Diversity Evolution
1.2 Domain Specific Modelling Languages
Objetivando a identificação das fases hidratadas formadas e de possíveis consumos de outras fases (fase da Portlandita), foram confeccionadas pastas à base de cimento Portland sem adição de materiais (referência) e com adição (15%) dos materiais estudados. As proporções dos materiais utilizados na produção das amostras para esta análise (fases hidratadas) são apresentadas na Tabela 10.
Segundo Taylor (1998), essas observações na formação das fases, bem como observação do consumo de outras, seguem como parâmetro para a hipótese das possíveis reações pozolânicas dos materiais adicionados, onde são avaliadas qualitativamente tais reações. De acordo com Hoppe Filho et al. (2017a) é possível observar nas posições (2θ) características de cada fase, em seus picos característicos, o incremento ou diminuição de suas intensidades, sendo essa avaliação classificada como qualitativa.
Para análise das fases hidratadas, através da difratometria de raio X nas pastas referenciais (REF), ou seja, sem nenhum tipo de adição e com teores de 15% de adição em massa dos materiais (CBC-A, CBC-B, CV, MET e SIL) foram respeitados intervalos de tempo em sua hidratação, pois segundo Hoppe Filho (2008) as reações pozolânicas acontecem lentamente. Sendo assim, foram analisadas após intervalos de tempo de cura submersa de 28, 63, e 91 dias.
Empregando a técnica de difração de raios-X é possível a observação e identificação das fases hidratadas formadas, bem como o consumo da portlandita pelos materiais adicionados, por meio de sua fase e posição em 34º (2θ) características.
Tabela 10 – Proporção dos materiais utilizados na produção das pastas
Materiais Utilizados
Proporções Utilizadas
Cimento (g) Água (g) Materiais
Adicionados (g) Relação a/aglomerantes REF 20 9,60 --- 0,48 CBC-A 20 11,04 3 0,48 CBC-B 20 11,04 3 0,48 CV 20 11,04 3 0,48 MET 20 11,04 3 0,48 SIL 20 11,04 3 0,48 Fonte: O autor (2019)
Para preparação das amostras (pastas), se fez a mistura dos materiais secos manualmente em um recipiente e se adicionou em um misturador mecânico 1/3 da quantidade de água, logo
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após o intervalo de tempo de 30 segundos se adicionou o restante da água 2/3, dando continuidade no misturador por um intervalo de tempo de 1 minuto e meio. As amostras foram preparadas na UNICAP. As amostras após o preparo, foram adicionadas aos moldes e após 24h foram desmoldadas e adicionadas à cura submersa devidamente identificadas, de acordo com as Fotografias 26(a) e (b).
Fotografia 26 – Desmoldagem e identificação das amostras das pastas
Fonte: O autor (2019)
Segundo Taylor (1998), para análise cristalográfica, para o caso específico da pesquisa, é recomendado que o material analisado esteja seco e na granulometria mínima adequada, ou seja, peneira #200 (0,075 mm). Sendo assim, esta técnica e recomendação foram empregadas na análise das pastas, utilizando o método do pó de acordo com Cordeiro (2009). Na preparação das amostras para o ensaio propriamente dito, as amostras são trituradas com almofariz e pistilo em porcelana (Fotografia 27), sendo utilizado uma alíquota da amostra em aproximadamente 1,0 grama do material passante na peneira 0,075mm, de acordo com as Fotografias 28 (a) e (b).
Fotografia 27 – Trituração das amostras com almofariz e pistilo em porcelana
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Fotografia 28 – Material utilizado passante na peneira de abertura #200
Fonte: O autor (2019)
Foi utilizado um difratômetro D8 Advance, Bruker, que contém um tubo de alvo de cobre, com comprimento de onda (λ) de 1,54060 Å, corrente de 10 mA e tensão de 30 kV.
Os ensaios foram realizados com a faixa de varredura (STEP) de 7º a 80º (2θ), tempo de 1s (segundos) e incremento 1º (grau), velocidade (Scan-Speed) passo angular de 0,02°/segundos e fenda divergente de 1º grau. As fases presentes nas amostras foram posteriormente identificadas com o auxílio do programa computacional X'Pert HighScore Plus, com base de dados centrada no sistema PDF (Powder Diffraction).
Estas pastas também foram submetidas a análises termogravimétricas com 28, 63 e 91 dias de cura submersas, com o objetivo de analisar a influência das adições na formação de fases das matrizes cimentícias.
3.2.2 Análise termogravimétrica
Objetivando subsidiar as análises da pesquisa, as amostras foram submetidas a análises termogravimétricas com 28, 63, e 91 dias de idade, sendo observada a influência das adições de 15% na formação de fases das matrizes cimentícias. Os produtos hidratados formados no processo de hidratação do cimento Portland e das possíveis reações pozolânicas, podem ser identificados através das técnicas de termoanálises através das suas respectivas composições químicas (MEHTA e MONTEIRO, 2014). Desta forma, a fim de avaliar a influência da utilização das adições na hidratação do cimento foram empregadas as análises térmicas, as quais permitiram identificar o teor de água quimicamente combinada dos hidratos e o possível consumo da portlandita, através das reações pozolânicas.
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Para análise termogravimétrica no caso específico da pesquisa, é recomendado que o material analisado esteja seco e na granulometria mínima adequada, peneira #200 (0,075mm). As análises foram conduzidas em equipamento de análise simultânea STA 449 F3 JUPITER NETZSCH. Equipamento disponível no Laboratório de Nanotecnologia do CETENE. As condições experimentais empregadas foram: atmosfera inerte (N2), fluxo máximo de 100
ml/min, faixa de aquecimento inicial de 30°C até 1000°C, com uma taxa de aquecimento de 10°C/min, massa aproximadamente em torno de 20 mg ± 0,5 e purga de 50 ºC/min. A partir das Equações de 10 a 15 foi calculado o teor de água quimicamente combinada (AQC) relacionada à formação de C-S-H e das fases aluminato hidratadas, o hidróxido de cálcio Ca(OH)2 e o teor
de carbonato de cálcio (CaCO3).
> = ? 5 100 10 ? = & ? 5 100 @ 11 / ?A B8/3 = ? − CD(5. 12 = / ?A B8/3 5 100 13 G = G +2+/3 − 14 Ca OH = >+ 15 Onde:
H2O = perda de água que acontece no evento térmico da decomposição da portlandita
A = massa molar da água H2O = (18)
PCO2 = perda de água que acontece no evento térmico da descarbonatação
B = massa molar do CO2 = (44)
Aprox. = 5% aproximadamente o conteúdo de carbonato presente no CP V ARI
C = massa molar do Ca(OH)2 = (74)
AQCtotal = perda de massa que ocorre no evento térmico variando de 100 a 600°C
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AQC = água quimicamente combinada
Ca(OH)2 = teor total de portlandita
CaCO3 = teor de carbonato de cálcio
3.2.3 Determinação da pozolanicidade pelo método Chapelle modificado
De acordo com a NBR 15895 (2010), para realização do método, primeiramente deve- se pesar 1g do material que se pretende avaliar “material pozolânico” (m2) e 2g de óxido de
cálcio (m3). Imediatamente em seguida deverão ser adicionados 250 mL de água destilada isenta
de CO2, medida em um balão volumétrico em um Erlemeyer aquecido a 90 ± 5°C, sob agitação
em um recipiente simultaneamente durante 16h (Fotografia 29).
Fotografia 29 – Amostras ensaiadas – Banho-maria digital, marca CienlaB
Fonte: O autor (2019)
Em paralelo ao ensaio com o material pozolânico, são realizados os mesmos procedimentos para a determinação do ensaio em branco contendo apenas óxido de cálcio, sob as mesmas condições. Esse resultado é utilizado como ponto de partida para a real quantidade de Ca2+ disponível em solução, pois irá descontar na titulação a quantidade de material que
precipita sob tais condições.
Em um terceiro momento, foram adicionados 250 mL de solução de sacarose ao Erlemeyer com material avaliado “material pozolânico” e óxido de cálcio, sendo esse agitado durante 15 minutos. Foi pipetado 50 mL desta solução e titulada com solução de hidróxido de cloro 0,1 M e usando 1 g/L de solução de fenolftaleína como indicador. O volume consumido na titulação foi anotado (V2). O mesmo procedimento foi realizado com o ensaio em branco,
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O índice de atividade pozolânica pelo método de Chapelle modificado poderá ser calculado de acordo com a Equação 16, correspondendo à quantidade de hidróxido de cálcio utilizado (em miligramas) por grama de material pozolânico.
6L/ MN O =
28 5 PA− P 5
$ 16
Onde:
ICa(OH)2 = índice de atividade pozolânica que corresponde ao teor de hidróxido de cálcio fixado
(mL)
M2 = massa do material pozolânico (g),
V2 = volume de HCl 0,1 M consumido no ensaio com solução da pozolana (mL)
V3 = volume de HCl 0,1 M consumido no ensaio com solução de referência, expresso em
mililitros (mL),
Fc = 1,32 - fator de correção do HCl para uma concentração de 0,1 M
Esta metodologia permite determinar a pozolanicidade dos materiais utilizados como adição mineral em função da taxa de reação, após um tempo pré-determinado, sendo a reação acelerada por elevação da temperatura, ou seja, uma determinada quantidade de material supostamente pozolânico e de CaO são colocados para reagir em banho-maria a aproximadamente 90 ± 5 ºC durante 16 horas. De acordo com Raverdy et. al. (1980), o material é considerado pozolânico se o consumo de óxido de cálcio for superior a 330 mg de CaO/g, valor que por estequiometria é equivalente a 436 mg de Ca(OH)2 por grama de pozolana. Na
presente pesquisa este método foi aplicado objetivando aferir a reatividade química, sendo avaliado o consumo de portlandita pelas CBC-A, CBC-B, CV, MET e SIL. Todo o procedimento foi realizado na UFPB.
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