Efeitos sinérgicos entre adições minerais na resistência e microestrutura de concretos

Feltrin, Cristina Silva; Isaia, Geraldo Cechella; Lübeck, André

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 13 (6) • 2020 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952020000600004 copiar

Efeitos sinérgicos entre adições minerais na resistência e microestrutura de concretos

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO:

A presente investigação tem o propósito de avaliar os efeitos físicos, químicos e sinérgicos da substituição de 25% de cimento em massa por fíler calcário (FC), cinza volante (CV) e cinza de casca de arroz (CCA), em similaridade de condição física (curvas granulométricas próximas), e comparar as diferentes misturas binárias e ternárias de concreto após 28 e 91 dias de cura úmida, mantendo-se constante a relação água/aglomerante (ag/agl.). As amostras de concreto foram caracterizadas em relação à resistência à compressão axial e quanto à sua microestrutura com uso de técnicas de TG/DTA e MEV/EDS. Os resultados indicam que uma adição mineral mais reativa como a CCA quando aliada à uma adição mineral menos reativa em uma mistura ternária, proporciona uma sobreposição de efeitos químicos e físicos que se traduz em melhores resistências e maior formação de C-S-H na pasta de cimento endurecido.

Palavras-chave:
efeito sinérgico; fíler calcário; cinza volante; cinza de casca de arroz; concreto

Material	10% Diameter (µm)	50% Diameter (µm)	90% Diameter (µm)	Average Diameter (µm)
CPV-ARI 32 Cement	1.07	8.9	26.01	11.54
RHA (1h milled)	1.26	6.35	19.98	8.73
FA (2h milled)	1.25	8.74	26.93	11.75
LF (3h milled)	1.02	9.89	34.72	7.28
Average	1.15	8.5	26.91	9.83
Standard Deviation	0.123	1.512	6.051	2.185
Variation Coef. (%)	10.7	17.8	22.5	22.2

Physical properties	CP-V	LF	FA	RHA
Specific mass (g/cm³)	3.09	2.92	2.36	2.18
Specific area BET (m²/g)	1.14	2.64	1.04	19.67
Residual #0.075 mm (%)	0.82
Initial setting time (min)	234
End setting time (min)	270
Normal consistency (%)	29.0
Performance index with cement Portland	-	85	92	107
Compressive strength
3 days (MPa)	27.6
7 days (MPa)	36.2
28 days (MPa)	42.8
Chemical (%)
Loss on the ignition	3.16	34.44	0.10	0.25
SiO₂	20.40	14.18	68.81	94.84
Al₂O₃	4.37	1.54	23.51	0.39
Fe₂O₃	2.64	0.87	4.70	2.58
CaO	62.90	28.89	1.00	1.32
MgO	2.70	18.28	2.16	0.40
SO₃	2.20	-	-	0.01
Na₂O	0.13	0.34	-	0.11
K₂O	0.95	0.39	0.39	1.45
MnO	0.05	-	0.68	-
TiO₂	0.29	-	0.16	-
P₂O₅	2.05	-	-	-

Properties	Sand 1	Sand 2	Sand 3	Sand 4	Gravel 0	Gravel 1
Modulus of fineness	1.14	1.49	2.04	3.02	5.75	6.96
Characteristic maximum diameter (mm)	0.60	1.20	2.40	4.75	12.50	19.00
Specific mass (g/cm³)	2.65	2.65	2.66	2.66	2.44	2.50
Unit mass (g/cm³)	1.53	1.63	1.65	1.69	1.36	1.46
Loss of mass in Los Angeles abrasion (%)	-	-	-	-	11.04	15.20
Form index	-	-	-	-	-	2.80
Water absorption (%)	0.33	0.35	0.38	0.40	3.16	2.36
Powdery material (%)	5.50	3.00	2.80	-	-	-

Mixtures	w/b	Cement	LP	FA	RHA	Sand	Gravel	Chemical admixture
REF	0.50	1.00	-	-	-	2.06	2.94	0.0005
LF25	0.50	0.75	0.25	-	-	2.05	2.94	0.0010
RHA25	0.50	0.75	-	-	0.25	1.98	2.94	0.0030
FA25	0.50	0.75	-	0.25	-	2.00	2.94	0.0006
LF10FA15	0.50	0.75	0.10	0.15	-	2.02	2.94	0.0010
LF10RHA15	0.50	0.75	0.10	-	0.15	2.00	2.94	0.0020
FA12.5RHA12.5	0.50	0.75	-	0.125	0.125	1.98	2.94	0.0025

Mixture	Portland cement	LF	RHA	FA	Sand 1	Sand 2	Sand 3	Sand 4	Gravel 0	Gravel 1	Water	Chemical Admixture	Slump
1	358	-	-	-	-	-	737	-	-	1053	179	0.2	120
2	358	90	-	-	183	183	183	183	526	526	179	0.4	105
3	358	-	90	-	177	177	177	177	526	526	179	1.1	110
4	358	-	-	90	179	179	179	179	526	526	179	0.2	120
5	358	36	-	54	181	181	181	181	526	526	179	0.4	100
6	358	36	54	-	179	179	179	179	526	526	179	0.4	110
7	358	-	45	45	177	177	177	177	526	526	179	0.7	120

Compressive strength at 7 days
Variation source	SQ^* * SQ = the sum of the squares; DF = degree of freedom; *AS = average of the squares.	DF^**	AS^***	F_calculated	P-value	F_critical
Between mixtures	260.33	6	43.39	25.57	0.00000001	2.572712
Inside mixtures	35.63	21	1.70
Total	295.96	27
Compressive strength at 28 days
Variation source	SQ	DF	AS	F_calculated	P-value	F_critical
Between mixtures	416.83	6	69.47	27.52	0.00000001	2.572712
Inside mixtures	53.01	21	2.52
Total	469.84	27
Compressive strength at 91 days
Variation source	SQ	DF	AS	F_calculated	P-value	F_critical
Between mixtures	554.40	6	92.40	32.53	0.00000000	2.572712
Inside mixtures	59.65	21	2.84
Total	614.05	27

	REF	LF25	RHA25	FA25	LF10FA15	LF10RHA15	FA12.5RHA12.5
REF		0.0001	0.9454	0.0000	0.0038	0.9955	0.0020
LF25	8.2610		0.0000	0.0878	0.7842	0.0006	0.9044
RHA25	1.4320	9.6920		0.0000	0.0004	0.6667	0.0002
FA25	12.4600	4.2030	13.9000		0.0040	0.0000	0.0074
LF10FA15	6.2490	2.0110	7.6810	6.2150		0.0153	1.0000
LF10RHA15	0.8714	7.3890	2.3030	11.5900	5.3780		0.0083
FA12.5RHA12.5	6.6330	1.6280	8.0650	5.8310	0.3839	5.7620

	REF	LF25	RHA25	FA25	LF10FA15	LF10RHA15	FA12.5RHA12.5
REF		0.1454	0.0001	0.0126	0.8017	0.0226	0.0896
LF25	3.8270		0.0000	0.8934	0.8364	0.0001	0.0002
RHA25	8.9160	12.7400		0.0000	0.0000	0.1521	0.0413
FA25	5.4980	1.6710	14.4100		0.2094	0.0000	0.0000
LF10FA15	1.9640	1.8630	10.8800	3.5340		0.0010	0.0044
LF10RHA15	5.1230	8.9500	3.7920	10.6200	7.0870		0.9935
FA12.5RHA12.5	4.1890	8.0160	4.7270	9.6870	6.1520	0.9347

	REF	LF25	RHA25	FA25	LF10FA15	LF10RHA15	FA12.5RHA12.5
REF		0.0028	0.0000	0.9995	0.0036	0.0003	0.0050
LF25	6.4320		0.0000	0.0011	0.0000	0.0000	0.0000
RHA25	9.9650	16.4000		0.0000	0.1736	0.7753	0.1346
FA25	0.5844	7.0160	9.3810		0.0093	0.0006	0.0127
LF10FA15	6.2780	12.7100	3.6880	5.6930		0.8982	1.0000
LF10RHA15	7.9300	14.3600	2.0350	7.3460	1.6520		0.8403
FA12.5RHA12.5	6.0790	12.5100	3.8860	5.4940	0.1988	1.8510

Mixture	BW (%)	Ca(OH)₂ (%)	CaCO₃ (%)
REF	8.91	5.16	0.78
LF25	7.46	4.23	8.38
RHA25	7.50	2.67	5.84
FA25	7.35	3.73	2.85
LF10FA15	7.34	3.79	5.14
LF10RHA15	7.16	3.48	6.37
FA12.5RHA12.5	7.54	3.47	3.47

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[1] Corresponding author: Cristina Silva Feltrin. E-mail: cristina.feltrin2@gmail.com