Ento, para uma melhor condio de pozolanicidade da CCA queimada sem

controle de temperatura, necessrio que a mesma passe por um processo de moagem

para reduzi-la a um material mais fino (SILVA, 2004, p.13).

Um outro fator influente na qualidade da CCA est relacionado com o teor de

carbono, os quais tambm dependem do processo de combusto.

A cinza pode apresentar coloraes que variam entre o preto, o cinza e o

branco rosado. As mud

“utilização de resíduos de cinza de casca de arroz e borrachas de pneus em cad

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