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TAÍS BIAZÃO LOPES
COMPARAÇÃO DA MICROESTRUTURA DO CONCRETO
AUTO ADENSÁVEL COM O CONCRETO CONVENCIONAL
Limeira
2016
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
TAÍS BIAZÃO LOPES
COMPARAÇÃO DA MICROESTRUTURA DO CONCRETO
AUTO ADENSÁVEL COM O CONCRETO CONVENCIONAL
Dissertação apresentada ao Curso de
Mestrado da Faculdade de Tecnologia da
Universidade Estadual de Campinas, como
requisito para a obtenção do título de
Mestra em Tecnologia, área de
concentração em Tecnologia e Inovação.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Luísa Andréia Gachet Barbosa
Limeira 2016
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FOLHA DE APROVAÇÃO
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM TECNOLOGIA
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: TECNOLOGIA E INOVAÇÃO
Comparação da microestrutura do concreto auto adensável com o concreto convencional
Taís Biazão Lopes
A Banca examinadora composta pelos membros abaixo aprovou esta Dissertação:
__________________________________________________________________________
Prof. Dra. Luísa Andréia Gachet Barbosa
UNICAMP/FT
________________________________________________________ Prof. Dra. Rosa Cristina Cecche Lintz
UNICAMP/FT
___________________________________________________________________________
Mirian de Lourdes Noronha Motta Melo
UNIFEI
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RESUMO
No estudo da microestrutura do concreto existem três fases de grande importância: agregado, matriz
da pasta de cimento e uma interface denominada Zona de Transição (ZT). Mehta&Monteiro (2014)
definem a zona de transição como o elo fraco da corrente e como a fase de limite da resistência do
concreto. As características e os componentes da zona de transição são determinantes para as
propriedades do concreto endurecido, influenciando significativamente na resistência mecânica e
em sua durabilidade. As propriedades físicas e mecânicas da pasta de cimento Portland dos
concretos resultam de uma série de processos complexos que acontecem durante a mistura e o
lançamento, incluindo as reações de hidratação. O concreto auto adensável possui em sua
composição superplastificantes, aditivos modificadores de viscosidade e adições minerais finas
proporcionando a capacidade de fluir, de auto adensar pelo seu próprio peso, preencher fôrmas e
escorrer por obstáculos (armaduras, curvas) com êxito, qualidade e confiabilidade. O estudo da
microestrutura da zona de transição e dos produtos formados pela hidratação do cimento como a
etringita em suas variadas fases por meio da microscopia eletrônica de varredura acoplada ao
detector de energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS) torna-se necessário devido à variabilidade de
compostos presentes nas características do concreto, de modo a avaliar seu arranjo estrutural
permitindo evidenciar a morfologia dos compostos hidratados em função das condições em que
ocorreu a hidratação. Nesta dissertação avaliou-se o comportamento reológico do concreto auto
adensável em seu estado fresco e endurecido, visando à obtenção das propriedades segundo as
normas técnicas, contribuição aos estudos da zona de transição do concreto auto adensável, e dos
produtos da hidratação dos cimentos por meio da microscopia eletrônica de varredura acoplada a
energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS).
Palavras-Chaves: Materiais Alternativos, Materiais de Construção, Análise da Microestrutura.
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ABSTRACT
In the study of the microstructure of the concrete, there are three phases of great importance: the
aggregate, the cement paste matrix and an interface called transition zone (TZ). Mehta&Monteiro
(2014) define the transition zone as the weak link in the chain and as the phase of concrete strength
limit. The characteristics and transition zone components are decisive for the properties of the
hardened concrete, significantly influencing the mechanical strength and durability. The physical
and mechanical properties of Portland, mortars and concrete result of a series complex processes
that happens during mixing and the release, including hydration reactions. The concrete self
compacting has in its superplasticisers composition, viscosity modifiers additives and fine mineral
additions providing the ability to flow, self densify by its own weight, to fill molds and drain by
obstacles (reinforcement, curves) with success, quality and reliability. The study of the transition
zone of microstructure and products formed by cement hydration as ettringite in its various phases
by scanning electron microscopy coupled to energy dispersive detector X-ray (SEM-EDS) becomes
necessary due the variability of compounds present in the concrete characteristics, in order to assess
its structural arrangement, allowing to display the morphology of hydrated compounds according to
the conditions in which the hydration occurred. In this dissertation evaluated the rheological
behavior of self compacting concrete in its fresh and hardened condition in order to obtain the
properties according to the technical rules, contribution to the studies of the transition zone of
concrete self compacting, and the hydration products of cement through the scanning electron
microscopy coupled to energy dispersive x-ray (SEM-EDS).
Key Words: Alternative materials, construction materials, analysis of the microstructure.
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................................1
OBJETIVOS.....................................................................................................................................3
JUSTIFICATIVA.............................................................................................................................3
2 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND................................................................................4
2.1 Componentes da Estrutura do Concreto...........................................................................4
2.1.1 Cimento Portland....................................................................................4
2.1.2 Hidratação do Cimento Portland............................................................9
2.1.2.1 Hidratação dos Aluminatos...............................................................11
2.1.2.2 Hidratação dos Silicatos de Cálcio....................................................13
2.1.2.3 Hidratação de Hidróxido de Cálcio (CH)..........................................14
2.1.2.4 Calor de Hidratação...........................................................................14
2.2 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND.............................................................................16
3 CONCRETO AUTO ADENSÁVEL.........................................................................................17
3.1 Adições Minerais............................................................................................................18
3.2 Aditivos no Concreto Auto Adensável...........................................................................19
4 MICROESTRUTURA DO CONCRETO.................................................................................21
4.1 Histórico do Estudo da Microestrutura do Concreto......................................................21
4.2 Microscopia Eletrônica de Varredura.............................................................................22
4.3 Definição da Microestrutura no Concreto.......................................................................25
4.4 Microestrutura da Pasta de Cimento...............................................................................26
4.5 Microestrutura da Zona de Transição.............................................................................30
4.6 Microestrutura do Concreto Auto Adensável.................................................................34
5 DESENVOLVIMENTO EXPERIEMENTAL ........................................................................36
5.1 Caracterização dos Materiais..........................................................................................38
5.1.1 Cimento Portland.............................................................................................38
5.1.2 Sílica Ativa.......................................................................................................38
5.1.3 Pó de Pedra.......................................................................................................39
5.1.4 Areia Natural....................................................................................................39
5.1.5 Agregado Graúdo.............................................................................................40
5.1.6 Aditivo Superplastificantes..............................................................................41
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6 Dosagem dos Traços e Resultados....................................................................................41
7 Amostras para análise por meio de MEV-EDS.................................................................45
7.1 Preparação da Amostra.......................................................................................46
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................................................48
6.1 Resultados por analise de Energia Dispersiva de Raios-x..............................................68
7 CONCLUSÃO..............................................................................................................................75
8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.......................................................................................77
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Dedicatória:
Dedico este trabalho a Deus, a minha mãe Maria Cristina,
ao meu irmão Tiago, a minha cunhada Emanueli, ao meu sobrinho Enzo e a toda minha família que sempre acreditaram, confiaram, apoiaram,
amaram e me ensinaram o verdadeiro valor da vida e me deram apoio e compreensão
ao longo desses anos de estudos.
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x
Agradecimentos:
Agradeço primeiramente a Deus pelo Dom da Vida pelas graças que
derrama a cada dia.
A minha mãe e toda família, pelo incentivo, ajuda e carinho.
Em especial a Prof as Luisa Andréia Gachet Barbosa e Rosa Cristina Cecche
Lintz pelos conhecimentos compartilhados, carinho, amizade e incentivo ao
longo desses anos de estudo.
Ao Profº Dr.Wisley Riuper Ramos Osório pelas sugestões dadas no exame
de qualificação.
Aos técnicos do Laboratório de Construção Civil da FT, Emerson
Verzegnassi e Reginaldo Ferreira e aos bolsistas, pelo apoio e auxílio
técnico, paciência e amizade.
Ao meu grande amigo Jonatha pelas caronas, conversas, amizade e tudo
que compartilhamos e aprendemos nesses anos juntos de estudos.
Ao Instituto de Física (IF/UNICAMP), por intermédio do Prof. Dr. Luís
Fernando de Ávila, por possibilitar a realização dos ensaios de
microscopia.
Ao Centro Nacional de Pesquisa em energia e Materiais – Laboratório de
Nanotecnologia (CNPEM-LNNano), por intermédio do técnico Fabiano
Emanuel Montoro, pelo treinamento e ensaios realizados no equipamento
MEV-EDS.
Á Faculdade de Tecnologia da UNICAMP por ter me proporcionado a
oportunidade de desenvolver este trabalho.
Á CAPES, pela bolsa de estudos.
Não podendo esquecer as grandes amizades que conquistei ao longo desses
anos, amizades inesquecíveis, agradeço pela cooperação e compreensão.
Agradeço a todos que diretamente ou indiretamente me ajudaram na
conquista e realização desse sonho.
A todos meus sinceros agradecimentos.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Micrografia de amostra polida de concreto. A - grão de cimento anidro; B - Produto de
Hidratação interno - C-S-H; C - Hidróxido de cálcio; D - Produtos de hidratação externa - C-S-H; .2
Figura 2: Processo de transformações mineralógicas no interior do forno de clínquer, em função da
temperatura........................................................................................................................................... 6 Figura 3: Fotomicrografia de um clínquer com cristais de alita com formação idiomórfica e
subdiomórfica....................................................................................................................................... 8 Figura 4: Fotomicrografia de um clínquer com cristais de belita. ....................................................... 9
Figura 5: Estrutura de um clínquer de cimento Portland observado ao microscópio ótico. ................ 9
Figura 6: Curva de evolução da resistência mecânica à compressão das fases puras do clínquer
Portland em função do tempo. ........................................................................................................... 10
Figura 7: Desenvolvimento esquemático microestrutural durante a hidratação do cimento Portland.
............................................................................................................................................................ 11 Figura 8: Taxa de Liberação de Calor (cal/grama.h). ........................................................................ 15 Figura 9: Microscópio eletrônico de Varredura Acoplado a Espectroscopia Dispersiva de Raios-x
(MEV-EDS). ...................................................................................................................................... 23 Figura 10: Desenho esquemático da coluna do Microscópio Eletrônico de Varredura - MEV. ........ 24
Figura 11: Volume de Interação da Amostra com Feixe de Elétrons. ............................................... 24 Figura 12: Imagem por elétrons retroespalhados de agregado reativo e a análise por EDS da região
indicada pela seta. .............................................................................................................................. 25
Figura 13: Estrutura do concreto: agregado, zona de transição e matriz de pasta de cimento;
Micrografia mostrando as fases do cimento hidratado. ..................................................................... 25 Figura 14: Micrografia do Concreto. 1) Presença de C-S-H; 2) Presença de Ca(OH)2 ou C-H; 3)
Vazios capilares. ................................................................................................................................ 27
Figura 15: Morfologia do silicato de cálcio hidratado C-S-H (a) as setas brancas indicam uma
borda de produtos internos (parte superior à esquerda) e externos do C-S-H; (b) aumento da
região com produtos internos de C-S-H; (c) aumento da região com produtos externos fibrosos de
C-S-H. ................................................................................................................................................ 27 Figura 16: Micrografia eletrônica de varredura, mostrando cristais de Ca (OH)2 na interface da
pasta de cimento com a areia. Largura do campo =66μm; Observação: Uma folha de papel = 100
μm; Traço: 1.0, 1.8, 5.5; Cimento = 450kg/m3; água /cimento =0.50 ; fc28dias =36,3 MPa. ......... 28
Figura 17: Cristais de etringita e monossulfato hidratado. ................................................................ 28 Figura 18: Micrografia dos Vazios Capilares. ................................................................................... 28 Figura 19: Micrografia ar incorporado presença de etringita. ........................................................... 28
Figura 20: Micrografia ar aprisionado. .............................................................................................. 28 Figura 21: Micrografia Eletrônica de Varredura de uma amostra fraturada de uma pasta de cimento
Portland com 3 dias de idade. ............................................................................................................ 29 Figura 22: Modelo esquemático dos tipos de água associados aos silicatos de cálcio hidratado. ..... 30 Figura 23: Micrografia do concreto, interface pasta e agregado – Zona de transição; ampliação de
110x em MEV. ................................................................................................................................... 31 Figura 24: Análise da imagem ao redor do grão de areia: (a) área da imagem, (b) níveis de cinza da
zona de transição, (b) (c) e (d) imagem binária segmentada mostrando os poros e o hidróxido de
cálcio, respectivamente. ..................................................................................................................... 33
Figura 25: Estrutura de C-S-H denso em um concreto com sílica ativa em torno do agregado com
ausência de zona de transição entre a pasta e o agregado. ................................................................. 35 Figura 26: Fluxograma Experimental. ............................................................................................... 37
file:///C:/Users/User/Desktop/PROJETO%20FINAL%20DE%20MESTRADO/DISSERTAÇÃO%20MESTRADO_TAÍS%20BIAZÃO%20LOPES_%20correção%20após%20defesa%201versão_FLUXOGRAMA.docx%23_Toc463638911file:///C:/Users/User/Desktop/PROJETO%20FINAL%20DE%20MESTRADO/DISSERTAÇÃO%20MESTRADO_TAÍS%20BIAZÃO%20LOPES_%20correção%20após%20defesa%201versão_FLUXOGRAMA.docx%23_Toc463638911file:///C:/Users/User/Desktop/PROJETO%20FINAL%20DE%20MESTRADO/DISSERTAÇÃO%20MESTRADO_TAÍS%20BIAZÃO%20LOPES_%20correção%20após%20defesa%201versão_FLUXOGRAMA.docx%23_Toc463638928
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Figura 27: CAA de referência no estado fresco. ................................................................................ 42
Figura 28: Determinação do espalhamento e do tempo de escoamento pelo cone de Abrams. ........ 43 Figura 29: Determinação da habilidade passante Método de Caixa L.. ............................................. 43
Figura 30: Determinação da viscosidade Método do funil V. ........................................................... 43 Figura 31: Moldagem dos corpos de prova de CAA. ........................................................................ 44 Figura 32: Corpos de prova de CAA. ................................................................................................ 44 Figura 33: Ensaio da determinação da resistência à compressão dos corpos de prova cilíndricos. ... 44 Figura 34: Fragmento do concreto auto adensável. ........................................................................... 45
Figura 35: Equipamento utilizado para obtenção do filme de ouro. .................................................. 47 Figura 36: a) amostras sem recobrimento por ouro; b) amostras após recobrimento com ouro e
acréscimo de pedaços de fita de carbono para menor condução de elétrons ..................................... 47
Figura 37: Micrografia da pasta de cimento Porltand, observação da sua forma heterogênea. ......... 48 Figura 38: Micrografia da pasta de cimento Portland hidratada; presença de microfissuras no
clínquer e na pasta característica da constante hidratação. ................................................................ 49 Figura 39: Apresentação da pasta de Cimento Portland: característica heterogênea. ........................ 50
Figura 40: Cristais de etringita nas primeiras horas de hidratação. ................................................... 51 Figura 41: Ampliação da região com formação de etringita e C-S-H. .............................................. 51 Figura 42: : Cristais de etringita ......................................................................................................... 52 Figura 43: Ampliação da região cristais de etringita. ........................................................................ 52
Figura 44: Cristais de etringita retardada na pasta cimento Portland. ............................................... 53 Figura 45: Pasta de cimento hidratada presença de monossulfoaluminato. ....................................... 54
Figura 46: Aumento da região com Cristais de Monossulfoaluminato ............................................. 54
Figura 47: Aumento da região com presença de monossulfoaluminato. ........................................... 55
Figura 48: Cristais de monossulfoaluminatos e presença de microfissuras e vazios. ........................ 55 Figura 49: Início da formação de placas hexagonais deCa(OH)2. ..................................................... 56
Figura 50: Ampliação da região do inicio da formação de placa hexagonal de Ca(OH)2. ................ 56 Figura 51: Cristais de Ca(OH)2 formação de placas hexagonais sobrepostas. .................................. 57 Figura 52: Principais produtos da hidratação do cimento - silicato de cálcio hidratado C-S-H,
Etringita e Ca(OH)2. ........................................................................................................................... 58 Figura 53: Formação de placas hexagonais de hidroxido de cálcio Ca(OH)2. ................................... 58
Figura 54: Concreto auto adensável interfase zona de transição e agregado. .................................... 59
Figura 55: Zona de transição concreto auto adensável. ..................................................................... 60 Figura 56: Ampliação da Zona de transição concreto auto adensável. .............................................. 60
Figura 57: Imagem do Concreto Convencional. ................................................................................ 60 Figura 58: Zona de Transição Concreto Convencional. .................................................................... 60 Figura 59: Análise da Pasta de Cimento hidratada do CAA por EDS. .............................................. 61 Figura 60: Elementos químicos presentes na Figura 59. ................................................................... 61 Figura 61: Análise dos elementos químicos por meio de MEV-EDS referente ponto 46 da Figura
59. ....................................................................................................................................................... 62 Figura 62: Análise dos elementos químicos por meio de MEV-EDS referente ponto 47 da Figura
59. ....................................................................................................................................................... 62 Figura 63: Análise dos elementos químicos por meio de MEV-EDS referente ponto 48 da Figura
59. ....................................................................................................................................................... 62 Figura 64: Amostra de pasta com clínquer em processo de hidratação. ............................................ 63 Figura 65: Análise dos elementos químicos por meio de MEV-EDS referente Figura 64. ............... 63
Figura 66: Análise dos elementos químicos presentes no ponto10 por meio de MEV-EDS referente
Figura 64. ........................................................................................................................................... 63 Figura 67: Micrografia da amostra de CAA: zona de transição. ....................................................... 64
file:///C:/Users/User/Desktop/PROJETO%20FINAL%20DE%20MESTRADO/DISSERTAÇÃO%20MESTRADO_TAÍS%20BIAZÃO%20LOPES_%20correção%20após%20defesa%201versão_FLUXOGRAMA.docx%23_Toc463638963file:///C:/Users/User/Desktop/PROJETO%20FINAL%20DE%20MESTRADO/DISSERTAÇÃO%20MESTRADO_TAÍS%20BIAZÃO%20LOPES_%20correção%20após%20defesa%201versão_FLUXOGRAMA.docx%23_Toc463638963
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Figura 68: Análise dos elementos químicos por MEV-EDS da amostra total de CAA: zona de
transição. ............................................................................................................................................ 64 Figura 69: Análise dos elementos químicos por MEV-EDS referente ao ponto 30 da Figura 67. .... 64
Figura 70: Análise dos elementos químicos por MEV-EDS referente ao ponto 31 da Figura 67. .... 65 Figura 71:: Análise dos elementos químicos por MEV-EDS referente ao ponto 32 da Figura 67. ... 65 Figura 72: Análise dos elementos químicos por MEV-EDS referente ao ponto 33 da Figura 67. .... 65 Figura 73: Análise dos elementos químicos por MEV-EDS referente ao do ponto 34 da Figura 67.
............................................................................................................................................................ 65
file:///C:/Users/User/Desktop/PROJETO%20FINAL%20DE%20MESTRADO/DISSERTAÇÃO%20MESTRADO_TAÍS%20BIAZÃO%20LOPES_%20correção%20após%20defesa%201versão_FLUXOGRAMA.docx%23_Toc463638971
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Componentes do cimento Portland, expressos como compostos individuais dos óxidos do
clínquer e suas abreviações. ................................................................................................................. 6
Tabela 2: Calor de hidratação dos componentes do cimento Portland. ............................................. 15 Tabela 3: Composição dos cimentos Portland. .................................................................................. 16 Tabela 4: Classificação das adições (EFNARC,2005). ...................................................................... 19 Tabela 5: Tipos de aditivos para o concreto. ..................................................................................... 20 Tabela 6: Propriedades físicas e químicas do CPV ARI. ................................................................... 38
Tabela 7: Análise química da sílica ativa. .......................................................................................... 38
Tabela 8: Composição granulométrica do pó de pedra. ..................................................................... 39 Tabela 9: : Granulometria da areia natural. ........................................................................................ 39
Tabela 10: Conjunto de Peneiras das séries normal e Intermediária com a abertura nominal. ......... 40 Tabela 11: Composição e classificação granulométrica do agregado graúdo. .................................. 40 Tabela 12: Dosagem do concreto auto adensável. ............................................................................. 41 Tabela 13: : Resultados da ABNT NBR 15823-1:2010. .................................................................... 43 Tabela 14: Resultado dos ensaios de resistência à compressão e à tração. ........................................ 44
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
a/c - relação água/cimento
ATD - Análise Térmica Diferencial
Ca(OH)2 = Hidróxido de Cálcio
CPV ARI - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial
C-S-H = Silicato de Cálcio Hidratado
CNPEM - Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais
DRX - Difração de raios-x
EDS - Energia dispersiva de raios-x
FT - Faculdade de Tecnologia
ISO - International Organization for Standardization
MEV - Microestrutura Eletrônica por Varredura
NBR - Norma Brasileira
TGA - Análise termogravimétrica
UNICAMP - Universidade Estadual de Campinas
μm - Micrômero
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1
1 INTRODUÇÃO
Os estudos sobre o concreto auto adensável (CAA) tiveram início em 1986, na Universidade
de Tókio, com seu primeiro protótipo em 1988 (OKAMURA et al., 1999).
O desenvolvimento de concretos especiais, como os chamados concretos auto adensáveis
(CAA) foram necessários para garantir estruturas mais duráveis, uma vez que o mercado
apresentava carência de mão de obra qualificada e de equipamentos adequados para atender às
exigências das estruturas com elevada taxa de armadura, visto que tais estruturas são comuns
devido aos abalos sísmicos no Japão (OKAMURA et al., 1999).
O CAA possui vantagens ambientais, técnicas e econômicas sobre concreto convencional,
como a aceleração do processo de construção, a redução mão de obra e maior durabilidade
(OKAMURA et al., 2013). Ao lado de interesses de pesquisa, as aplicações do CAA na indústria da
construção também aumentaram devido à tecnologia deste concreto. Caracterizado pela aptidão de
compactar-se por meio do sua própria gravidade e sem qualquer necessidade de vibração para o
preenchimento de toda a superfície como citam Tutikian et al., (2008), Angelin et al., (2015),
Alcantara&Mendes (2015).
O concreto auto adensável é constituído pelos mesmos materiais utilizados na produção de
concretos convencionais, como: aglomerantes, agregados graúdos e miúdos e água; com a adição de
aditivos químicos e/ou minerais, materiais esses diretamente ligados às propriedades de resistência
à segregação, durabilidade e resistência do concreto (TUTIKIAN et al., 2008).
O CAA contendo aditivos químicos vem sendo utilizado para satisfazer a grande demanda
de finos necessários para este tipo de concreto, melhorando assim as suas propriedades mecânicas,
reológicas e durabilidade em comparação com o concreto convencional.
Pesquisadores como Lorini et al., (2015), Siddique (2011), El-Dieb (2009) investigaram os
efeitos de diferentes misturas nas propriedades do CAA; propriedades mecânicas e de durabilidade
de ultra alta força de fibra de concreto armado (UHS-FRC) com características de auto compactação
(JALAL et al., 2012).
Segundo Mehta&Monteiro (2014), em nível de macroestrutura, o concreto pode ser
considerado como um material bifásico, consistindo de partículas de agregado dispersas em uma
matriz de cimento. Enquanto a nível microscópico, aparece uma terceira fase: a região interfacial
entre as partículas de agregado graúdo e a pasta endurecida, conhecida como zona de transição. Os
cristais lamelares formados na zona de transição geram uma orientação preferencial em relação à
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2
superfície do agregado, facilitando a propagação intercristalina das fissuras; formando-se uma
concentração de tensões sempre que o concreto é submetido a ações mecânicas, fragilizando a
região. Para Mehta&Monteiro (2014) uma das maneiras de reduzir esse efeito é por meio da
redução da relação água cimento (a/c) e da incorporação de partículas com granulométrica mais
finas que a do cimento, como é o caso da sílica ativa. Além do aumento da resistência da pasta de
cimento devido a maior compacidade, existe também um aumento da resistência pela diminuição da
quantidade de produtos cristalinos nos produtos de hidratação, conforme a Figura 1.
Figura 1: Micrografia de amostra polida de concreto. A - grão de cimento anidro; B - Produto de Hidratação
interno - C-S-H; C - Hidróxido de cálcio; D - Produtos de hidratação externa - C-S-H;
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014.)
A dosagem do CAA muitas vezes envolve o ajuste de várias misturas com parâmetros para
conseguir um elo entre as propriedades nos seus estados fresco e endurecido.
As características do material, método de mistura no traço do CAA tem um efeito
significativo sobre todos os aspectos de sua produção, posicionamento e nas propriedades no estado
fresco e endurecido (LONG et al., 2015). O método mais apropriado deve-se ser escolhido de
acordo com as situações reais de obtenção do CAA de alta qualidade com propriedades satisfatórias
(SHI et al., 2015). Pesquisas foram desenvolvidas Shi et al., (2015), Long et al., (2015), Celik et
al., (2014), Morteza et al., (2014), Kanellopoulos et al., (2012), Siddique, (2013) para melhor
compreender o desempenho do concreto auto adensável.
Esse trabalho pretende colaborar no melhor entendimento do comportamento da
microestrutura da zona de transição do concreto auto adensável (CAA) e dos produtos formados
pela hidratação do cimento como a etringita em suas variadas fases por meio da microscopia
eletrônica de varredura acoplada ao detector de energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS).
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OBJETIVOS
A presente dissertação de mestrado tem como objetivo a comparação da microestrutura do concreto
auto adensável com o concreto convencional avaliando a zona de transição e dos produtos da
hidratação como a formação da etringita em suas variadas fases com o auxílio da técnica de
microscopia eletrônica de varredura acoplada à energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS).
JUSTIFICATIVAS
Para um concreto ser considerado auto adensável, deve apresentar três propriedades fundamentais:
fluidez, coesão ou habilidade passante e resistência à segregação. Pesquisas realizadas por Angelin
et al., (2015), Alcantara&Mendes (2015), Long et al., (2015) sobre CAA vêm se desenvolvendo
com o objetivo de conhecer seu comportamento, melhorar suas propriedades e verificar sua
aplicabilidade em diferentes elementos estruturais. Para a obtenção do CAA, além da presença de
aditivos químicos (superplastificantes), o uso de uma alta quantidade de finos (aditivos minerais)
em suas misturas permite o alcance das propriedades de auto adensabilidade.
O estudo da comparação da microestrutura do concreto auto adensável com o concreto
convencional torna-se importante por possuírem variedade de adição mineral com a função do
preenchimento dos vazios e do empacotamento granulométrico na matriz de cimento Portland.
Além da adição de aditivos químicos que garantem sua fluidez com melhores desempenhos
provenientes a adição dos minerais ao CAA nas características da resistência compressão,
resistência à tração, resistência à retração.
Desta forma, essa dissertação contribuirá aos estudos realizados pelo grupo de pesquisa em
sustentabilidade na construção civil, coordenado pelas professoras Luísa Gachet e Rosa Lintz
[Angelin et al., (2015); Galzerano et al,. (2013); Soares et al., (2009)] para a contribuição e
desenvolvimento dos estudos sobre o CAA buscando a melhor compreensão e intervenção deste
material na construção civil.
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2 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
O concreto é o material mais largamente utilizado na construção, normalmente feito com a
mistura de cimento Portland, areia, pedra e água. Embora não seja tão duro e nem tão resistente
quanto o aço, é o material mais usado na construção civil. Isto, devido a vários fatores: é resistente à
água, facilidade de se obter elementos estruturais de várias formas e tamanhos, pouca manutenção,
baixo custo e rápida disponibilidade do material (MEHTA&MONTEIRO, 2014).
De acordo com Meneses (2011), ao longo dos últimos anos o concreto vem sendo estudado
no intuito de melhorar suas propriedades mecânicas e proporcionar economia e velocidade às
construções. As solicitações arquitetônicas exigem elementos estruturais cada vez mais esbeltos,
leves e até coloridos.
Nos últimos anos a tecnologia do concreto passou por grandes desenvolvimentos que
segundo diversos pesquisadores como Díaz et al., (2010), Bektas et al., (2012), Ibrahim et al.,
(2013) ocorreram devido à evolução de algumas técnicas e utilização de novos equipamentos para
estudo dos concretos, assim como o uso de materiais novos e alternativos aos convencionais. Dentre
os novos materiais, destacam-se os aditivos redutores de água e as adições minerais, como a sílica
ativa, que propiciaram melhorias relevantes nas propriedades relacionadas à durabilidade dos
concretos (NEVILLE et al., 2013). Isaia (2011) cita que é um dos materiais que mais se adapta ao
conceito de sustentabilidade gerando ganhos expressivos em economia de matéria-prima, energia,
emissão de gases tóxicos à atmosfera e a reutilização de resíduos poluidores do meio ambiente.
Assim, este capítulo apresenta definições, dos constituintes do concreto e suas propriedades
químicas.
2.1 COMPONENTES DA ESTRUTURA DO CONCRETO
2.1.1 CIMENTO PORTLAND
Associação Brasileira de Cimento Portland - ABCP (2012) define o cimento como um pó
fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob a ação de água. O
pó de cimento é composto por grãos de vários tamanhos e formas, variando de 1µm a 50µm
(MEHTA&MONTEIRO, 2014).
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5
O cimento Portland é obtido por meio da moagem do clínquer manufaturado e da adição de
sulfato de cálcio (5-10%) na forma de dihidrato (gipsita) ou anidro em cada cimento específico,
para moderar e retardar o início da pega (BATTAGIN, 2011).
Maringolo (2001) define a manufatura do clínquer como processos geológicos acelerados,
os quais transformam matérias-primas e rearranjam elementos químicos em novos materiais.
Destaca que sua produção pode ser entendida como um tipo de metamorfismo térmico agindo sobre
um pacote de rochas calcárias com argila, cuja composição inclui os principais elementos
formadores de rochas, cálcio, silício, alumínio e ferro, confinados em um sistema fechado, o forno
rotativo, no interior do qual são submetidos a um gradiente térmico que atinge 1450ºC, em
ambiente oxidante.
Uma série de reações em estado sólido, na presença de uma fase líquida e enriquecida em
alumínio e ferro, originará a composição básica do clínquer, composta de quatro minerais
principais: o silicato tricálcico (alita, C3S ou 3CaO. SiO2), o silicato dicálcico (belita, C2S ou 2CaO.
SiO2), o aluminato tricálcico (C3A ou 3CaO. Al2O3) e o ferroaluminato tetracálcico (C4AF ou
4CaO. Al2O3.Fe2O3) ((BATTAGIN, 2011); (MEHTA&MONTEIRO, 2014)), conforme Equação 1.
Equação 1.
Calcário - CaO+ CO2 3CaO. SiO2
+ 2CaO. SiO2 4CaO. Al2O3.Fe2O3
Argila - SiO2+ Al2O3+ Fe2O3
Durante a calcinação consome-se em torno de 800Kcal/Kg de cimento produzido. A mistura
sofre uma série de reações químicas complexas e o material que deixa o forno tem a forma de
nódulos com 5 a 25mm de diâmetro sendo denominado clínquer. Com a finalidade de controlar as
reações iniciais de pega e endurecimento do cimento, aproximadamente, 5% de gipsita ou sulfato de
cálcio (CaSO4) é usualmente moído juntamente com o clínquer (MEHTA&MONTEIRO, 2014).
Na Figura 2, é apresentado o processo das transformações mineralógicas do clínquer no
forno em função da temperatura.
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6
Figura 2: Processo de transformações mineralógicas no interior do forno de clínquer, em função da temperatura.
Fonte: WOLTER, (1985).
Essas fases cristalinas resfriadas abruptamente serão metaestáveis nas condições ambientais
e reagirão rapidamente com água transformando-se em componentes hidratados estáveis que
conferirão ao cimento seu caráter hidráulico. Encontram-se compostos menores como os óxidos de
cálcio livres, óxidos de sódio e potássio, de magnésio, manganês, fosfato, fluoretos e sulfatos.
PAULON&KIRCHHEIN, (2011), MARINGOLO, (2001).
Os resultados de análises químicas de rotina para o cimento Portland são expressos em
termos dos óxidos dos elementos presentes, como mostra a Tabela 1.
Tabela 1: Componentes do cimento Portland, expressos como compostos individuais dos óxidos do clínquer e
suas abreviações.
Óxidos Abreviação Compostos Abreviação
CaO C 3CaO. SiO2 C3S
SiO2 S 2CaO. SiO2 C2S
Al2O3 A 3CaO. Al2O3 C3A
Fe2O3 F 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF
MgO M 4CaO.32MgO3.SO3 C4A3S
SO3 S 3CaO.SiO2.3H2O C3S2H3
H2O H CaSO4.H2O CSH2
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
A alita - C3S (Silicato Tricálcio) representada na Figura 3 é o principal constituinte do
clínquer correspondendo entre 40-70% em massa. Formada por íons cálcio e íons oxigênio. A forma
irregular como os íons oxigênio se agrupam em torno dos íons cálcio deixam grandes espaços
vazios, responsáveis pela alta reatividade deste composto (MEHTA&MONTEIRO, 2014).
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8
Na hidratação cimento Portland, a alita acelera o endurecimento, aumenta o calor de
hidratação e é responsável pelas resistências mecânicas iniciais. Alita apresenta seus cristais em
forma prismática hexagonal e quando esse cristal desenvolve todas as faces do hexágono é
denominado idiomórfico. A dimensão média dos cristais de alita é outra característica importante
do clínquer, que são decorrentes das condições reinantes no interior do forno que proporcionam
impacto no desempenho do produto final, o cimento (BATTAGIN, 2011).
Cristais com dimensões elevadas de alita (>60µm) são formados em condições energéticas
de queima e pouco reativos, enquanto cristais pouco desenvolvidos (
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8
Figura 4: Fotomicrografia de um clínquer com cristais
de belita.
Figura 5: Estrutura de um clínquer de cimento
Portland observado ao microscópio ótico.
Fonte: Martins, (2003). Fonte: Martins, (2003).
A fase intersticial, que corresponde 15-20% do clínquer é denominada como o material que
preenche os espaços vazios entre os cristais de alita e belita, compreendendo o material que se
funde durante o processo de clinquerização. Formada por aluminatos e ferroaluminatos cálcicos, em
solução sólida (BATTAGIN, 2011).
O aluminato tricálcico (C3A) é o principal aluminato presente no cimento. Sua reação com a
água é violenta e provoca o enrijecimento imediato da pasta (pega instantânea) por ser o
componente mais reativo do clínquer.
Mehta&Monteiro (2011) citam que pelo fato do C3A reagir rapidamente com a água
adiciona-se a gipsita (CaSO4.2H2O) ao clínquer na fabricação do cimento Portland, com o propósito
de retardar a pega.
Durante e após a hidratação do cimento, a presença do aluminato tricálcico é inoportuna
porque pouco contribui para a resistência à compressão, exceto nas primeiras horas, contudo, sua
presença é necessária porque ele atua como um fundente no interior do forno, reduzindo as
temperaturas de queima por facilitar a combinação da cal e da sílica.
O ferroaluminato tetracálcico (C4AF) é o mais comum dentre os compostos ferroaluminatos
cálcicos encontrados no cimento, tem importante função na resistência química do cimento, em
especial ao ataque de sulfatos às estruturas de concreto (BATTAGIN, 2011).
Não contribui para a resistência à compressão do cimento e tem calor de hidratação,
relativamente baixo, ficando entre o C3S e o C2S.
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2.1.2 HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORLAND
O cimento Portland é constituído por quatro principais compostos: C3S, C2S, C3A e C4AF,
que adquirem suas propriedades aglomerantes a partir da adição da água, com o início do processo
de hidratação ocorrem reações químicas simultâneas entre os compostos anidros do cimento com
água como citam Cincotto, (2014), Mehta&Monteiro, (2014).
O cimento é um material composto por adição ou não, fases do clínquer e sulfato de cálcio,
que ao se misturam os compostos anidros com a água incorpora a sua estrutura cristalina íons OH-
ocasionando as reações de hidratação (CINCOTTO, 2011).
A avidez do cimento por água está relacionada à necessidade de os componentes do clínquer
atingirem seu campo de estabilidade sob condições ambientais imperantes. Em função dessa
necessidade, os elementos químicos, juntamente com a molécula de água, rearranjam-se em novos
sistemas cristalinos, conferindo à mistura água-cimento sua rigidez, a propriedade reológica
principal do produto (PAULON&KIRCHHEIN, 2011).
A hidratação do cimento Portland é um sistema complexo, pois, embora cada fase tenha uma
reação característica com a água, o teor relativo em que estão presentes tem efeito sobre a evolução
da hidratação como um todo (CINCOTTO, 2011).
Para Neville (1997) existem duas formas de reação entre os constituintes do cimento e a
água: a) incorporação direta de algumas moléculas de água, ou seja, hidratação propriamente dita, e
b) hidrólise, isto é, quebra e dissolução de determinados componentes do cimento, como, por
exemplo, o gesso que disponibiliza íons sulfato ao sistema.
Cincotto (2011) relaciona o enrijecimento ao longo do tempo do concreto inicialmente
fluído com as reações de hidratação do cimento e a reatividade das fases do cimento por meio das
condições de temperatura e pressão da cura bem como o efeito das formações dos produtos
hidratados.
Considerando-se os principais constituintes mineralógicos do clínquer Portland,
Mehta&Monteiro (2014) citam que os aluminatos se hidratam muito mais rapidamente que os
silicatos. Ainda, segundo esses autores, o enrijecimento (perda de consistência) e pega
(solidificação) resultam diretamente das reações de hidratação dos aluminatos, enquanto que os
silicatos correspondentes a 75% do clínquer têm a importância das características do
endurecimento, ou seja, a resistência mecânica à compressão, conforme Figura 6.
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10
Cincotto (2011) refere-se à reação de hidratação como dinâmica e que se modifica no
sentido de atingir a forma mais estável, isto após que se complete a composição dos produtos
hidratados.
Figura 6: Curva de evolução da resistência mecânica à compressão das fases puras do clínquer Portland em
função do tempo.
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
A hidratação do cimento consiste em um conjunto de processos físico-químicos que
obedecem às leis da termodinâmica e da cinética (CINCOTTO, 2014).
As variações de concentração de soluto e água fazem com que se gere um gradiente de
concentração, originando uma pressão osmótica que vai trazer a ruptura do gel, expondo novas
áreas do composto anidro à ação da água (PETTRUCCI, 1998).
A hidratação do cimento termina quando não existir mais fase anidra de cimento (misturas
elevada relação água/cimento e bem curadas), quando a água não puder mais chegar às fases não
hidratadas (sistemas muito densos e desfloculados), ou ainda quando não existe mais água
disponível, caso isso aconteça à relação água/ cimento é muito baixa (PAULON&KIRCHHEIN,
2011).
O desenvolvimento esquemático da microestrutura durante a hidratação do cimento Portland
é apresentado na Figura 7.
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11
Figura 7: Desenvolvimento esquemático microestrutural durante a hidratação do cimento Portland.
Fonte: ISAIA, (2005).
As fases anidras do cimento, em água, se solubilizam e, ao atingir a concentração de
saturação dos respectivos compostos hidratados, precipitam sobre a superfície dos grãos ainda não
dissolvidos. Com isso há o gradual recobrimento da fração ainda residual, restringindo parcialmente
a transferência de íons para a solução. Este mecanismo de reação é denominado hidratação por
dissolução/precipitação, formando a camada externa de hidratos. Havendo o recobrimento total dos
grãos, o prosseguimento das reações requer a difusão da água por meio desta camada para atingir a
fração anidra com o crescimento dos compostos hidratados internamente à camada externa (HOPPE
FILHO, 2008).
2.1.2.1 Hidratação dos Aluminatos
Mehta&Monteiro (2014) relatam que a reação de hidratação do aluminato tricálcico (C3A) é
muito rápida e que a adição de gipsita (CaSO4.2H2O) ao clínquer do cimento, tem por finalidade a
desaceleração desta reação. Estes autores relatam também que os hidratos cristalinos, como C3AH6,
C4AH19 e C2AH8, formam-se rapidamente, com a liberação de uma grande quantidade de calor de
hidratação.
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12
Dependendo da concentração de sulfato a hidratação do C4AF produz C6A(F)S3H32,
conforme Equação 2 ou C4A(F)SH18, observado na Equação 3 expressam diferenças na composição
química, estruturas cristalinas semelhantes a da etringita que se cristaliza como pequenas agulhas
prismáticas e ao monossulfoaluminato cuja forma cristalina é representada por formato de “rosas”.
(MEHTA&MONTEIRO, 2014).
Uma vez que a gipsita e álcalis entram em solução rapidamente, a solubilidade do C3A é
diminuída na presença de íons hidroxila, sulfato e álcalis. Dependendo da concentração de
aluminato e íons sulfato na solução, o produto cristalino da precipitação é o triossulfoaluminato de
cálcio hidratado ou monossulfoaluminato de cálcio hidratado (MEHTA&MONTEIRO, 2014).
Etringita Equação 2
[AlO4]- + 3[SO4]
2- + aq. C6AS3H32
Monossulfato Equação 3
[AlO4] –
+ [SO4] 2-
+ 4[Ca] 2+
+ aq. C4ASH18
A etringita é o primeiro hidrato a se cristalizar por causa da alta relação sulfato/aluminato na
fase aquosa.
A precipitação da etringita contribui para o enrijecimento e o desenvolvimento da resistência
inicial, posteriormente o sulfato ser todo consumido, e a concentração de íons aluminato volta a se
elevar devido à hidratação de C3A e C4AF, a etringita torna-se instável e é gradualmente convertida
em monossulfato, produto final da hidratação cimento Portland que contenha mais 5% de C3A
(MEHTA&MONTEIRO, 2014) expressa pela Equação 4.
Equação 4
C6AS3H32 + 2C3A + 22H 3C4ASH18
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2.1.2.2 Hidratação dos Silicatos de Cálcio
A hidratação da alita (C3S) e da belita (C2S) no cimento Portland produz uma família com
estruturas similares, denominados de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) com cristalinidades,
morfologias e composições bastante variáveis, dependendo do tempo de reação, teores de adição de
cimento, temperatura e relação água/cimento conforme mencionam Cincotto (2014), Paulon&
Kirchhein (2011), Mehta&Monteiro (2014).
Em geral o material é pouco cristalino e forma um sólido poroso que apresenta
características de um gel rígido. Na literatura esse gel, algumas vezes é denominado gel de
tobermorita por apresentar semelhante estrutura de um mineral natural (MEHTA&MONTEIRO,
2014). A cinética de hidratação do cimento depende da solubilidade de C3S, da taxa de nucleação
do C-S-H e da velocidade do seu crescimento ao redor dos núcleos formados. A temperatura
ambiente afeta a dissolução das fases anidras e, consequentemente, as reações iniciais, sendo assim
o aumento da temperatura favorece a dissolução das fases anidras e diminui a solubilidade da
portlandita (AYACHE et al., 2015).
Os C-S-H representa de 50 a 60% do volume de sólidos da pasta totalmente hidratada, sendo
responsáveis por suas principais propriedades. Embora não se conheça a estrutura exata do C-S-H,
acredita-se que a mesma seja constituída de camadas com área específica elevada (100 a 700m2/g).
Uma ideia de como poderiam ser representadas as reações de hidratação dos silicatos em pastas
totalmente hidratadas é indicada a seguir nas Equações 4 e 5.
Equação 4
2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH
Equação 5
2C2S + 4H C3S2H3 + CH
Na hidratação dos silicatos de cálcio, uma parcela da cal é liberada na forma de hidróxido de
cálcio Ca(OH)2, também chamado de portlandita, constituindo de 20% a 25% do volume de sólidos
da pasta hidratada. Os cristais de portlandita são mais solúveis que as partículas do C-S-H, e sua
presença na pasta reduzem a durabilidade a águas ácidas e sulfatadas.
Segundo Mehta&Monteiro (2014), a hidratação do C3S produziria 61% de C3S2H3 e 39% de
Ca(OH)2 enquanto que a hidratação do C2S produziria 82% de C3S2H3 e 18% de Ca(OH)2 e disto
resulta que cimentos com maior proporção C2S são mais duráveis em meios ácidos e sulfatados.
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2.1.2.3 Hidratação de Hidróxido de Cálcio (CH)
Conhecidos também como portlandita, os cristais de CH constituem de 20-25% do volume
de sólidos na pasta de cimento hidratada. Geralmente encontrado na forma de grandes cristais
prismáticos hexagonais, podem variar de indefinível a pilhas de grandes placas. A formação desses
cristais é afetada pela disponibilidade de espaço, pela temperatura de hidratação e pelas impurezas
no sistema. Esses cristais contribuem pouco na resistência do concreto, principalmente por sua área
ser consideravelmente baixa segundo citam Mehta&Monteiro (2014), Paulon&Kirchhein (2011).
2.1.2.4 Calor de Hidratação
Os compostos presentes no cimento Portland, obtidos no processo de queima a altas
temperaturas (1450ºC) (BATTAGIN, 2011). Ao entrarem em contato com a água, estes
compostos reagem produzindo compostos hidratados e liberando a energia em forma de calor.
Quanto mais fino estiver o grão de cimento maior será a velocidade de hidratação e,
consequentemente, maior o calor gerado. Embora a resistência final de um cimento totalmente
hidratado independa da finura original desse ligante, a velocidade de hidratação está intimamente
associada a esse parâmetro. Assim, para o desenvolvimento rápido da resistência mecânica é
necessário um grau de finura elevado (PAULON&KIRCHHEIN, 2011).
Este calor pode ter implicações prejudiciais à estrutura do concreto principalmente em
grandes volumes de mistura, uma vez que o aumento de temperatura provocado pelo calor de
hidratação, nas primeiras horas, provoca variações volumétricas e, consequentemente, tensões
internas na pasta ainda pouco hidratada.
Em ambientes frios, onde as temperaturas são mais baixas, a hidratação dos compostos do
cimento Portland é mais lenta e o calor de hidratação contribui acelerando o processo de hidratação
que quanto maior o teor de C3S e de C3A, maior o calor de hidratação do cimento. Na Tabela 2,
demonstram-se o calor de hidratação dos componentes do cimento Portland.
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Tabela 2: Calor de hidratação dos componentes do cimento Portland.
Calor de hidratação a uma dada idade (cal/g)
Compostos 3 dias 90 dias 13 anos
C3S 58 104 122
C2S 12 42 59
C3A 212 311 324
C4AF 69 98 102
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
Existem fatores que afetam o calor de hidratação, como a composição química, a reatividade
química dos compostos, a finura do cimento sendo que quanto mais fino o cimento mais rápido a
sua hidratação, adições pozalanas que tendem a retardas o calor de hidratação. Com relação ao
tempo de dormência está relacionado com a quantidade de gesso presente no cimento. Na Figura 8
apresenta-se uma curva referente à taxa de liberação em calor versus o tempo e a formação dos
compostos como caso o silicato de cálcio hidratado, etringita, monossulfato.
Figura 8: Taxa de Liberação de Calor (cal/grama.h).
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
As micrografias que apresentam a formação dos compostos de hidratação do cimento estão
detalhadas no Capítulo 6.
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2.2 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Na designação dos cimentos, as iniciais CP correspondem à abreviatura de Cimento
Portland, e são seguidas dos algarismos romanos de I a V, conforme o tipo de cimento, sendo a
classe expressa por números (25, 32 e 40) que indicam a resistência à compressão do corpo-de-
prova padrão, em MPa, segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2012).
Conforme a composição e as adições feitas em sua produção, os cimentos Portland podem ser
classificados conforme Tabela 3.
O Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CPV-ARI) cimento escolhido para ser
utilizado nesta pesquisa por apresentar a propriedade de atingir altas resistências já nos primeiros
dias após a aplicação. Isto é possível pela utilização de uma dosagem específica de calcário e argila
na produção do clínquer, além de uma moagem mais fina para que o cimento, ao reagir com a água,
adquira elevadas resistências com maior velocidade. A Norma NBR 5733:1991 (Cimento Portland
de alta resistência inicial) fixa condições exigíveis no recebimento do cimento Portland de alta
resistência inicial (CPV-ARI). Battagin (2011) cita que os valores médios aproximados de
resistência à compressão é acima de 25MPa para um dia de idade e de 50 MPa aos 28 dias, sendo
recomendado para postes, lajes, pavimentação etc.
Tabela 3: Composição dos cimentos Portland.
Tipo de
Cimento
Portland
Composição (% de massa)
Norma
ABNT Sigla
Clínquer
+
Gesso
Escória de
Alto-Forno
(E)
Material
Pozolânico
(Z)
Material
Carbonático
(F)
Comum CPI 100 -
NBR5732 CPI-S 99 - 95 1 - 5
Composto
CPII-E 94 - 56 6 – 34 0 - 10
NBR1157
8 CPII-Z 94 - 76 - 6 - 14 0 - 10
CPII-F 94 - 90 - - 6 - 10
Alto-Forno CPIII 65 - 25 35 - 70 - 0 - 5 NBR5735
Pozolânico CPIV 85 - 45 - 15 - 50 0 - 5 NBR5736
Alta
Resistência
Inicial
CPV- ARI 100 - 95 - - 0 - 5 NBR5733
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2011).
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3 CONCRETO AUTO ADENSÁVEL
A EFNARC (European Federation of National Trade Associations Representing Producers
and Applicators of Specialist Building Products) foi fundada em março de 1989 e descreve o CAA
como o maior desenvolvimento da construção em estruturas de concreto nas últimas décadas
(CAVALCANTI, 2006).
Segundo Mehta&Monteiro (2014) no final da década de 70 e no início dos anos 80,
pesquisas pioneiras na Itália, Alemanha e Japão levaram ao desenvolvimento de misturas de
concreto de alta trabalhabilidade que são comercialmente conhecidas por vários nomes, como
concreto auto adensável, concreto autocompactavél, concreto autonivelante e concreto reoplástico.
O constante emprego do concreto auto adensável vem crescendo devido também às
vantagens atreladas ao seu comportamento estético e estrutural tais como: a eliminação dos defeitos
das peças concretadas (sem falhas na superfície) e a proteção contra fatores externos, devido à baixa
porosidade e microestrutura mais densa (concreto com alta durabilidade) (OKAMURA et al.,2003).
Paumgartten (2010) relata que seu único meio de adensar é por meio do seu próprio peso,
pela ação da força da gravidade. Apresenta em sua composição um alto teor de finos e adição de
superplastificante. Para o melhor desempenho do CAA a utilização de cimentos com uma menor
variabilidade em termos de resistência à compressão torna-se o mais indicado. O concreto auto
adensável não pode depender de vibração externa para cumprir seu papel.
Assim que a hidratação do cimento é iniciada o concreto CAA torna-se bifásico constituindo
de agregados dispersos em uma matriz de cimento. A água ainda está presente, quer quimicamente
ligado a estrutura sólida ou líquida livre. No seu estado fresco, concreto deve apresentar a dispersão
bem equilibrada, que irá garantir bons níveis de homogeneidade, trabalhabilidade e
compactabilidade, minimizando assim o risco de segregação (KANELLOPOULOS et al., 2012).
Para Angelin et al., (2015) manter tais características, sua homogeneidade depende,
principalmente, da viscosidade plástica e da tensão de escoamento, determinadas pelo
proporcionalmente da mistura, pelo tipo e teor do aditivo superplastificante, pelo teor de finos e
pela distribuição granulométrica dos materiais. A viscosidade plástica está relacionada com a tensão
de escoamento, que quando atinge valores muito pequenos ou próximos de zero faz com que o
CAA apresente elevada fluidez.
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Segundo Morteza (2014) o CAA pode ter um comportamento diferente em relação ao
concreto convencional, e isso é devido ao uso comparativamente mais elevado de partículas finas,
com a finalidade de evitar a segregação no concreto fresco, ocasionando a uma mudança na
estrutura de poros, propriedades mecânicas e especialmente ocasionar fissuras no CAA.
Em comparação ao concreto convencional, nota-se que o comportamento da fissura do
concreto apresentado como um material semi quebradiço é um aspecto importante que deve ser
considerado na análise e concepção das estruturas. Além disso, a fissura do CAA tem efeito direto
sobre a durabilidade das estruturas de concreto sendo uma das principais preocupações da
construção (MORTEZA, 2014).
Estudos recentes indicaram que as misturas contendo pó de calcário no CAA, como um
aditivo mineral, têm uma grande retração e consequentemente, maior tendência à fissuração,
segundo Morteza (2014), Craeye et al., (2010).
No entanto sucessões de estudos relatam que a utilização de partículas extrafinas, tais como
pedra calcária em pó faz com que a matriz CAA fique mais compacta e consequentemente, a
Interface Zona de Transição (IZT) entre agregado e a pasta cimento apresenta-se aprimorada.
Para Morteza (2014) a melhora da Interface Zona de Transição (IZT) pode fazer com que o
concreto fique mais frágil, devido ao aumento de fissuras e reduz o intertravamento. Os principais
fatores a serem estudados são o comportamento de fissura do CAA, maior resistência e durabilidade
e a qualidade de IZT. Por outro lado, as propriedades da IZT dependem fortemente das
propriedades dos agregados, tais como o tamanho, o volume, forma, textura de superfície.
Comparada a outros materiais utilizados na engenharia, como aço, plásticos e cerâmicas, a
microestrutura do concreto está em constante transformação, devido aos fatores externos: altas ou
baixas temperaturas, presença de salinidade referente a águas marítimas entre outros.
3.1 ADIÇÕES MINERAIS
Com a finalidade de aumentar a coesão da mistura e assim evitar a segregação do agregado
graúdo, eventualmente são utilizados aditivos modificadores de viscosidades e/ou adições minerais.
As adições minerais no CAA devem ser escolhidas após uma análise técnica, onde realizam
o apontamento das áreas superficiais maiores que a do componente que estão substituindo.
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Além de responsáveis pela resistência à segregação da mistura, as adições minerais podem
desempenhar um papel importante para a resistência e para a durabilidade do concreto, tanto física
quanto quimicamente. Inúmeras pesquisas Barluenga et al., (2015), Silva et al., (2015), Lorini
et.al., (2015) foram realizadas para o apontamento dos efeitos da adição dos minerais sobre o
desempenho das propriedades do endurecido e sua microestrutura na zona de transição tais como:
adição minerais ativos, cinzas volantes, filler de calcário, cinza de casca de arroz, microssílica,
nanossílica e Metacaulim.
O efeito químico das adições minerais ocorre a partir da capacidade de reação com o
hidróxido de cálcio – Ca (OH)2 – composto frágil e solúvel que se forma durante a hidratação do
cimento Portland. Do hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) deriva o composto resistente o silicato de
cálcio hidratado, que ocupa os vazios de maiores dimensões existentes na pasta de cimento ou na
zona de transição, aumentando o desempenho mecânico e a durabilidade do concreto e dependendo
da superfície específica das partículas e da composição química das mesmas, essas reações
pozolânicas podem ser lentas ou rápidas (TUTIKIAN et al., 2008).
Segundo a EFNARC (2005), as adições são classificadas de acordo com suas capacidades
reativas com a água, conforme Tabela 4.
Tabela 4: Classificação das adições (EFNARC,2005).
Tipo I Inertes ou Semi-
inertes
Fíleres de agregados (calcários, dolomíticos ou graníticos).
Pigmentos
Tipo II Pozolânicos
Cinza volante, conforme a EN 450-1.
Sílica ativa, conforme a EN 13263-1.
Hidráulicos Escória de alto-forno.
Fonte: EFNARC, (2005).
3.2 ADITIVOS NO CONCRETO AUTO ADENSÁVEL
A AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS (ASTM) C 125 (2010) definem
aditivo/adição (em inglês apenas “admixture” ou chemical and mineral admixture, respectivamente)
como qualquer material que não seja água, agregados, cimentos hidráulicos ou fibras, usado como
ingrediente do concreto ou argamassa e adicionado à massa imediatamente antes ou durante a
mistura. Os aditivos variam muito na composição química, pois muitos desempenham mais de uma
função, o que torna difícil sua classificação de acordo com suas funções, na Tabela 5 apresentam-se
alguns tipos de aditivos.
Mehta&Monteiro (2014) relatam que algumas substâncias químicas agem no sistema
cimento/água instantaneamente, influenciando na tensão superficial da água e adsorvendo na
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superfície das partículas de cimento; outras se dissociam e afetam as reações químicas entre os
compostos do cimento e a água.
Aditivos redutores de água, onde sais solúveis e polímeros agentes tensoativos e outros, são
adicionados ao concreto em quantidades muito pequenas com finalidade de incorporar ar e com isso
aumentar a resistência sem aumentar o consumo de água (MEHTA&MONTEIRO, 2014).
De acordo com a NBR 11768:1992 aditivos são produtos que adicionados em pequenas
quantidades aos concretos com cimento Portland modificam algumas de suas propriedades, com o
principal objetivo de melhorar determinadas condições de uso dos concretos.
Tabela 5: Tipos de aditivos para o concreto.
ADITIVOS
TIPO FUNÇÃO
P Aditivo Plastificante
R Aditivo Retardador
A Aditivo Acelerador
PR Plastificante Retardador
PA Plastificante Acelerador
IAR Aditivo Incorporador de Ar
SP Aditivo Superplastificante
SPR Aditivo Superplastificante Retardador
SPA Aditivo Superplastificante Acelerador
Fonte: NBR11768: 1992.
Gomes&Barros (2009) citam que o uso dos aditivos superplastificantes no CAA é
inevitável, pois é responsável por uma das principais propriedades do CAA, a fluidez.
Segundo Gomes&Barros (2009) os aditivos superplastificantes também podem exercer
outras funções ou mecanismos que auxiliam na fluidez da mistura, como a redução da tensão
superficial da água; repulsão eletrostática entre as partículas; filme lubrificador entre as partículas
de cimento; dispersão dos grãos de cimento; inibição da hidratação superficial do cimento; mudança
da morfologia dos produtos da hidratação.
Pastas de cimento com baixa relação C3S/C2S e C3A/C4AF têm maior viscosidade quando a
adição do superplastificante é atrasada existindo uma relação entre a quantidade de
superplastificante absorvido pelo cimento e a viscosidade; para um nível de adição de formaldeído e
naftaleno sulfonado (SNF), a área superficial do cimento é diretamente proporcional à viscosidade
(GOMES&BARROS, 2009).
A dosagem do concreto auto adensável adotada seguiu as recomendações proposta pelo
grupo de pesquisa de Sustentabilidade da Faculdade de Tecnologia da UNICAMP, apresentado no
Capítulo 5.
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4 MICROESTRUTURA DO CONCRETO
4.1 HISTÓRICO DO ESTUDO DA MICROESTRUTURA NO CONCRETO
Com a exposição em Paris do famoso barco de “cimento armado” em 1855, deu-se início o
uso do concreto na era moderna. Neste período, ocorreu uma constante evolução do material, da sua
utilização e produção sempre embasada em muitas pesquisas.
No primeiro simpósio sobre o estudo de cimentos patrocinado em 1918 pela Faraday
Society, o clínquer de cimento Portland era considerado principalmente sob o ponto de vista da
composição de seus óxidos e às vezes de suas quantidades e em 1938 no segundo simpósio a
pesquisa e a indústria haviam mudado a ideia que se fazia quanto à composição de óxidos e a
relação entre os óxidos deu espaço às considerações feitas sobre as possíveis composições químicas
que poderiam estar presentes no clínquer (PAULON&KIRCHHEIM, 2011).
Alguns estudos de análise térmica foram empregados para análise de problemas
relacionados ao tempo de pega dos cimentos, o uso da difração de raios-x para a identificação das
fases e estudos iniciais para explicar a interferência de adições minerais (pozolanas) e de agentes
químicos (plastificantes, retardadores e aceleradores) no concreto fresco
(PAULON&KIRCHHEIM, 2011).
Segundo Paulon&Kirchheim (2011) no terceiro simpósio, as pesquisas anteriores foram
consideradas obsoletas, deram espaço a um uso maior de tecnologia com equipamentos como
espectroscópico, fotométrico entre outros. Atualmente, os estudos nessa área vêm sendo feitos em
tempo real, com análises no próprio local, na escala micro (10-6
) e nanometrica (10-9
), utilizando
alta tecnologia, alta resolução temporal, muitas vezes com equipamentos clássicos modernos, e
outras avançando no caminho do uso de equipamentos que utilizam fontes e raios-x ou ultravioleta
intensa, como as de síncontron. Técnicas utilizadas em outras áreas de conhecimento, tais como
biologia, física, química e medicina são adaptadas aos estudos de materiais cimentícios
(PAULON&KIRCHHEIM, 2011).
Mehta&Monteiro (2014) relatam que durante vários anos foi considerado que os materiais
de construção civil consistiam em materiais homogêneos. Ao se trabalhar em uma escala
microscopia, contudo, pode-se perceber que eles são atualmente mais complexos e extremamente
heterogêneos.
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O progresso no campo dos materiais resultou principalmente no reconhecimento do
princípio de que as propriedades têm origem na microestrutura interna, ou seja, as propriedades
podem ser modificadas fazendo certas alterações na microestrutura de um material. Embora o
concreto seja o material estrutural mais amplamente usado, sua microestrutura é heterogênea e
altamente complexa. As relações microestrutura-propriedade do concreto não estão ainda
completamente desenvolvidas; no entanto, certo conhecimento sobre os elementos essenciais da
microestrutura é necessário antes de se discutir os fatores de influência nas propriedades
importantes para a engenharia dos concretos, tais como: resistência e durabilidade
(MEHTA&MONTEIRO, 2014).
4.2 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA
A microscopia eletrônica de varredura (MEV) é uma técnica influente para a caracterização
do tamanho, forma e estrutura de nanopartículas, devido à sua capacidade de solucionar
características de escala nanométrica. MEV tem sido utilizado com sucesso para localizar
nanopartículas nas células e nos tecidos por meio da utilização de imagem de elétrons com
retroespalhamento (BSE) para distinguir entre as nanopartículas inorgânicas e a estrutura orgânica
(KEMPEN et al., 2015) e para imagens das superfícies de quase todos os materiais com uma
resolução de até 1nm, (ZANG, 2009).
A determinação estrutural é essencial para a pesquisa dos nanomateriais. As nanoestruturas
são geralmente muito pequenas para serem visualizadas com microscópios ópticos convencionais. É
importante o uso de ferramentas apropriadas para caracterizar adequadamente sua estrutura e
superfície com detalhes em níveis moleculares ou atômicos (ISAIA, 2005).
Isto é importante não só para a compreensão de suas propriedades fundamentais, mas
também para explorar o seu desempenho técnico. A resolução da imagem oferecida por MEV
depende não só da propriedade da onda de elétrons, mas da interação da onda de elétrons com a
amostra, sendo a imagem gerada pela incidência de um feixe de elétrons na amostra, sob condições
de vácuo (ISAIA, 2005).
Para Zang (2009) a interação de um feixe de elétrons incidente produz com a amostra
elétrons secundários, com energias geralmente menores do que 50eV, a eficiência da emissão de
sensibilidade depende da geometria da superfície e das características químicas da amostra
analisada. O princípio da emissão do feixe de elétrons baseia-se no aquecimento de um filamento de
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tungstênio que incide sobre amostra e emitem sinais elétricos como elétrons secundários, elétrons
retroespalhados e fótons-x, entre outros. Os sinais, emitidos pela incidência de elétrons sobre a
amostra, são captados por detectores apropriados, amplificados e convertidos em imagem (ISAIA,
2005). Neste caso, usada para verificação do grau de hidratação, da formação de microfissuras e da
zona de transição. A alta resolução oferecida pelo MEV o torna conveniente para os nanomateriais
em que as características estruturais em nanoescala são fundamentais para suas propriedades e
funcionalidades de pesquisa (ZANG, 2009). A microscopia eletrônica de varredura associada à
técnica de energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS) permite a semi quantificação e qualificação os
elementos presentes na amostra de concreto auto adensável. Na Figura 9 apresenta-se equipamento
MEV-EDS.
Segundo Costa et al., (2009) as imagens são formadas por um feixe de elétrons sendo este
feixe, gerado na parte superior do microscópio descrevendo uma trajetória helicoidal por meio de
campos de lentes eletromagnéticas onde é focado até incidir na superfície da amostra fazendo sua
varredura. A interação deste feixe com o material conduz à ejecção de elétrons e à emissão de
radiação eletromagnética que constituem os vários tipos de sinais detectáveis.
Na Figura 10, mostra o esquema da coluna do MEV, onde os elétrons são gerados a partir de
um filamento de tungstênio em alto vácuo. O feixe interage com a região de incidência da amostra
até uma profundidade conforme Figura 11 que pode variar de 1 µm a 6 µm, dependendo da natureza
da amostra. Esta região é conhecida por volume de interação, o qual gera os sinais que são
detectados e utilizados para a formação da imagem e para microanálise (ZANG, 2009). A corrente
que passa pela bobina de varredura, sincronizada com as bobinas de reflexão de um tubo de raios
catódicos, produz imagem similar, mas aumentada. Os elétrons emitidos atingem um coletor, e a
Figura 9: Microscópio eletrônico de Varredura Acoplado a Espectroscopia Dispersiva de Raios-x (MEV-EDS).
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corrente resultante é amplificada e utilizada para modular o brilho do tubo de raios catódicos.
(ISAIA, 2005).
Figura 10: Desenho esquemático da coluna do
Microscópio Eletrônico de Varredura - MEV.
Figura 11: Volume de Interação da Amostra com Feixe de
Elétrons.
Fonte: Instituto de Física _Laboratório de Filmes
Finos_Universidade São Paulo. Disponível em:
. Acesso em 05 de
novembro de 2015.
Fonte: Instituto de Física _Laboratório de Filmes
Finos_Universidade São Paulo. Disponível em:
. Acesso em 05 de novembro de
2015.
Os sinais emitidos encontram-se sob a forma de elétrons de tipo secundário, retroespalhados,
absorvidos, transmitidos e difratados, e de fótons do tipo de fotoluminescentes e raios X, os quais
são captados por detectores apropriados, amplificados e processados em um sistema analisador de
cada tipo de sinal (ISAIA, 2005). Isaia (2005) enuncia cada processo de sinais, os elétrons
secundários (SE - secondary electrons) são decorrentes de interações inelásticas e são tipicamente
pouco energéticos sendo menores que 50eV, originam-se próximo a superfície da amostra, uteis na
obtenção de informações topográficas, possibilitando a formação de imagens tridimensionais e a
visualização de detalhes da microestrutura de poros e de fissuras entre as partículas.
O conjunto de técnicas como difração de raios-x (DRX), microscopia eletrônica de
varredura com microanálise por sistema de dispersão de energia de raios-x (MEV-EDS), análise
termogravimétrica (TGA) e análise térmica diferencial (ATD), análise química e cálculo
mineralógico têm apresentado resultados satisfatórios nas investigações como mencionam Isaia
(2005), Souza, V. et al., (2002), Nochaya et al., (2015). Para os minerais não condutores de corrente
elétrica para ser analisada no MEV-EDS devem ser previamente metalizados.
A metalização consiste na precipitação, sob alto vácuo de uma película micrométrica de
material condutor geralmente de ouro ou carbono sobre a superfície do mineral, possibilitando a
condução da corrente elétrica. Na Figura 12, observa-se a imagem de MEV-EDS por elétrons
retroespalhados do agregado reativo, onde os picos representam os elementos gerados por meio da
análise do detector EDS no ponto pela seta, onde apresenta os picos dos elementos como silício
(Si), sódio (Na), cálcio (Ca), Magnésio (Mg), alumínio (Al), Oxigênio (O).
http://fap01.if.usp.br/~lff/mev.html%3e.%20Acessohttp://fap01.if.usp.br/~lff/mev.html%3e.%20Acesso
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Figura 12: Imagem por elétrons retroespalhados de agregado reativo e a análise por EDS da região indicada pela
seta.
Fonte: BAKHAREV et al., (2001).
4.3 DEFINIÇÃO DA MICROESTRUTURA NO CONCRETO
O concreto possui uma estrutura heterogênea e altamente complexa, pode ser estudado como
um material constituído de partículas de agregado, englobadas por uma matriz porosa de pasta de
cimento, com uma zona de transição entre as duas fases, constituída de características próprias.
A conexão dessas três fases tem importância significativa nas propriedades do concreto
porém a nível microscópico observam-se particularidades desta estrutura (MEHTA&MONTEIRO,
2014). A Figura 13 apresenta uma representação diagramática da estrutura do concreto e uma
micrografia mostrando as fases do cimento hidratado. Os estudos de interface procuram levar em
conta a natureza mineralógica tanto dos materiais englobados como dos produtos de hidratação do
cimento que se formam no processo químico da pasta.
Figura 13: Estrutura do concreto: agregado, zona de transição e matriz de pasta de cimento; Micrografia
mostrando as fases do cimento hidratado.
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014). Fonte: Autor.
Etringita
C-S-H
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Para Paulon&Kirchheim (2011) a pasta de cimento e a zona de transição apresentam-se
sujeitas a alterações com o decorrer do tempo, umidade e alterações na temperatura ambientes
ocasionando mudanças na microestrutura do concreto.
A resistência e a durabilidade do concreto são importantes, os estudos da microestrutura da
zona de transição do concreto são realizados para identificar o grau de influência na resistência e o
desempenho pela aderência na ruptura do concreto sob tensão (PAULON&KIRCHHEIM, 2011).
4.4 MICROESTRUTURA DA PASTA DE CIMENTO
Citados no Capítulo 2, os materiais compósitos presentes no cimento Portland controlam a
cinética de hidratação.
O conhecimento sobre o comportamento da hidratação de uma fase pura e a interação das
fases formam a base da interpretação das complexas reações que ocorrem na hidratação do cimento
Portland sob diversas condições.
A pasta de cimento hidratada é um conjunto heterogêneo de partículas, filmes, microcristais,
elementos sólidos ligados entre si por uma massa porosa. Esses poros podem ser encontrados em
diversos tamanhos em uma escala entre abaixo de 2,5ɳm e acima de 10.000ɳm. Geralmente são
poros de gel, associados com os produtos de hidratação e poros capilares correspondentes aos
demais poros do sistema (PAULON&KIRCHHEIM, 20111).
Mehta&Monteiro (2014) citam que se diversos corpos de prova de concreto contenham a
mesma quantidade de cimento, mas com diferentes quantidades de água, e forem examinados em
vários intervalos de tempo poderá ser observado que, em geral, o volume de vazio capilar na pasta
de cimento hidratado diminui com a redução da relação água/cimento ou com o aumento da idade
da hidratação.
Cada partícula de agregado pode conter vários minerais, além de microfissuras e vazios. Na
Figura 14 mostra-se micrografia do concreto com a presença de C-S-H, presença de Ca (OH)2 ou C-
H e de vazios capilares. A morfologia do C-S-H varia desde fibras pouco cristalinas até redes
reticulares.
Existem os chamados produtos internos, predominantes em pastas com mais idades, Figura
15a, e os produtos externos, predominantemente encontrados em estágios iniciais de hidratação dos
quais podem apresentar duas morfologias, do tipo I, fibrosas
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Figura 14: Micrografia do Concreto. 1) Presença de C-
S-H; 2) Presença de Ca(OH)2 ou C-H; 3) Vazios
capilares.
Figura 15: Morfologia do silicato de cálcio hidratado C-S-H
(a) as setas brancas indicam uma borda de produtos internos
(parte superior à esquerda) e externos do C-S-H; (b) aumento
da região com produtos internos de C-S-H; (c) aumento da
região com produtos externos fibrosos de C-S-H.
Fonte: MORANVILLE-REGOURD, (1992).
Fonte: RICHARDSON, (2004).
Mehta&Monteiro (2014) definem os sólidos na pasta de cimento como os produtos das
reações de hidratação: silicatos de cálcio hidratado (C-S-H), hidróxido de cálcio Ca(OH)2 conforme
ressaltados na Figura 16, sulfoaluminatos de cálcio (etringita), monossulfatos expressos na Figura
17e grãos de clínquer não hidratados.
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Os vazios são divididos por espaços inter lamelares no C-S-H, vazios capilares, Figura 18, ar
incorporado - bolhas de 50 a 200 μm que favorecem a trabalhabilidade, Figura 19 e ar aprisionado -
bolhas de até 3 mm, aprisionadas durante a mistura na betoneira presente na Figura 20.
Figura 18: Micrografia dos Vazios
Capilares.
Figura 19: Micrografia ar incorporado
presença de etringita.
Figura 20: Micrografia ar
aprisionado.
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014.)
Figura 16: Micrografia eletrônica de varredura, mostrando cristais de Ca (OH)2 na interface da pasta de cimento com a areia.
Largura do campo =66μm; Observação: Uma folha de papel = 100
μm; Traço: 1.0, 1.8, 5.5; Cimento = 450kg/m3; água /cimento =0.50
; fc28dias =36,3 MPa.
Figura 17: Cristais de etringita e monossulfato
hidratado.
Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland-ABCP (2012). Fonte: MEHTA&MONTEIRO, (2014).
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O valor 50 nm separa micro e macroporos, sendo microporos os vazios menores que 50 nm
que são importantes para a retração e a fluência e macroporos os vazios maiores que 50 nm
prejudiciais à resistência e à impermeabilidade.
Kanellopoulos et al., (2012) relatam que na área da tecnologia do concreto, é amplamente
aceitável que todos os mecanismos de deterioração são acionados por movimento de fluidos por
meio dos poros existente dentro da microestrutura do concreto. É, portanto, muito importante
conhecer a natureza e as características do sistema de poros no interior da massa da pasta de
cimento endurecida, esses poros relevante à permeação são aqueles que são contínuos e têm
diâmetros entre 120 e 160 nm. Geralmente, contendo poros água adsorvida e poros com aberturas
muito estreitas (independentemente do seu diâmetro) não afetam o transporte do líquido para as
propriedades materiais do cimento. Os autores Kanellopoulos et al.,(2012) citam que a estrutura
dos poros de materiais