Efeito da relação água/aglomerante no processo de hidratação de pastas de cimento Portland com sílica ativa e metacaulim

Pereira, Mara Monaliza Linhares; Souza, Ana Luiza Rocha de; Capuzzo, Valdirene Maria Silva; Lameiras, Rodrigo de Melo

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 15 (1) • 2022 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952022000100005 copiar

Efeito da relação água/aglomerante no processo de hidratação de pastas de cimento Portland com sílica ativa e metacaulim

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resumo:

A microestrutura das pastas de cimento é importante para compreender o efeito de alguns parâmetros no processo de hidratação. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes relações água/aglomerante (a/agl) no processo de hidratação de pastas cimentícias produzidas com e sem incorporação de sílica ativa e metacaulim. As pastas foram obtidas com relações água/aglomerante de 0,3, 0,4 e 0,5, com substituição em massa do cimento Portland por sílica ativa e metacaulim, nos teores de 10% e 20%, respectivamente. Foi realizado o ensaio de difração de raios-X das pastas nas idades de 1, 3, 7 e 28 dias, para avaliar a evolução da hidratação dos materiais cimentícios. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que as pastas cimentícias apresentaram fases mineralógicas semelhantes, com exceção das pastas contendo metacaulim devido à formação de novas fases aluminato. Com o aumento da relação água/aglomerante, as reações pozolânicas e de hidratação ocorreram em maior proporção, se destacando o metacaulim com maior reatividade.

Palavras-chave:
pastas cimentícias; água/aglomerante; difração de raios-X; sílica ativa; metacaulim

Properties and characteristics		Results	Limits(a)	Test method
Setting time	Initial (min)	120	≥ 60	ABNT NBR 16607 [²⁶26 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Determinação dos Tempos de Pegas, NBR 16607, 2018.]
Setting time	Final (min)	175	≤ 600
Water content of normal consistency paste (%)		35.50	-	ABNT NBR 16606 [²⁷27 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Determinação da Pasta de Consistência Normal, NBR 16606, 2017.]
Fineness index on sieve #200 (%)		0.90	≤ 6.0	ABNT NBR 11579 [²⁸28 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Determinação do Índice de Finura por Meio da Peneira 75 μm (no 200), NBR 11579, 2013.]
Specific mass (g/cm³)		3.00	-	ABNT NBR 16605 [²⁹29 Associação Brasileira de Normas Técnicas, “Cimento Portland e Outros Materiais em Pó – Determinação da Massa Específica, NBR 16605, 2017.]
Compressive strength (MPa)	1 day	25.4	≥ 14.0	ABNT NBR 7215 [³⁰30 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Determinação da Resistência à Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos, NBR 7215, 2019.]
	3 days	36.1	≥ 24.0
	7 days	42.7	≥ 34.0
Chemical composition, in oxides (%)	CaO	63.61	-	-
	SiO₂	19.91	-	-
	Al₂O₃	4.20	-	-
	Fe₂O₃	2.20	-	-
	MgO	1.78	≤ 6.5	-
	Na₂O	0.38	-	-
	K₂O	0.36	-	-
	TiO₂	0.23	-	-
	P₂O₅	0.17	-	-
	MnO	0.07	-	-
	LOI (b)	3.36	≤ 6.5	ABNT NM 18 [²⁵25 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Análise Química - Determinação de Perda ao Fogo, NM 18, 2012.]

Properties and characteristics		Results	Test method
Specific mass (g/cm³)		2.60	ABNT NBR 16605 [²⁹29 Associação Brasileira de Normas Técnicas, “Cimento Portland e Outros Materiais em Pó – Determinação da Massa Específica, NBR 16605, 2017.]
Diameter below which it finds 10% of the particles – D10 (µm)		1.77	Laser granulometry
Mean diameter (µm)		18.27
Diameter below which it finds 90% of the particles – D90 (µm)		39.36
Chemical composition, in oxides (%)	SiO₂	50.54	-
	CaO	0.00	-
	Al₂O₃	42.28	-
	Fe₂O₃	3.23	-
	TiO₂	1.63	-
	K₂O	1.07	-
	MgO	1.02	-
	SO₃	0.09	-
	ZrO₂	0.03	-
	Cr₂O₅	0.03	-
	SrO	0.01	-

Properties and characteristics		Results	Limits(a)	Test method
Apparent density (kg/m³)		595.07	-	ABNT NM 45 [³²32 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Massa Unitária e do Volume de Vazios, NM 45, 2006.]
Fineness in the sieve 45 µm (%)		9.10	10.0	ABNT NBR 13956-4 [³³33 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Sílica Ativa para Uso com Cimento Portland em Concreto, Argamassa e Pasta – Parte 4: Determinação da Finura por Meio da Peneira 45 μm, NBR 13956-4, 2012.]
Specific mass (g/cm³)		2.16	-	ABNT NBR 16605 [²⁹29 Associação Brasileira de Normas Técnicas, “Cimento Portland e Outros Materiais em Pó – Determinação da Massa Específica, NBR 16605, 2017.]
Specific surface area values (B.E.T.) (m²/g)		19.72	15 ≤ B.E.T. ≤ 30	ASTM C1069 [³⁴34 American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Specific Surface Area of Alumina or Quartz by Nitrogen Adsorption, C1069, 2014.]
Diameter below which it finds 10% of the particles – D10 (µm)		5.19	-	Laser granulometry
Mean diameter (µm)		31.55	-
Diameter below which it finds 90% of the particles – D90 (µm)		58.75	-
Chemical composition, in oxides (%)	SiO₂	94.33	≥ 85	-
	K₂O	1.04	-	-
	CaO	0.78	-	-
	MgO	0.49	-	-
	Na₂O	0.39	-	-
	Fe₂O₃	0.19	-	-
	P₂O₅	0.14	-	-
	MnO	0.06	-	-
	TiO₂	0.02	-	-
	Al₂O₃	< 0.01	-	-
	LOI (b)	2.28	≤ 6.0	ABNT NM 18 [²⁵25 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Cimento Portland – Análise Química - Determinação de Perda ao Fogo, NM 18, 2012.]

w/b ratio	Abbreviation	Cementitious pastes
0.30	REF03	100% CP V
	MK03	80% CP V + 20% metakaolin
	SF03	90% CP V + 10% silica fume
0.40	REF04	100% CP V
	MK04	80% CP V + 20% metakaolin
	SF04	90% CP V + 10% silica fume
0.50	REF05	100% CP V
	MK05	80% CP V + 20% metakaolin
	SF05	90% PC V + 10% silica fume

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[1] Corresponding author: Mara Monaliza Linhares Pereira. E-mail: maramonaliza19@gmail.com