A IMPORTÂNCIA E AS PECULIARIDADES DAS ADIÇÕES MINERAIS PARA OS CONCRETOS AUTOADENSÁVEIS

Materiais constituintes do concreto

Marco Antônio de Morais Alcantara

Os concretos de nova geração permitem com que se tire deles partido, além do ganho de resistência mecânica. De modo geral estes têm como diferencial a presença de incorporações minerais, e são fluidificados com aditivos supeplastificantes para concreto. 


Os concretos autoadensáveis se caracterizam por apresentar uma grande quantidade de pasta, e um volume menor de agregados graúdos por metro cúbico de concreto. Para tanto, a eles podem ser incorporados uma grande quantidade de finos.  

Os finos podem ter o seu papel remarcado pela presença da ação pozolânica, podendo atuar como ligantes pela ação da cimentação, ou, em outros casos, eles podem agir somente pelo efeito fíler, preenchendo vazios na estrutura final, e assim, diminuindo a permeabilidade interna e contribuindo para o aumento da durabilidade.

Dentre os finos utilizados podem ser considerados a micro-sílica, o filer calcáreo, o metacaulim e a escória de alto forno, materiais já bastante conhecidos pela indústria cimenteira. Recentemente tem surgido o incentivo para o uso de novos produtos, que na verdade são de algum modo subproduto de algum tipo de processamento.  

Diversos materiais novos podem então ser avaliados, de modo a se conhecer as suas potencialidades de aplicação como finos. Eles devem propiciar também algumas propriedades em compatibilidade com o concreto ou a argamassa. Por exemplo, experiências foram desenvolvidas com o objetivo de se avaliar o potencial de utilização de dois tipos de materiais como finos em concreto autoadensável: o pó de pedra, e as cinzas de casca de arroz. ALCANTARA & WATANABE (2008) apresentam duas composições otimizadas, sendo uma para cada caso, atestando o desempenho favorável de cada um deles sob condições diferenciadas para com a relação finos/cimento. Enquanto se tolerou a relação 0,55 para o caso do pó de pedra, para o caso das cinzas de casca de arroz esta relação foi da ordem de 0,35 em face de sua elevada finura. Das peculiaridades e das propriedades relativas a cada tipo de fino, uma variável se torna relevante para o bom desempenho: a relação “fíler/cimento”.  

No caso em particular o pó de pedra, um resíduo de britagem, marcado pela sua finura em comparação com os outros materiais como a areia fina ou o pedrisco, permitiu ser um formador de pasta, porém apresentava atrito interno devido à forma e textura rugosa. Por outro lado, as cinzas de casca de arroz, dotadas de elevadíssima finura em comparação com a do pó de pedra, apresentava elevada atividade físico-química, com acentuada formação de pasta e aumento da viscosidade, refreando o escoamento, de modo que a relação fíler/cimento de tolerância foi da ordem de 0,35.

Nota-se por estas experiências que os finos apresentam peculiaridades no comportamento por razões de natureza física, química ou físico-química, implicando em menor ou maior absorção, em formação de pasta, em atrito, ou em outras propriedades, de modo a influenciar na consistência, na mobilidade, ou no ganho de resistência final. Estas propriedades são relevantes para o concreto ou argamassa em particular. Se é o caso de concreto autoadensável (CAA), as condições de fluidez e mobilidade são imprescindíveis, assim como a ausência de segregação ou de exsudação. A relação fíler/cimento poderá definir juntamente com a relação água/cimento e a relação superplastificante/cimento o ponto ótimo para estas condições requeridas. A relação fíler/cimento se trata de um parâmetro de dosagem, a ser explorado em ensaios de otimização de composições.

Com relação à utilização de cinzas de casca de arroz e de pó de pedra como finos do CAA, ressalta-se a citada experiência apresentada em Alcântara & Lima (2009). Para os dois casos os valores no estado fresco foram atendidos, avaliando-se os casos de espalhamento “Slump-Flow” e avaliação do potencial de segregação em ensaios de peneiramento. Os resultados dos ensaios mecânicos se apresentaram muito promissores, em especial para 28 dias de cura, onde estes alcançaram da ordem de 35 MPa para o caso do uso de cinzas de casca de arroz, e 32 MPa para o caso do uso de pó de pedra.

Alcântara & Santos (2012) apresentam um estudo de caso sobre a utilização dos resíduos de bagaço de cana (CBC) como finos do CAA. Ressalta o autor que, devido à elevadíssima finura da CBC, em comparação com os demais resíduos, foi necessário ainda utilizar quantidades de água em teores mais elevados, de modo a promover a fluidificação do concreto. Isto veio a diminuir os valores de resistência mecânica, os quais não ultrapassaram 18 MPa. Todavia, o fíler neste caso teve uma excelente contribuição no estado fresco, onde, o seu crescente teor permitia reduções no potencial de segregação, avaliados por ensaios específicos. Ressalta-se que estas contingências para com o uso das cinzas de bagaço de cana foram ligeiramente associadas às condições de reologia no estado fresco, sendo que, para casos de outros tipos de concreto, como o concreto vibrado, a experiência com o uso da CBC se deu altamente promissora.

Finalmente, um caso curioso que merece uma observação é o do pó de mármore. Este material, resíduo do beneficiamento do mármore apresenta finura próxima à do cimento Portland. Em um estudo de otimização para concreto autoadensável encontrou-se algumas dificuldades, visto que, aparentemente, o pó de mármore apresentava baixa retenção de água, de modo que em escoamento livre em ensaios de espalhamento, a água aflorava pelas extremidades da superfície de espalhamento, em forma de segregação. Como alternativa reduziu-se gradativamente a relação fíler/cimento para 0,15, resultando em um aumento da viscosidade pela maior participação do cimento, assim como, diminuiu-se o diâmetro máximo dos agregados graúdos, de modo a diminuir os fatores de inércia, e melhor compatibilizar as condições de competitividade dos materiais no escoamento. 

Conclui-se que os finos também tem um papel relevante na determinação das condições reológicas do concreto fresco, que atua conjuntamente com o tipo e poder do superplastificante, com a relação água/cimento, e que este não deve ser ignorado por suas particularidades       

Referências:

ALCANTARA, M.A.M.; WATANABE. O uso de cinzas de casca de arroz e do pó de pedra na fabricação de blocos de concreto auto-adensável para pavimentação. 39 Reunião anual de pavimentação, Recife, 2008, Anais: 39 Reunião anual de pavimentação, ABPv, np, cd-r .

ALCANTARA, M.A.M., LIMA, G.G.S. O uso de cinzas de casca de arroz e do pó de pedra como finos na produção do concreto auto-adensável. In: Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto Pré-moldado, 2, 2009, São Carlos.

ALCANTARA, M.A.M., SANTOS, B. V. O uso de resíduos como finos na fabricação do concreto auto-adensável. In: Simpósio Latino Americano sobre Concreto Auto-Adensável, 1, 2012, Maceió: IBRACON, 2012.

KUMAYAMA, R; ALCANTARA, M.AM; CRUZ, W.S; SEGANTINI, A.A.S. Estudo da viabilidade do emprego de pó de mármore para a produção de concreto autoadensável e substituição parcial dos agregados por pérolas de poliestireno expandido (EPS) Revista Eletrônica de Engenharia Civil (REEC), vol10, n2, p56-71, 2015, ISSN: 2179-0612

Sobre o autor:


Marco Antônio de Morais Alcantara é Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal de São Carlos-BR, com ênfase em Engenharia Urbana (1986); Mestre em Engenharia Civil, área de concentração em Geotecnia, pela Universidade Federal de Viçosa-BR (1995); Master Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2001); Docteur Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2004);  e tem pós-doutorado em Estruturas pela Universidade do Porto-PT (2012). É docente da FEIS/UNESP desde 1987.