UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL "MATERIAIS POZOLÂNICOS" Autor: Rafael Mantuano Netto Orientador: Prof. Dalmo Lúcio M. Figueiredo Dezembro/2006

2 RAFAEL MANTUANO NETTO "MATERIAIS POZOLÂNICOS" Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Construção Civil da Escola de Engenharia da UFMG Ênfase: Tecnologia e Produtividade das Construções Orientador: Prof. Dalmo Lúcio M. Figueiredo Belo Horizonte Escola de Engenharia da UFMG

3 À minha família pela paciência. 2

4 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO Delimitação do Tema e Relevância da Pesquisa Objetivos REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Introdução Aspectos Gerais Adições Minerais Classificação das Pozolanas Materiais Pozolânicos Durabilidade do Concreto Processos Químicos de Hidratação do Cimento Hidratação dos Silicatos (C 3 S e βc 2 S) Hidratação dos Aluminatos (C 3 A e C 4 AF) Reação Pozolânica Manifestações Físicas e Químicas da Reação Pozolânica Atividade Pozolânica Ensaios Pozolanas Naturais Uso das Pozolanas Naturais Origem e Classificação Tipos Vidro Vulcânico Tufo Vulcânico Sílica Opalina Ativação Térmica de Pozolanas Naturais Propriedades do Concreto Contendo Pozolanas Naturais Tempo de Pega Exsudação Calor de Hidratação Resistência Durabilidade ao Ataque por Sulfatos

5 Resistência à Expansão Álcali-Sílica Retração por Secagem Pozolanas Artificiais Cinza de Casca de Arroz - CCA Considerações Gerais A Casca de Arroz e os Métodos de Obtenção da CCA Processo de Combustão Tratamentos Químico-Térmicos da Casca de Arroz Tratamento da Casca de Arroz por Ataque Microbiológico Características da Cinza de Casca de Arroz Composição Química Características Mineralógicas Cor das Cinzas de Casca de Arroz Características Físicas Características Microestruturais Tratamentos da Cinza de Casca de Arroz Tratamento Térmico Tratamento Físico Pozolanicidade da Cinza de Casca de Arroz Metacaulim Histórico Considerações Gerais Caulim Obtenção do Metacaulim Classificação do Metacaulim Reatividade do Metacaulim e o Efeito Pozolânico Métodos para Caracterização do Metacaulim Caracterização Química Caracterização Física Influência nas Propriedades de Misturas de Cimento Portland Sílica Ativa Considerações Gerais Obtenção da Sílica Ativa Classificação

6 Características Físicas e Químicas Dosagem da Sílica Ativa Efeito da Sílica Ativa na Microestrutura do Concreto Influência da Sílica Ativa nas Propriedades do Concreto Cinza Volante Considerações Gerais Obtenção da Cinza Volante Classificação das Cinzas Volantes Características Físicas e Químicas Características Físicas Características Químicas Influência da Cinza Volante no Concreto Concreto no Estado Fresco Concreto no Estado Endurecido CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1: Representação esquemática das noções de teoria da percolação Figura 2.2: Estágios do processo de hidratação Figura 2.3: Mudanças no conteúdo de hidróxido de cálcio durante a hidratação de um cimento Portland pozolânico Figura 2.4: Difratograma de raios X do material diatomáceo Figura 2.5: Aspectos morfológicos do material diatomáceo Figura 2.6: Detalhes morfológicos do material diatomáceo Figura 2.7: Arenito conglomerático silicificado (A) e arenito opalífero (B) da Formação Itaqueri. Calcedônia secundária preenche fraturamento da massa opalina em B. Torre da Embratel, estrada Ulisses Guimarães, em Itaqueri da Serra, São Paulo Figura 2.8: Difratograma de raios-x obtido para amostra total de arenito opalino (amostra TM-100), mostrando uma banda de material amorfo no intervalo 2θ entre 20 a 24º Figura 2.9: Fotomicrografias de arenito opalino - chert - (amostra TM-101), mostrando cimento opalino isótropo. (A) polarizadores paralelos; (B) polarizadores cruzados. O lado menor da foto corresponde a 0,85 mm Figura 2.10: Imagens obtidas ao microscópio eletrônico de varredura. (A) Aspecto geral das formas botrioidais da opala (amostra TM-101); (B) detalhe da imagem anterior Figura 2.11: Micrografia eletrônica de varredura da cinza de casca de arroz Figura 2.12: Micrografias de cinza de casca de arroz (a) produzida em forno comum; (b) produzida em leito fluidizado Figura 2.13: Efeito das condições de queima e do teor de carbono presente na reatividade da CCA Figura 2.14: Variação do Índice de Atividade Pozolânica com o tempo de moagem Figura 2.15: Micrografia da cinza de casca de arroz: (a) 15 minutos de moagem; (b) 20 horas de moagem Figura 2.16: Demanda de água no ensaio de pozolanicidade Figura 2.17: Resistência à compressão de argamassas contendo metacaulim e sílica ativa Figura 2.18: Resistência à compressão de concretos com metacaulinita Figura 2.19: Evolução da Expansão de prismas de concreto contendo metacaulim Figura 2.20: Análise por estereoscópio ótico da sílica ativa em forma de lama (10x) 6

8 Figura 2.21: Análise por estereoscópio ótico da sílica ativa em forma de lama (20x) Figura 2.22: Análise por estereoscópio ótico da sílica ativa condensada branca (10x) Figura 2.23: Análise por estereoscópio ótico da sílica ativa condensada branca (20x) Figura 2.24: Análise por estereoscópio ótico da sílica ativa condensada cinza (10x) Figura 2.25: Análise por estereoscópio ótico da sílica ativa condensada cinza (20x) Figura 2.26: Micrografia Eletrônica de Transmissão da Sílica Ativa Figura 2.27: Efeito microfiler da sílica ativa no concreto Figura 2.28: Efeito físico da sílica ativa no crescimento dos cristais de hidratação Figura 2.29: Estrutura de C-S-H denso num concreto com sílica ativa em torno do agregado. Nota-se a ausência de zona de transição entre a pasta e o agregado Figura 2.30: Atuação da sílica ativa na interface agregado-pasta dos concretos Figura 2.31: Cinzas Volantes Figura 2.32: Análise granulométrica comparativa de materiais típicos: cimento Portland, cinza volante de reduzido teor de cálcio, cinza volante de elevado teor de cálcio e sílica de fumo Figura 2.33: Efeito filer das cinzas volantes 7

9 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1: Exigências Químicas Tabela 2.2: Exigências Físicas Tabela 2.3: Óxidos compostos do clínquer e suas abreviações Tabela 2.4: Principais Características dos Produtos de hidratação do Cimento Portland Tabela 2.5: Classificação dos materiais pozolânicos quanto à condutividade Tabela 2.6: Classificação de materiais pozolânicos, conforme a sua atividade-tipo Tabela 2.7: Typical chemical analyses of some natural pozzolans Tabela 2.8: Composição química do material diatomáceo Tabela 2.9: Características do material diatomáceo Tabela 2.10: Componentes químicos de amostras representativas dos arenitos silicificados. Teor dos principais óxidos em % determinados pelo método ICP (ppc = perda ao fogo em %; n.a. = não analisado) Tabela 2.11: Resultados de ensaios para determinação do índice de atividade pozolânica em amostras de arenito opalino (1 - Amostra; 2 Massa específica (g.cm3); 3 Área específica (cm2.g-1); 4 Resíduo na peneira de 45 mm (%); 5 Quantidade de água (g); 6 Índice de atividade pozolânica com cimento - %) Tabela 2.12: Efeito das condições de queima nas propriedades da CCA Tabela 2.13: Composição Química das Amostras CCA obtidas com diferentes tratamentos, por diversos autores Tabela 2.14: Composição química de cinza da casca de arroz, segundo vários autores Tabela 2.15: Exemplos de Características Físicas da Cinza de Casca de Arroz Tabela 2.16: Propriedades físicas de CCA in natura e tratada termicamente (TT), quando submetidas à moagem por 2, 4, 6, 12, 18 e24 horas Tabela 2.17: Análises químicas das amostras de caulins (% em peso) Tabela 2.18: Composição química da argila caulinítica e do caulim Tabela 2.19: Classificação de Metacaulim de baixa, média e alta reatividade Tabela 2.20: Composição química típica de algumas sílicas ativa Tabela 2.21: Classificação da sílica em função da massa unitária Tabela 2.22: Características químicas da sílica ativa condensada (branca ou cinza) Tabela 2.23: Espessura da zona de transição (micrometro) Tabela 2.24: Superfície Específica das Cinzas Volantes 8

10 Tabela 2.25: Propriedades Físicas das Cinzas Volantes Tabela 2.26: Propriedades Físicas das Cinzas Nacionais (Portugal) Tabela 2.27: Análise química média das cinzas volantes da Usina Termelétrica de Candiota-RS 9

11 LISTA DE NOTAÇÕES, ABREVIATURAS ABCP ABNT ACI ASE ASTM BET CA CaO Ca(OH) 2 CCA CO 2 CSH ou C-S-H DSC DTA MEV RBC TGA Associação Brasileira de Cimento Portland Associação Brasileira de Normas Técnicas American Concrete Institute Área Superficial Específica American Society for Testing and Materials (Brunauer, Emmett, and Teller) Adsorção de Nitrogênio Casca de Arroz Óxido de Cálcio Hidróxido de Cálcio Cinza de Casca de Arroz Dióxido de Carbono Silicato de Cálcio Hidratado Calorimetria Diferencial de Varredura Análise Termo-Diferencial Microscopia Eletrônica de Varredura Resíduo do Beneficiamento do Caulim Análise Termo-Gravimétrica 10

12 RESUMO A utilização de pozolanas para a produção de concretos e argamassas não é assunto novo. Numa breve análise histórica, pode-se observar que o emprego de materiais pozolânicos, sob certos aspectos, se mostra cíclico. Gregos e Romanos utilizaram a pozolana como material de construção em épocas e locais diferentes. Atualmente a engenharia está em um novo ciclo no que diz respeito ao uso desse material, com estudos sendo divulgados por diversos pesquisadores, especialmente porque o mercado se faz cada vez mais exigente, principalmente em relação à durabilidade das construções. Além disso, em determinados aspectos o cimento Portland comum apresenta deficiências, ou insuficiências, para atender necessidades específicas da construção civil. Nesse sentido, o uso de pozolanas em adição ao cimento pode suprir tais necessidades, conferindo certas características aos materiais de base cimentícia. Dessa forma, o principal objetivo deste trabalho foi estudar as características dos principais materiais pozolânicos utilizados atualmente, ou que estejam sendo pesquisados, bem como os processos vinculados aos mesmos, necessários a uma compreensão mais abrangente. Foram consideradas as pozolanas artificiais (cinza de casca de arroz, metacaulim, cinza volante e sílica ativa), e as pozolanas naturais. Foram analisados inicialmente os processos químicos que envolvem a hidratação do cimento e sua relação com as reações pozolânicas. Em seguida, foram abordados diversos aspectos que envolvem um material pozolânico, relacionados à origem, classificação, processos de obtenção e tratamento, caracterização físico-química e mineralógica, ensaios, reações envolvidas, entre outros. Foram estudadas também as propriedades de concretos e argamassas com adição de pozolanas, e os aspectos relacionados, através da análise de estudos de caso. 11

13 1. INTRODUÇÃO 1.1 Delimitação do Tema e Relevância da Pesquisa A utilização de pozolanas para a produção de concretos e argamassas não é assunto recente. A partir de uma breve análise histórica, a respeito da evolução da construção, observa-se que, sob certos aspectos, o uso desses materiais é cíclico, vindo desde os povos Gregos e Romanos. Hoje a engenharia vive um novo ciclo no que diz respeito ao uso desse material, especialmente porque o mercado consumidor se faz cada vez mais exigente com relação à aplicação de materiais mais duráveis. A conjugação do aço com o concreto de cimento Portland possibilita a construção de estruturas com formas variadas e nos mais diversos locais, sujeitas a condições ambientais distintas. Em função das solicitações mecânicas e do ambiente ao qual estão expostas, as estruturas de concreto devem ser projetadas e executadas para manter condições mínimas de segurança, estabilidade e funcionalidade durante um tempo de vida útil, sem custos não previstos de manutenção e de reparos. De acordo com MEHTA (1994) apud VIEIRA et al. (1997), uma longa vida útil é considerada sinônimo de durabilidade. O comitê 201 do ACI (1991) define durabilidade do concreto de cimento Portland como sua capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração; ou seja, o concreto durável deve conservar sua forma original, qualidade e capacidade de uso quando exposto ao seu meio ambiente. No entanto, apesar de o concreto ser o material de construção mais utilizado no mundo e apresentar muitas vantagens como material estrutural, inúmeros problemas têm sido detectados com relação à sua durabilidade. Nos últimos anos, diversos estudos vêm sendo realizados sobre patologias de concretos e a deterioração prematura das 12

14 edificações, podendo citar como exemplos os levantamentos realizados no Brasil por ANDRADE (1997), NICE (1996) e ARANHA (1994), apud VIEIRA et al. (1997). Neste contexto, a utilização de pozolanas nos concretos de cimento Portland têm apresentado inúmeros benefícios às suas propriedades, tanto em relação à reologia no estado fresco quanto ao comportamento mecânico e de durabilidade no estado endurecido. Além disso, a substituição parcial do cimento por pozolana implica na economia de energia e na redução do custo de fabricação do cimento. Isto aumenta o período de exploração das jazidas de calcário e argila e, conseqüentemente, o período de produção da fábrica de cimento. Além disso, há um aumento da capacidade de produção sem necessidade de novos investimentos. Portanto, o conhecimento a respeito dos materiais pozolânicos (naturais e artificiais), no que diz respeito às suas características físicas, químicas, mineralógicas, processos de obtenção, e o seu comportamento quando adicionados a concretos e argamassas, tornase relevante, tendo em vista os benefícios que estes materiais podem proporcionar. 1.2 Objetivos Geral Estudo das pozolanas artificiais (sílica ativa, cinza de casca de arroz, cinza volante e metacaulim) e pozolanas naturais. Específicos - Estudar a origem, classificação, e os processos de obtenção das pozolanas naturais e artificiais definidas; - Estudar suas características químicas, físicas e mineralógicas, e as reações que ocorrem quando adicionadas a materiais de base cimentícia; 13

15 - Estudar o comportamento de materiais cimentícios (concretos e argamassas), com utilização (adição ou substituição parcial do cimento) de pozolanas, no estado fresco e endurecido. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Introdução Pozolana é um material natural ou artificial que contém sílica em forma reativa. Numa definição mais formal segundo a NBR 12653/1992, a exemplo da definição dada pela American Society for Testing and Materials (ASTM), em sua norma C , pozolanas são materiais silicosos ou silicoaluminosos que, por si sós, possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente divididos e na presença da água, reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente para formar compostos com propriedades aglomerantes. Os primeiros sinais da utilização de pozolanas foram observados em construções Gregas e Romanas, aproximadamente 2000 anos a.c.. Segundo LEA (1971) apud MEHTA (1987), existem evidências de estruturas Minoanas na Ilha de Creta, construídas entre a.C., contendo fragmentos de cerâmica (argila calcinada) em argamassas. Já os romanos descobriram que, misturando uma cinza vulcânica encontrada nas proximidades do monte Vesúvio (Itália) chamada pozolana com cal hidratada (que entra em proporção variável, de 25% a 45%), obtinham um aglomerante que endurecia sob a água (KAEFER, 1998). Porém com o advento do cimento portland no século 19, o cimento pozolânico (ou mais corretamente cal-pozolana) deixou de ser utilizado na fabricação de concreto estrutural (MEHTA, 1987), pois o cimento portland endurece e adquire resistência a uma taxa mais elevada. Este é composto principalmente por silicatos os quais, quando hidratados, produzem silicatos de cálcio hidratados (C-S-H), responsáveis pela resistência do concreto, e hidróxido de cálcio (Ca(OH) 2 ), que não possui características cimentícias. 14

16 Assim sendo, a principal propriedade de uma pozolana é a sua capacidade de reagir e se combinar com o hidróxido de cálcio, formando compostos estáveis de poder aglomerante, tais como: silicatos e aluminatos de cálcio hidratados. Dessa forma, em compostos a base de cimento Portland, o hidróxido de cálcio liberado pela hidratação dos silicatos, reage com a pozolana, utilizada como substituição parcial do cimento, resultando em uma produção extra de silicatos de cálcio hidratados, que são produtos mais estáveis do cimento hidratado (OLIVEIRA e BARBOSA, 2006). As pozolanas são normalmente utilizadas de duas formas: como substituição parcial do cimento ou como adição em teores variáveis em relação à massa ou volume do cimento, conforme (SILVEIRA, 1996) apud SANTOS (2006). Porém, independentemente de como a pozolana é utilizada, a reação pozolânica e os benefícios associados são os mesmos (MEHTA, 1987). Porém, deve-se considerar que cada material possui suas características próprias, o que proporciona resultados (valores) diferentes. 2.2 Aspectos Gerais Adições Minerais Adições minerais são materiais com propriedades cimentantes (ou pozolânicas), que são adicionados ao concreto em quantidades variáveis em relação à massa de cimento. Podem ser empregadas de duas formas: como substituição parcial do cimento ou como adição em teores variáveis em relação à massa ou volume do cimento. (SILVEIRA, 1996, apud SANTOS, 2006) Classificação das Pozolanas 15

17 A NBR 12653/1992 classifica os materiais pozolânicos segundo três classes (Calsse N, Classe C e Classe E). Essa classificação é em função da sua origem, requisitos químicos e físicos estabelecidos nesta mesma Norma. Os materiais pozolânicos da Classe N são as pozolanas naturais e artificiais que obedecem aos requisitos aplicáveis na NBR 12653/1992, como certos materiais vulcânicos de caráter petrográfico ácido, cherts silicosos, terras diatomáceas e argilas calcinadas. Os da Classe C são as cinzas volantes produzidas pela queima de carvão mineral em usinas termoelétricas, que obedecem também aos requisitos aplicáveis nesta NBR. Por último o material da Classe E é qualquer pozolana cujos requisitos diferem das classes anteriores, conforme estabelecido na mesma NBR (NBR 12653/1992). Ainda, segundo a mesma NBR, os materiais pozolânicos devem estar em conformidade com as exigências químicas e físicas estabelecidas respectivamente nas Tabelas 2.1 e 2.2. Tabela 2.1: Exigências Químicas Propriedades Classes de material pozolânico N C E SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3, % mín SO 3, % máx Teor de umidade, % máx Perda ao fogo, % máx Álcalis disponíveis em Na 2 O, % máx. 1,5 1,5 1,5 Fonte: NBR 12653/1992 Tabela 2.2: Exigências Físicas Propriedades Classes de material pozolânico N C E Material retido na peneira 45µm, % máx Índice de atividade pozolânica: com cimento aos 28 dias, em relação ao 75 controle, % mín com o cal aos 7 dias, em Mpa água requerida, % máx Fonte: NBR 12653/

18 2.2.3 Materiais Pozolânicos Os materiais pozolânicos podem ser divididos em naturais e artificiais (NBR 12653/1992; MONTANHEIRO et al., 2002a; entre outros). Pozolanas naturais são aquelas cuja origem é vulcânica, geralmente de caráter petrográfico ácido ( 65% de SiO 2 ) ou de origem sedimentar com atividade pozolânica. Já as pozolanas artificiais são materiais resultantes de processos industriais ou provenientes de tratamento térmico com atividade pozolânica (NBR 12653/1992), e podem ser divididas em argilas calcinadas, cinzas volantes e outros materiais. No caso das pozolanas naturais, por serem definidas como sendo materiais de origem vulcânica ou sedimentar com atividade pozolânica, sua abrangência, segundo MONTANHEIRO et al. (2002a), dá margem a controvérsias quanto à classificação de certos tipos de pozolanas, como das argilas calcinadas que, segundo alguns autores, são dadas como naturais e, segundo outros, como artificiais. O ponto crucial da questão está em classificar uma rocha cujas propriedades pozolânicas são realçadas com o tratamento térmico. MALQUORI (1960), MASSAZZA (1976), ABNT (1991) e KITSOPOULOS & DUNHAM (1996), apud MONTANHEIRO et al. (2002a), entre outros, classificam como pozolanas naturais todas as rochas portadoras de atividade pozolânica natural. Por outro lado, MIELENZ et al. (1951), MEHTA (1987) e ACI (1994), apud MONTANHEIRO et al. (2002a), entre outros autores, admitem como pozolanas naturais também os produtos da calcinação dessas rochas. Sendo assim, no âmbito deste trabalho, será adotado o que define a NBR 12653/1992, que considera as argilas calcinadas como pozolanas artificiais. Apesar disso, independente de sua classificação, existe um consenso quanto a sua definição, que segundo a mesma NBR, são materiais provenientes da calcinação de certas argilas submetidas a temperaturas, em geral, entre 500 C e 900 C, de modo a garantir a sua reatividade com o hidróxido de cálcio. Já as cinzas volantes, definidas como pozolanas artificiais, são materiais finamente divididos que resultam da combustão de carvão pulverizado ou granulado com atividade pozolânica (NBR 12653/1992). Ainda, de acordo com a mesma norma, outros materiais 17

19 são as pozolanas não-tradicionais, tais como: escórias siderúrgicas ácidas, cinzas de materiais vegetais, rejeito de carvão mineral. De acordo com GUEDERT (1989) apud SANTOS (2006), o uso de pozolanas em adição ao cimento confere ao concreto e argamassa características como: - menor calor de hidratação, pela troca de reações exotérmicas (hidratação do cimento), por reações atérmicas (pozolânicas); - melhor resistência ao ataque ácido em função da estabilização do hidróxido de cálcio oriundo da hidratação do clínquer Portland e à formação um C-S-H com menor relação CaO/SiO 2 de menor basicidade; - maior durabilidade, contribuindo para a inibição da reação álcali-agregado e diminuição do diâmetro dos poros da pasta hidratada, reduzindo o ataque do material por substâncias externas como cloretos e sulfatos. Além disso, a substituição parcial do cimento por pozolana implica ainda na economia de energia e na redução do custo de fabricação do cimento, o que aumenta o período de exploração das jazidas de calcário e argila e, conseqüentemente, o período de produção da fábrica de cimento. Além disso, há um aumento da capacidade de produção sem necessidade de novos investimentos (SANTOS, 2006). Os materiais pozolânicos são energeticamente mais econômicos que o clínquer do cimento Portland, tendo ainda implicações ecológicas, pois contribuem para um melhor aproveitamento dos resíduos industriais poluidores, como é caso das cinzas volantes transportadas pelos gases de exaustão das termelétricas, e da microssílica oriunda das indústrias de ferro-silício e silício metálico (ZAMPIERI, 1989) apud (OLIVEIRA, BARBOSA, 2006), e até mesmo os resíduos de cerâmica moída e resíduos agrícolas como a casca de arroz. MEHTA (1987) destaca ainda, entre outras vantagens da utilização de pozolanas em concretos com cimento Portland, o aumento da trabalhabilidade do material, aumento da resistência à fissuração devido à redução da reação álcali-agregado, e maior impermeabilidade. Dessa forma, ao se tornar menos permeável, sua durabilidade tende a aumentar. 18

20 Entretanto, segundo SANTOS (2006), é preciso evidenciar que, mesmo com as vantagens acima citadas, oriundas da utilização de pozolanas junto ao cimento portland, o uso do material apresenta também algumas desvantagens. Exemplo disso é a exigência do uso de aditivos redutores de água em função do aumento da demanda de água nas misturas e a necessidade de cura adequada para que a reação pozolânica aconteça em sua plenitude, como no caso da cinza volante. Além disso, com a substituição de parte do cimento por pozolana, os concretos passam a ter menores resistências iniciais, em função das reações pozolânicas serem mais lentas Durabilidade do Concreto Abandonou-se recentemente a idéia de que concreto resistente é concreto durável. A resistência de um material, segundo METHA e MONTEIRO (1994) apud SANTOS (2006), é a capacidade de este resistir às tensões impostas sem ruptura. Um concreto com elevada relação água/cimento pode atender às solicitações de projeto, em termos de resistência à compressão. Por outro lado, pode possivelmente apresentar prejuízo em relação à sua durabilidade, em função da porosidade e, muitas vezes, permeabilidade elevada. Assim, a permeabilidade precede a durabilidade. Concretos pouco permeáveis serão mais duráveis do que aqueles onde a permeabilidade é maior (SANTOS, 2006). De acordo com o comitê 201 do ACI, durabilidade do concreto de cimento Portland é definida como a sua capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração, isto é, o concreto durável conservará a sua forma original, qualidade e capacidade de utilização quando exposto a determinado meio ambiente. (LEVY, 2001) A durabilidade está diretamente relacionada com a degradação sofrida pelo material. As causas de degradação do concreto são classificadas, segundo MEHTA e GERWICH (1982), apud Santos (2006) em químicas e físicas. As causas físicas podem ser divididas em: - desgaste superficial devido à abrasão, erosão ou cavitação; 19

21 - fissuração devido a gradientes de temperatura e umidade, pressão de cristalização de sais nos poros, carregamento estrutural e exposição a extremos de temperatura tais como congelamento e fogo. Já as causas químicas de deterioração são divididas em: - hidrólise dos componentes da pasta de cimento por água pura; - trocas iônicas entre fluidos agressivos e a pasta de cimento; - reações causadoras de produtos expansíveis, tais como corrosão da armadura no concreto, expansão por sulfato e reação álcali-agregado. Segundo CÁNOVAS (1988), apud SANTOS (2006), a deterioração química do concreto está associada à presença e ação da água. Assim, a facilidade de ingresso e movimentação da água no concreto, os mecanismos de transporte de líquidos e gases no interior do material, bem como sua estrutura de poros, são os principais parâmetros a se considerar na determinação da intensidade dos processos de degradação química, segundo SANTOS (2006). A porosidade do concreto ocorre de uma forma natural, devido à impossibilidade de preencher todo o seu volume com sólidos. Segundo BRANDÃO e PINHEIRO (1999), sua porosidade é medida não só pelo volume de vazios na massa endurecida, mas também pelo tipo, tamanho e distribuição desses poros. De acordo com SANTOS (2006), dependendo de como esta estrutura de poros está formada e havendo conexão entre vazios existentes, surgirá, então, um material permeável, sujeito à movimentação de líquidos e gases no seu interior. A permeabilidade, segundo SANTOS (2006), definida como a taxa de fluxo de fluidos através da estrutura de poros do concreto, embora esteja diretamente ligada à porosidade, depende também de outros fatores como: o tamanho dos poros, da distribuição dos mesmos e da interconexão entre eles no concreto. Um conjunto de poros pode ser considerado impermeável se, devido ao tamanho reduzido, não houver possibilidade de passagem de fluidos. Assim como, ocorrendo a continuidade na estrutura de poros e a interconexão entre eles, resulta em uma maior possibilidade de acesso da água. 20

22 Além disso, de acordo com BRANDÃO e PINHEIRO (1999), todos os fatores que afetam a porosidade do concreto interferem também na sua permeabilidade e capacidade de absorção e, portanto, na sua resistência ao ataque químico. Dentre estes fatores, destacam-se: relação água/cimento; quantidade, composição e finura do cimento; quantidade, forma e dimensões dos agregados; grau de hidratação do cimento; aderência entre a pasta e o agregado; presença e quantidade de adições e de aditivos; qualidade da execução etc. Portanto, com vistas à durabilidade do concreto, devem ser tomadas providências para garantir baixo índice de permeabilidade. Juntamente com uma execução cuidadosa do concreto, a adoção de baixa relação água-cimento e de um certo teor mínimo de cimento na dosagem são as medidas mais eficazes para este fim, pois garantem alta densidade para o concreto (BRANDÃO E PINHEIRO, 1999). Além dessas medidas, a utilização de cimentos pozolânicos e de alto forno também contribui para a redução da permeabilidade Processos Químicos de Hidratação do Cimento O conhecimento acerca dos compostos químicos do cimento, dos processos químicos que ocorrem durante a sua hidratação, bem como os compostos resultantes, é necessário na medida em que se pretende compreender o processo de reação dos materiais pozolânicos, quando utilizados junto ao cimento. O cimento Portland consiste de vários compostos de cálcio, mas que são expressos em termos de óxidos dos elementos presentes, como resultado de análises químicas. Os óxidos são expressos segundo suas abreviações, conforme a Tabela

23 Tabela 2.3: Óxidos compostos do clínquer e suas abreviações Fonte: METHA E MONTEIRO (1994) apud PERUZZI (2002) Os constituintes fundamentais do cimento Portland são: a cal (CaO), a sílica (SiO 2 ), a alumina (Al 2 O 3 ), o óxido de ferro (Fe 2 O 3 ), uma certa quantidade de magnésia (MgO) e uma pequena porcentagem de anidrido sulfúrico (SO 3 ), que é adicionado após a calcinação para retardar o tempo de pega do produto, [...]. (PERUZZI, 2002). Ainda, segundo o mesmo autor, outros componentes estão presentes em menores quantidades, como: impurezas, óxidos de sódio (Na 2 O), óxido de potássio (K 2 O), óxido de titânio (TiO 2 ) e outras substâncias de menor importância. CARVALHO (2002) define o C 3 S, βc 2 S, C 3 A e C 4 AF como os compostos mais importantes do cimento Portland, sendo que, segundo FARIA (2004), os silicatos de cálcio compõem a sua maior porcentagem. Segundo NEVILLE (1997) apud PERUZZI (2002), o Silicato Tricálcico (C 3 S), conhecido também como Alita, é normalmente preponderante, aparecendo como pequenos grãos equidimensionais incolores, compondo entre 60% e 67% do cimento Portland. Sua hidratação inicia-se em poucas horas, apresenta desprendimento de calor médio, e é o maior responsável pela resistência mecânica nas primeiras idades nos concretos e argamassas. Também de acordo com NEVILLE (1997) apud PERUZZI (2002), o Beta Silicato Dicálcico (βc 2 S), também conhecido como Belita, apresenta grãos arredondados, geralmente 22

24 geminados, comparecendo usualmente entre 17% e 25% na composição do cimento Portland. Sua hidratação ocorre lentamente, apresentando baixo despreendimento de calor, sendo responsável pela resistência mecânica nas idades mais avançadas. Ainda, segundo NEVILLE (1997) apud PERUZZI (2002), o terceiro composto é o Aluminato de Cálcio (C 3 A), conhecido como Aluminato. Forma cristais retangulares, aparecendo entre 3% e 8% na composição do cimento Portland. Sua hidratação é extremamente rápida, cristalizando em poucos minutos, contribuindo especialmente para a resistência mecânica ao primeiro dia. Apresenta elevado despreendimento de calor, e não promove aumento da resistência em idades posteriores. Além disso, quando presente em forma cristalina, é o responsável pela rapidez da pega, mas que pode ser controlado com a adição de sulfato de cálcio. Por último, de acordo com NEVILLE (1997) apud PERUZZI (2002), o Ferroaluminato de Cálcio (C 4 AF) é uma solução sólida, cuja composição varia entre C 2 F e C 6 A 2 F, e compõe entre 0,5% e 0,6% do cimento Portland. Sua hidratação é rápida, mas não tão intensa quanto o C 3 A, apresentando médio desprendimento de calor, contribuindo muito pouco para a resistência mecânica nas primeiras idades. Os demais compostos (MgO, SO 3 e os álcalis), segundo PERUZZI (2002), aparecem em proporções de respectivamente, 0,5% a 4%, 2% a 3,5%, e 0,3% a 1,2%. A seguir apresenta-se uma revisão dos processos químicos de hidratação do cimento Portland, baseado principalmente nos trabalhos de CARVALHO (2002) e FARIA (2004). A hidratação do cimento Portland pode ser analisada, de acordo com CARVALHO (2002), como a soma das reações dos vários compostos individuais do cimento, que ocorrem simultaneamente. Com a introdução de água, os componentes do cimento começam a se hidratar, formando compostos que, em sua maioria, são silicatos de cálcio hidratado (CSH). Estes começam a formar uma rede microestrutural coesiva, se desenvolvendo com o aumento do número de hidratos. Segundo ACKER (1988) apud FARIA (2004), esta rede é constituída pela ligação mecânica entre os grãos, que aparecem inicialmente de maneira aleatória e isolada. Depois se inicia a formação de subconjuntos contínuos de grãos ligados mecanicamente (amas), que por fim se juntam formando um caminho contínuo. O limiar de percolação 23

25 pode ser definido como o aparecimento deste primeiro caminho contínuo que atravessa o conjunto, conforme Figura 2.1. Figura 2.1: Representação esquemática das noções de teoria da percolação (ACKER, 1988 apud FARIA, 2004) A evolução das reações de hidratação está diretamente relacionada à evolução das propriedades do material como módulo de elasticidade, resistência, fluência, retração, etc., evolução esta que pode ser denominada pelo termo envelhecimento do concreto. (FARIA, 2004). Essas reações de hidratação são um processo exotérmico, e podem ser subdivididas em cinco estágios em relação ao tempo, como é mostrado na Figura 2.2. Os estágios são descritos abaixo, segundo FARIA (2004). 24

26 Figura 2.2: Estágios do processo de hidratação (FARIA, 2004) Nos primeiros instantes (15 a 20 minutos), estágio I, o cimento começa a ser dissolvido na água formando uma suspensão de íons, dentre os quais o Al 3+ reage instantaneamente com o gesso e a água do sistema, liberando uma grande quantidade e calor, promovendo o primeiro pico exotérmico. Desta reação resulta uma camada constituída por pequenas agulhas chamadas etringita. Quando os íons de cálcio e de hidróxido alcançam concentrações críticas, a cristalização de Silicato de Cálcio Hidratado (C S H) e de Hidróxido de Cálcio (CH) começa. Este advento é seguido pelo estágio II (2 a 4 horas), chamado período dormente ou de indução, onde o cimento ainda permanece plástico. A etringita continua sendo formada enquanto houver gesso na forma de íons SO 4 2 na solução. A dissolução dos minerais do cimento é concluída, aumentando a concentração de íons na solução. O hidróxido de cálcio cristaliza da solução, e o C S H se desenvolve na superfície do C 3 S, formando uma cobertura. A reação se transforma em difusão controlada, com o aumento de espessura dessa cobertura e do tempo que a água leva para penetrar na mesma. O C 2 S hidrata a uma taxa mais lenta porque é um componente menos reativo. Por isso se nota uma baixa liberação de calor neste estágio. Com o desaparecimento do SO 2 4 na solução vem a instabilidade da camada de etringita, causando sua desintegração e dando fim ao período dormente. O estágio III (4 a 8 horas) é marcado pela concentração crítica de íons e a conseqüente retomada das vigorosas reações. A taxa máxima de reação acontece nesta fase, 25

27 promovendo uma forte liberação de calor que dá origem ao segundo pico exotérmico. A pega chega ao final e o endurecimento se inicia. Após o segundo pico exotérmico, ocorre a conversão da etringita em monossulfato pela sua reação com os íons Al 3+ não reagidos, consolidando o estágio IV (8 a 12 horas). Os íons Al 3+ remanescentes reagem formando novos hidratos que, juntamente com os hidratos precipitados dos íons Ca 2+, formam uma proteção em torno do grão de cimento, impedindo o contato da água livre com a sua parte não hidratada. Inicia-se, assim, o último estágio, o estágio V (12 a 24 horas), também chamado controle de difusão. No processo de hidratação do cimento Portland, de acordo com PERUZZI (2002), os principais produtos (fases sólidas principais) geralmente presentes na pasta são: Silicato de Cálcio Hidratado (C-S-H), a Portlandita Ca(OH) 2 (ou CH), e os Sulfoaluminatos. Suas quantidades, formas e características principais estão apresentadas na Tabela 2.4. Tabela 2.4: Principais Características dos Produtos de hidratação do Cimento Portland Observa-se ainda a presença de grãos anidros do clínquer, que estão em um intervalo de 1µm a 50µm. Fonte: MEHTA E MONTEIRO (1994) apud PERUZZI (2002) Segundo FARIA et al. (2004), a reação de hidratação do cimento é geralmente apresentada de forma simplificada (e unificada) como: 26

28 cimento + H CSH + CH + calor, onde: CSH representa os hidratos de silicato de cálcio hidratado e CH o hidróxido de cálcio ou Portlandita. Entretanto, a reação de hidratação é uma composição de diversas reações, apresentadas abaixo: C 3 S +H CSH+ CH+ calor / C 2 S +H CSH+ CH+ calor / C 3 A + CSH 2 +H AFt + calor / C 4 AF + CSH 2 +H AFt + CH+FH 3 + calor / C 3 A + Aft + H Afm + CH + FH 3 / C 4 AF + Aft + H Afm + CH + FH 3, sendo AFt a etringita e AFm o monossulfato. No entanto, o processo de hidratação dos silicatos e aluminatos merece destaque, por serem os componentes mais importantes do cimento, segundo CARVALHO (2002). A seguir uma descrição do processo de hidratação desses componentes Hidratação dos Silicatos (C 3 S e βc 2 S) Segundo CARVALHO (2002), ao entrarem em contato com a água, o C 3 S e o βc 2 S produzem silicatos de cálcio hidratado (C-S-H), com estruturas similares, porém com variações significativas quanto à relação cálcio/sílica e ao teor de água quimicamente combinada. Considerando que a estrutura do composto determina sua propriedade, as variações dos teores de cálcio/sílica e de água terão pequeno efeito sobre as características físicas do C 3 S e do βc 2 S. Conforme afirma FARIA (2004), as reações de hidratação dos dois silicatos de cálcio, que compõem a maior porcentagem do cimento Portland, são bastante semelhantes, diferindo apenas na taxa de reação, onde no C 2 S apresenta-se mais baixa que no C 3 S. Pode-se considerar então que a hidratação do C 3 S domina o processo exotérmico de hidratação, quando a composição química do cimento é similar à do cimento Portland comum, onde a fração de C 3 S chega perto de 50%. A estrutura do C-S-H, resultado da hidratação dos silicatos, de acordo com CARVALHO (2002), é pouco cristalina, formando um sólido poroso. Sua composição química é variável, e depende de fatores como a relação água/cimento, temperatura e idade de 27

29 hidratação. Para a hidratação completa dos silicatos, a sua composição aproximada é C 3 S 2 H 3. As reações freqüentemente utilizadas para expressar a hidratação dos Silicatos, segundo CARVALHO (2002), são: 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH 2βC 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH De acordo com o mesmo autor, cálculos estequiométricos concluem que a hidratação do C 3 S produz 61% de C 3 S 2 H 3 e 39% de hidróxido de cálcio, enquanto a hidratação do βc 2 S gera 82% de C 3 S 2 H 3 e 18% de hidróxido de cálcio. Observa-se ainda que o βc 2 S desenvolve uma taxa de evolução de calor menor que o C 3 S, e promove ganhos de resistência a longo prazo. Em relação à durabilidade, segundo CARVALHO (2002), cimentos com menores quantidades de hidróxido de cálcio são mais resistentes a ambientes com águas ácidas e sulfáticas, portanto cimentos Portland com maiores teores de βc 2 S serão mais duráveis. A hidratação completa do C 3 S e do βc 2 S exige respectivamente 24 e 21% de água, onde o βc 2 S se hidrata a uma velocidade menor que o C 3 S Hidratação dos Aluminatos (C 3 A e C 4 AF) De acordo com CARVALHO (2002), a reação do C 3 A com a água é imediata, ocorrendo rapidamente a formação de hidratos cristalinos como: C 3 AH 6, C 4 AH 9, C 2 AH 8. Ocorre ainda a liberação de uma grande quantidade de calor, e perda de trabalhabilidade da mistura tornando-a imprópria ao uso. Porém, para retardar esse último efeito, adiciona-se uma pequena quantidade de gipsita. Segundo o mesmo autor, os produtos formados pela hidratação dos aluminatos são estruturalmente semelhantes, sendo que a reatividade do C 4 AF é mais lenta que a do C 3 A. Entretanto, com o aumento do teor de alumina e redução da temperatura resultante da hidratação, sua reatividade (C 4 AF) aumenta. 28

30 A gipsita reage com o C 3 A formando um mineral chamado etringita (C 6 AS 3 H 32 ). A etringita cristaliza-se como pequenas agulhas prismáticas na superfície do C 3 A, formando assim uma barreira, reduzindo a velocidade de hidratação do mesmo. Posteriormente ela se transforma em monosulfatoaluminato de cálcio hidratado (monosulfato), devido à diminuição da concentração de sulfatos na mistura, e aumento do teor de aluminatos. O monosulfato apresenta-se em forma de placas hexagonais delgadas. (CARVALHO, 2002). De acordo com FARIA (2004), nas primeiras idades da reação, a formação de etringita é muito rápida, mas a sua taxa diminui à medida que o restante de C 3 A e C 4 AF se torna coberto pelo produto formado. A etringita, segundo CARVALHO (2002), é o primeiro hidrato a se cristalizar, devido à elevada relação sulfato/aluminato inicialmente. Desta forma, pode-se dizer que a etringita contribui para o enrijecimento, pega e desenvolvimento da resistência inicial Reação Pozolânica A NBR 12653/1992 estabelece, dentre outras exigências, que para um material ser classificado como pozolânico, a quantidade de SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 deve ser de no mínimo 70% para materiais das Classes N e C, e de pelo menos 50% para dos da Classe E, já definidos anteriormente. Portanto assume-se que, adicionando ao cimento um material pozolânico, cujos óxidos SiO 2, Al 2 O 3 e Fe 2 O 3 estão presentes em estado amorfo ou com sua estrutura cristalina fraca, em presença de água e à temperatura ambiente, estes óxidos reagem com o hidróxido de cálcio (produzido pela hidratação dos silicatos do cimento Portland) formando compostos que possuem propriedades aglomerantes. Segundo MALQUORI (1960) apud MONTANHEIRO et al. (2003), a reação pozolânica se desencadeia porque a sílica e a alumina são vulneráveis ao hidróxido de cálcio, devido à fraqueza e instabilidade de suas ligações estruturais no material original, como é o caso do vidro vulcânico ou das argilas calcinadas. 29

31 De acordo com MEHTA (1987), exceto para zeólitas, que desenvolvem suas propriedades cimentícias com a cal por mecanismo de troca de base, a reação pozolânica ocorre devido à reação entre a cal (básica) e os óxidos (ácidos) da pozolana, que são os maiores responsáveis pela melhora das características técnicas no concreto. A principal reação pozolânica envolve a formação de silicato de cálcio hidratado (CSH), similar ao produzido pela hidratação dos silicatos de cálcios do cimento Portland, como o C 3 S. As reações podem ser descritas como: C 3 S + H 2 O CSH + CH (hidratação do cimento Portland) CH + S + H 2 O CSH (reação pozolânica) onde: C = CaO, S = SiO 2, H = H 2 O O hidróxido de cálcio, CH, necessário à reação pozolânica, é gerado juntamente com o silicato de cálcio hidratado, C-S-H, através das reações de hidratação do silicato tricálcico (C 3 S), e silicato dicálcico (C 2 S), presentes no cimento Portland. Segundo NEVILLE (1975), MEHTA e MONTEIRO (1993) apud SOUZA, 2004, o C-S-H não tem composição fixa e é responsável pela resistência do cimento, enquanto o CH influencia na durabilidade da pasta, principalmente sujeita a meios ácidos. Conforme afirma RICHARDSON (2000) apud SOUZA (2004), o C-S-H resultante da hidratação do cimento apresenta relação Ca/Si em torno de 1,7 a 1,8, variando pouco com a idade. Em função da adição de uma material pozolânico (por exemplo a microssílica material empregado pelo autor no teor de 20%), o CH resultante da hidratação é rapidamente consumido e a razão entre Ca/Si do C-S-H cai para 0,7 a 0,8, possivelmente como resultado da nucleação, que faz diminuir a quantidade de íons Ca 2+ disponíveis na hidratação. MITCHELL et al. (1998) apud SOUZA (2004) observou que as partículas de microssílica permanecem na pasta mesmo após 180 dias de hidratação. Na parte interna destas partículas foi constatado um elevado teor de Si em relação ao Ca, Si/Ca=3, enquanto que nas regiões periféricas a proporção é menor, Si/Ca=0,5. Admite-se portanto que a reação pozolânica ocorra na superfície das partículas do material pozolânico, formando uma película de C-S-H que impede da reação pozolânica prosseguir, no interior das partículas, com a mesma dinâmica com que ocorre na superfície. 30

32 Figura 2.3: Mudanças no conteúdo de hidróxido de cálcio durante a hidratação de um cimento Portland pozolânico (LEA, 1970 apud MEHTA, 1987) A reação pozolânica, segundo MEHTA (1987), ocorre de forma lenta, assim como a taxa de desenvolvimento de resistência e o calor de hidratação associado a essa reação. Por outro lado, a hidratação do C 3 S do cimento Portland é rápida, e portanto a taxa de desenvolvimento da resistência e o calor de hidratação são altos. Nota-se ainda que a reação de hidratação do cimento produz hidróxido de cálcio, enquanto a reação pozolânica consome. Este processo pode ser observado através do gráfico da Figura 2.3. De acordo com MASSAZZA (1993, 1998) apud SOUZA (2004), o clínquer e a pozolana apresentam processos de reação muito diferentes, cada um reagindo em diferentes estágios da hidratação. A reação pozolânica tem início entre 7 e 15 dias após a mistura, quando a hidratação do cimento se apresenta já em estado avançado. Assim, as reações do clínquer e da pozolana podem ser investigadas separadamente, sendo consideradas as influências mútuas dos dois processos. Segundo MASSAZZA (1998) e TAYLOR (1992), apud SOUZA (2004), depois de decorrido um dia, a hidratação do cimento com incorporação de aditivo mineral envolve unicamente o clínquer, podendo-se observar que as partículas da adição comportam-se como regiões de nucleação para o crescimento dos produtos de hidratação. Em estágios mais avançados, a superfície externa destas partículas parece alterada, dando início ao seu consumo. Primeiramente as partículas são recobertas por uma fina camada de composição diversa à suas. Gradualmente, esta camada passa a ser substituída por agulhas de C-S-H que crescem perpendicularmente à superfície. MASSAZZA (1992, 1998) apud SOUZA (2004), ressalta ainda que os produtos de hidratação de um sistema cal/aditivo mineral são bastante similares àqueles 31

33 resultantes da hidratação do cimento Portland, ocorrendo variação mais na quantidade que na natureza das fases. Segundo MEHTA (1987), a diferença essencial entre a reação pozolânica, e as reações que envolvem a hidratação do cimento Portland isoladamente, não esta na composição de seus produtos da hidratação, mas na taxa na qual eles são formados Manifestações Físicas e Químicas da Reação Pozolânica Ao se hidratar uma mistura de cimento Portland com adição de pozolana, ocorre um decréscimo gradual com o tempo do teor de hidróxido de cálcio livre, em função do progresso da reação pozolânica. MEHTA (1987) exemplifica este comportamento em relação a uma pasta de cimento Portland de referência. O teor de hidróxido de cálcio livre, em uma pasta de cimento hidratada com um ano, contendo 10%, 20% ou 30% de Santorin earth, ficou em 13%, 11,2% e 8,4% respectivamente, que pode ser comparado com o teor de 16,2% de CH presente na pasta de cimento Portland de referência. Essa diferença mostra que na mistura contendo 30% de Santorin earth, até 25% do CH disponível foram consumidos pela reação pozolânica. Ou seja, se comparado à pasta de cimento Portland hidratada, a correspondente com adição de pozolana contém menos hidróxido de cálcio e mais CSH. Além disso, como sugerido por MASSAZZA e COSTA (1979) apud MEHTA (1987), a relação entre CaO e SiO 2 no CSH presente em uma pasta de cimento Portland hidratada contendo material pozolânico, é inferior à relação presente no CSH de uma pasta sem a pozolana. Isto pode parcialmente contribuir para a maior resistência química da mistura contendo pozolana. Segundo MEHTA (1987), vários pesquisadores confirmam que, em vez da manifestação química, a manifestação física da reação pozolânica, a qual envolve o refinamento dos poros da pasta de cimento, é provavelmente mais importante para o aumento da durabilidade química e resistência mecânica. Uma análise da distribuição do tamanho dos poros em uma amostra, em diferentes idades, segundo faixas de tamanho, evidencia 32

34 que poros maiores estão associados com baixas resistências e alta permeabilidade. Observa-se ainda uma redução significativa da permeabilidade em cimentos contendo 20% ou 30% de pozolana (na idade de um ano), quando o processo de refinamento dos poros foi essencialmente completado, como resultado da formação do principal produto da reação pozolânica (CH + S CSH) Atividade Pozolânica De acordo com COOK (1986a) apud SOUZA (2004), a atividade pozolânica pode ser classificada em termos de propriedades químicas, físicas e mecânicas, sendo observado que os resultados dos diferentes métodos têm pouca correlação. Os métodos mecânicos expressam a atividade pozolânica em termos da resistência à compressão, embora seja bem estabelecido que o consumo de Ca(OH) 2 não tem relação com resistência. Ainda como desvantagem, deve-se considerar que o ganho de resistência em misturas de cal ou cimento dá-se mais lentamente com a incorporação de aditivos minerais. Quimicamente, as pozolanas podem ser classificadas através da determinação da cal consumida. Já a classificação física se dá através de ensaios de difração de raios-x, onde é possível determinar as fases cristalinas da sílica, e através de termogravimetria, que permite calcular a quantidade de cal na mistura. Usualmente os efeitos dos aditivos minerais em cimentos são avaliados com base no consumo da portlandita, Ca(OH) 2. Entretanto, o progresso da hidratação destes cimentos não deve ser avaliado unicamente em termos da quantidade de Ca(OH) 2. Em pastas de cimento, a portlandita é consumida em decorrência de pelo menos três fenômenos distintos: aceleração da hidrólise dos silicatos de cálcio do clínquer, reação pozolânica e modificação na composição dos produtos de hidratação. Deve-se considerar ainda que nos cimentos com aditivos, a formação de C-S-H devido à hidrólise da cal é diferente do C-S-H obtido da hidratação dos componentes C 2 S e C 3 S do clínquer, principalmente devido às diferentes condições de formação. (MASSAZZA 1993, 1998 apud SOUZA, 2004). Dessa forma, avaliar a qualidade da pozolana baseando-se unicamente no consumo de portlandita pode dar origem a conclusões equivocadas. Uma vez que a reação pozolânica 33