ESTUDO DAS PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS DE CAL E POZOLANA: INFLUÊNCIA DO TIPO DE METACAULIM

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1 Universidade Federal de Pernambuco - Brasil Centro de Tecnologia e Geociências Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil ESTUDO DAS PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS DE CAL E POZOLANA: INFLUÊNCIA DO TIPO DE Autores: Aline Figueirêdo da Nóbrega, Josué P. de Sousa, Marilia N. Marinho e Arnaldo M. P. Carneiro Março 2010

2 1. INTRODUÇÃO Recuperação de argamassas de construções históricas tem tido especial atenção na pesquisa Elas são incompatíveis com as argamassas a base de cimento Argamassas de cimento apresentam alta resistência e alto módulo de elasticidade Então argamassas de cal e pozolana têm despertado grande interesse para a comunidade científica.

3 1. INTRODUÇÃO Alguns trabalhos mostram que argamassas a base de cal e pozolana têm apresentado comportamento e propriedades satisfatórios quando usadas em construções históricas. Dentre os materiais pozolânicos mais difundidos na construção, tem-se o metacaulim. O metacaulim é originado pelo processo de calcinação do caulim a uma temperatura entre ºC. 2. OBJETIVO Neste trabalho buscou-se avaliar a influência de dois tipos de metacaulim brasileiros nas propriedades no estado anidro, fresco e endurecido das argamassas.

4 3. MATERIAIS 3.1 Materiais utilizados e características - cal hidratada, do comercio local; - 2 tipos de metacaulim (MC 1 e MC 2) provenientes de dois fabricantes diferentes brasileiros; - areia de rio quartzosa; Material Massa Específica (g/cm 3 ) Densidade de Massa (g/cm 3 ) Área Específica Blaine (cm 2 /g) MC 1 2,56 0, MC 2 2,65 0, CH II 2,20 0, AREIA 2,65 1,52 - Dados conforme o fabricante Dados obtidos conforme norma brasileira

5 3. MATERIAIS 3.1 Materiais utilizados e características MC1 apresenta distribuição granulométrica menos uniforme em relação à cal CH II, com grãos concentrados entre os diâmetros 2µm e 20µm, e o MC2 possui uma distribuição granulométrica continua entre os diâmetros 10 e 120 µm Curvas granulométricas dos aglomerantes (conforme fabricantes) Dados obtidos conforme norma brasileira Curvas granulométrica da areia

6 3. MATERIAIS 3.1 Materiais utilizados e características Análise Química por fluorescência de Raios X dos 2 tipos de metacaulim MC 1 MC 2 MC 1 MC 2 CaO 0,13 1,79 Cl nd 0,12 SiO 2 51,10 46,87 TiO 2 0,61 1,85 Fe 2 O 3 4,28 11,74 Rb 2 O 0,02 0,01 Al 2 O 3 41,70 31,90 Cr 2 O 3 nd 0,09 K 2 O 1,54 0,57 CuO nd nd MgO 0,20 0,08 Y 2 O 3 0,03 0,01 SO 3 0,08 0,37 ZrO 2 0,04 0,15 Na 2 O - - V 2 O 5 nd nd P 2 O 5 0,17 1,58 Ga 2 O 3 0,02 0,03 MnO 0,04 Br nd nd NiO 0,01 0,02 Nb 2 O 5 nd nd ZnO 0,01 0,01 BaO nd nd SrO 0,03 0,23 PbO 0,03 0,06 Total 100,02 100,02 DRX dos 2 tipos de metacaulim Tanto em MC 1 e MC 2 há uma banda difusa (halo amorfo) entre 20 o e 30 o 2θ, proveniente de uma alta quantidade de argilos-minerais calcinados. Sendo em MC 1 este halo mais evidente.

7 4. PROCEDIMENTO EXEPRIMENTAL 4.2 COMPOSIÇÃO DAS ARGAMASSAS Proporções em massa. Grupo I (G I) (1:1:4) Grupo II (G II) (1:0,5:4) Argamassa Cal MC 1 MC 2 Areia A B C 1 0,5-4 D 1-0,5 4

8 4. PROCEDIMENTO EXEPRIMENTAL Argamassas Anidra Fresca Endurecida Ensaios - Densidade de massa; - Granolumetria Condição - Espalhamento fixo: 25Omm Condições - CP s prismáticos (4x4x16cm); - Cura ao ar livre, 20 o C; - Idades de cura: 28d e 1 ano. Ensaios - Consistência (Flow Table) - Massa fresca Ensaios - Resistências mecânicas (28d e 1a); - Densidade de massa (28d e 1a); - Variaçao de massa (28d) - Capilaridade (28d e 1a); - Mineralogia: DRX (1a); - MEV-EDS

9 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 Estado Anidro Densidade de massa Argamassa estado anidro (g/cm 3 ) A 1,07 B 1,10 C 1,25 D 1,20 GI (A e B) apresenta massa menor que o G II. Em G I a quantidade de cal hidratada é maior e a cal tem densidade de massa maior. Há uma pequena diferença entre a curva da argamassa C e as demais; a argamassa C possui distribuição mais continua, isso pode ser ocasionado pelo uso do MC 1 que possui elevada porcentagem de material abaixo do diâmetro 1 mm. Fig. 1 Curvas granulométricas das argamassas

10 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.2 Estado Fresco Argamassa Densidade de massa estado Fresco (g/cm 3 ) A 1,84 B 1,90 C 1,85 D 1,91 as argamassas preparadas com MC1 (A e D) possuem densidade de massas menor que as argamassas preparadas com MC2, isto se deve provavelmente a distribuição granulométrica do MC2. Em G I valores da relação água/sólidos (a/s) da ordem de 0,26 (A) e 0,28 (B) Em G II esses valores são semelhantes; Em G I maior quantidade de água que em G II, devido ao maior teor de MC Fig. 2 Curva do espalhamento das argamassas na mesa de consistência

11 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.3 Estado Endurecido Densidade de massa Argamassa endurecida (g/cm 3 ) 28 dias 1 ano A B C D Valores foram semelhantes e se mantiveram praticamente constantes ao longo do tempo Em A e B resistências à compressão maiores, maior teor de MC. A < B uso do MC 1, que é menos amorfo e mais grosso; resistencia à compressão de C < que em D, uso do MC 1. Fig. 2 Resistências mecânicas aos 28dias e 1 ano. Em geral todas as resistências diminuiram em 1 ano, formaçao da calcita pode ter ocasionado fissuras internas.

12 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.3 Estado Endurecido Capilaridade 28 dias: A e B (G I) absorveram menos água que C e D (G II), devido ao maior teor de MC. Absorção de água em C > que em D. C contém MC 1, logo maior formaçao de produtos hidratados, menor porsidade. 1 ano: A ficou estável; B e D aumentaram a capilaridade (uso do MC 2 menor formaçao de produtos hidratados) e C diminuiu, produtos hidratados, uso do MC 1.

13 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.5 Estado Endurecido Variação de massa Aos 7 dias (A1) perda de massa em torno de 25, para A, B e D. Aos 21 dias (A2): A pouco> que B. Melhor empacotamente em B. C >> D, menor formaçao de produtos hidratados e empacotamento menos eficiente. 28 dias (A3): A, B e D mesma tendencia de comportamento. D diminui muito devido ao menor empacotamento, contém MC 2.

14 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.3 Estado Endurecido: DRX Vê-se picos de calcita e também de CSH; Os picos de calcita são maiores nas argamassas C e D, contém menor teor MC.

15 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.3 Estado Endurecido: MEV-EDS a morfologia das argamassas se apresenta com pequenas partículas aglomeradas e zonas densas. As partículas esbranquiçadas são de calcita, com aparência amorfa. Observa-se que nas argamassas do GI, a argamassa B tem aparência mais esponjosa, indicando a maior formação de CSH. E para G II ocorre o mesmo na argamassa C. EDS mostrou que o composto principal em todas as amostras é o carbonato de cálcio na forma de calcita, com a presença também de Mg, Si e Al.

16 6. CONCLUSÕES Com relação ao estado anidro, as massas das argamassas G I apresentaram densidades de massa menores que G II. Isto se deve ao menor teor de metacaulim G II. As argamassas do G I necessitaram de mais água para a mesma consistência, devido ao maior teor de MC. A argamassa B apresentou as maiores resistências, ela continha o MC 2 que é mais fino e menos amorfo, prevalecendo o efeito de empacotamento; Para todas as argamassas ocorreu redução das resistências, principalmente ã compressão, para 1 ano de idade. O que pode ter sido causado pela formação de microfissuras por causa da calcita; A argamassa C foi a que perdeu mais massa, ela continha o MC 1 que é menos fino e mais amorfo, indicando menor eficiência no empacotamento (ou seja ela era mais porosa);

17 6. CONCLUSÕES as argamassas do GI apresentaram intensidade dos picos de calcita menores em proporção comparando com as do GII, devido principalmente ao menor teor de metacaulim no GII; Quanto à morfologia das argamassas, as do GI parecem apresentar uma estrutura mais densa e esponjosa, que as argamassas do GII, indicando maior formação de CSH; Para complementar esse estudo, é necessário a aplicação dessas argamassas sobre bases de obras históricas e sob ação das intempéries AGRADECIMENTOS Aos Laboratórios de DRX e Microscopia do Departamento de Física UFPE Ao Laboratório de Cominuição - Departamento d Engenharia Mineral - UFPE Ao CNPq Conselho Nacional de Pesquisa (Brasil), por financiar bolsa de estudos.