Semantic Anchoring

São apresentados os resultados através dos métodos diretos para análise da pozolanicidade.

4.1.1 Técnica de difração de raios-X

Foram realizadas análises de difratometria nas pastas de referência (sem CBC) e nas pastas contendo CBC (séries CBC-A e CBC-B). Estas amostras foram analisadas após 28, 63 e 91 dias de cura submersa por meio de difratometria de raios-X, que permitiram identificar as fases hidratadas formadas, bem como, observar o possível consumo da portlandita pelas reações com as cinzas do bagaço de cana-de-açúcar. De acordo com Hoppe Filho et al. (2017a), é possível observar nas posições (2θ) as características de cada fase através dos seus picos, incremento ou diminuição de suas intensidades. As demais análises com todos os matérias utilizados na pesquisa (CBC-A, CBC-B, CV, MET e SIL) encontram-se descritos no apêndice B.

De acordo com a Figura 10 (a), para todas as amostras aos 63 dias se observou um incremento na posição 34º (2θ), sendo atribuído ao pico principal da portlandita que é observado nesse incremento para todas as amostras. Sendo assim, essa hipótese de tal incremento da intensidade dos picos pode ocorrer devido à hidratação do cimento, atribuído principalmente às fases dissolvidas alita e belita com suas respectivas posições 32° e 33° (Figura 32), com geração da portlandita na posição 34º (2θ). Por outro lado, aos 91 dias as pastas contendo as cinzas (séries CBC-A e CBC-B) obtiveram uma menor contagem de sua intensidade em relação a suas idades iniciais; enquanto que a pasta de referência se manteve quase que constante em suas contagens ao longo tempo de cura. Portanto é possível admitir a hipótese para essa menor contagem ser atribuída ao consumo da portlandita nas pastas das séries CBC-A e CBC-B, esses resultados corroboram os resultados obtidos por Cordeiro (2006), Cordeiro (2009), Sales (2010) e Nunes (2013). Neste caso particular, poderia ser atribuído à reação pozolânica que ocorre devido à presença da sílica amorfa nas CBC. O consumo da portlandita foi evidenciado nas

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termoanálises (Figura 12), onde foi quantificada. As amostras com 15% de adição CBC-A obtiveram perda ao longo do tempo de maneira discreta e a adição de 15% de CBC-B obteve perdas significativas.

Figura 10 – Difratogramas de raio X, (a) posição 34° (2θ); (b) posição 27° à 36º (2θ)

Fonte: O autor (2019)

De acordo com a Figura 10 (b), é observado um deslocamento na linha de base na posição de 27º a 36º (2θ) atribuído à hipótese da formação do gel amorfo (C-S-H) para todas as amostras. Ao longo do tempo de hidratação da pasta esse halo amorfo tem deslocamentos discretos em sua linha de base para todas as amostras. Vale destacar que as amostras contendo 15% de adição de cimento por cinza (séries CBC-A e CBC-B) apresentam um pequeno incremento em sua linha de base. Sendo assim, é observado que na linha de base aos 28 dias as

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amostras contendo a cinza CBC-A e de referência, apresentaram de forma visual um deslocamento constante muito próximo em seus resultados, corroborando os resultados das análises termogravimétricas com água quimicamente combinada (Figura 12) e resistência à compressão aos 28 dias (Figura 20), demonstrado a seguir. Para as amostras CBC-B os deslocamentos da linha de base aos 28 dias obtiveram um discreto incremento demostrado na Figura 10 (b), sendo observado também e apresentando tal incremento na técnica termogravimétrica a seguir (Figura 12 e Tabela 14). Aos 63 e 91 dias as amostras de referência obtiveram incrementos discretos entre si, se mantendo muito próxima a constância, porém as amostras com as cinzas obtiveram incrementos significativos entre si de acordo com a Figura 10 (b), corroborando as demais análises observadas na Figura 12 e Tabela 14. Tais resultados também foram observados por Gobbi et. al. (2010a), Gobbi et. al (2010b), Hoppe Filho et. al (2017a) e Hoppe Filho (2017b).

4.1.2 Análise termogravimétrica

Pesquisas desenvolvidas por DWECK et al. (2000) utilizando análises termogravimétricas em pastas de cimento Portland, demonstraram que é possível se determinar o teor de água quimicamente combinada de todos os compostos hidratados no evento térmico variando entre 50°C até a temperatura final de decomposição da portlandita. Sendo assim, foram realizadas análises através das termoanálises nas pastas de referência (sem CBC) e nas pastas contendo CBC (séries CBC-A e CBC-B). Estas amostras foram analisadas após 28, 63 e 91 dias de cura, por meio da termogravimetria, identificando as fases hidratadas formadas, bem como observar o possível consumo da Portlandita pelas reações com as cinzas do bagaço de cana-de-açúcar. De acordo com Hoppe Filho et al. (2017a) é possível observar nos eventos térmicos as características de cada fase. Os demais resultados com todas as amostras das pastas com 15% de adição, estão descritas no apêndice B.

De acordo com a Figura 11, pode-se observar as perdas de massas ocorridas em seus respectivos eventos térmicos; em especial ao evento térmico destacado, acontecendo entre 400ºC e 450ºC com a decomposição da portlandita. Desta forma, a termogravimetria foi a técnica analítica utilizada neste estudo para acompanhar as possíveis reações pozolânica das pastas de cimento contendo 15% de adição das cinzas (CBC-A e CBC-B).

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Figura 11 – Análise termogravimétrica (TG/DTG) das pastas aos 28, 63 e 91 dias

Fonte: O autor (2019)

Através das transformações estruturais endotérmicas ΔH>0 e exotérmicas ΔH<0 é possível executar uma análise quantitativa de acordo com Hoppe Filho (2008). Sendo assim, foram feitas análises nas pastas aos 28, 63 e 91 dias através dos cálculos estequiométricos e quantificando os teores de compostos hidratados formados, o teor de portlandita remanescente na matriz hidratada e o teor de carbonato de cálcio.

A Figura 10 apresenta o resultado da análise termogravimétrica das pastas, 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), os quais

foram quantificados através das Equações de 10 a 15. A Tabela 14 mostra os resultados após os cálculos estequiométricos dos compostos hidratados analisados.

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Tabela 14 – Perdas de massa, quantidade de (AQC, Ca(OH)2, CaCO3real e massa residual)

Pasta Cura AQC

(%)

H2O(%)

(Perda de massa) Ca(OH)2

CO2 (%)

(Perda de massa) CaCO3real

Massa Residual Cimento CP V - ARI 28 dias 10,69 3,26 17,28 3,91 2,56 73,46 CBC – A 10,28 1,89 25,00 10,69 19,30 73,12 CBC - B 10,73 1,90 21,42 8,66 14,68 72,85

Pasta Cura AQC

(%)

H2O(%)

(Perda de massa) Ca(OH)2

CO2 (%)

(Perda de massa) CaCO3real

Massa Residual Cimento CP V - ARI 63 dias 10,70 3,61 19,48 4,30 3,31 71,03 CBC – A 13,11 3,59 25,29 5,26 7,23 71,84 CBC - B 10,96 2,80 18,37 3,87 3,80 75,74

Pasta Cura AQC

(%)

H2O(%)

(Perda de massa) Ca(OH)2

CO2 (%)

(Perda de massa) CaCO3real

Massa Residual Cimento CP V - ARI 91 dias 10,83 2,49 24,86 11,75 17,70 68,10 CBC – A 13,11 1,69 23,54 10,62 24,14 68,59 CBC - B 11,67 1,85 17,66 6,59 9,97 72,66 Fonte: O autor (2019)

Figura 12 – Teor de água quimicamente combinada (AQC) e portlandita [Ca(OH)2]

Fonte: O autor (2019)

Segundo Hoppe Filho et al. (2017a), a evolução da hidratação do cimento proporciona um crescente incremento na fase da portlandita [Ca(OH)2], bem como no teor de água

quimicamente combinada (AQC) devido à hidratação das fases anidras C3A, C3S, C2S e C4AF,

como perceptível nas amostras de referência de acordo com a Tabela 14 e Figura 12. Na análises dos teores de compostos hidratados (AQC) para as amostras de referência não se percebe nenhuma evolução significativa, pois os resultados se mantiveram quase constantes. Ao analisar

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o evento que acontece entre 400ºC e 450ºC poderá ser atribuído a hipótese da decomposição da portlandita (Ca(OH)2) na Figura 12, já que houve uma evolução no incremento da portlandita

para as amostras de referência (CPV –ARI). Já para a análises do teor de carbonato de cálcio em seu respectivo evento, aos 91 dias houve um aumento significativo descrito na Tabela 14 demonstrando que poderá ter ocorrido a hipótese da carbonatação da amostra, sendo atribuído esse fato a outras fontes geradoras. Nas análises dos teores de compostos hidratados (AQC) para as amostras (CBC-A e CBC-B) observa-se um incremento nesses compostos ao longo do tempo descrito na Figura 12, de forma discreta mas bastante perceptível. Em relação ao teor de portlandita [Ca(OH)2], as amostras contendo 15% de cinza tornaram-se bastante expressivos

em termos quantitativos para ambas as amostras. Podendo assim sugerir a hipótese de que as cinzas tiveram como atuação principal a nucleação, sendo fonte geradora de portlandita. Por outro lado, se é observado a evolução do (AQC) e o consumo do [Ca(OH)2] torna-se perceptível

de acordo com a Figura 12. Essa tendência sugere a hipótese de que houve reações pozolânicas das amostras na pasta.

Com bases nestes resultados pode-se supor que as cinzas (CBC-A e CBC-B) podem ter atuado por meio da reação pozolânica no refinamento da microestrutura, devido ao fato dos cristais de C-S-H secundário diminuírem o diâmetro médio dos poros da matriz cimentícia conforme demostrado por Cordeiro (2006), Duart (2008), Cordeiro (2009), Hoppe Filho et. al (2017a) e Hoppe Filho et. al (2017b), porém não de maneira expressiva e singular e sim associada ao efeito filler.

A Figura 12 mostra o teor de água quimicamente combinada (AQC) e o teor de portlandita nas pastas estudadas a 91 dias de hidratação, obtidas por termogravimetria. Ambas têm relação com a hidratação do cimento Portland e são influenciadas pela ocorrência da reação pozolânica na pasta de cimento.

O aumento no teor de AQC e a redução do teor de portlandita das séries com cinza de bagaço de cana-de-açúcar em relação à série de referência, indicam que as adições apresentaram maior quantidade de C-S-H e que isso ocorreu em decorrência do consumo de portlandita típico da reação pozolânica. Isso corrobora os dados obtidos por difração de raio X mostrados na Figura 10 a, sendo um indicador da capacidade pozolânica das duas amostras de cinza de bagaço de cana-de-açúcar deste estudo.

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4.1.3 Determinação da pozolânlicidade pelo método Chapelle modificado

Segundo as pesquisas desenvolvida por Hoppe Filho et al. (2017a) utilizando o método Chapelle modificado e de acordo com a NBR 15895 (2010), o ensaio avalia a cinética da reação pozolânica no sistema pozolana/cal. Ainda de acordo com Hoppe Filho (2017a) a cinética desta reação depende da área superficial específica da pozolana. Ao iniciar o ensaio e durante as reações químicas nas amostras, a fração vítrea das amostras são gradativamente solubilizadas pelas ações dos íons hidroxila, os quais reagem com os íons de cálcio para as precipitações dos hidratos (HOPPE FILHO, 2008). No entanto, de acordo com os resultados apresentados na Figura 13 há a indicação de que a CBC-A apresenta o valor inferior ao mínimo de índice de atividade pozolânica sugerido por Raverdy et. al. (1980). Por outro lado, as cinzas CBC-B apresentam os resultados acima do valor mínimo de índice de atividade pozolânica, porém muito próximo desse valor mínimo. Sendo assim, é possível concluir que o aumento da atividade pozolânica está associado com a quantidade de material amorfo levando em consideração as demais amostras que contém uma quantidade elevada de material amorfo, e a área superficial específica das amostras, conforme apresentado no item 3.1.1 – Caracterização dos materiais – técnica de difração de raio x, além da mudança do quartzo-α para o quartzo-β.

Figura 13 – Ensaio de Chapelle modificado para avaliação da pozolanicidade

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Vale destacar que a NBR 15895 (2010) não define o valor mínimo para o ICa(OH)2

através do ensaio de Chapelle, porém a Norma Francesa NF P 18-513:2010 traz o valor mínimo de atividade pozolânica de 700 mg de Ca(OH)2/g de pozolana, o que indica que as amostras

CBC-A, CBC-B e CV não se enquadram como material pozolânico para este teste e conforme sugerido por Raverdy et. al. (1980) como valor mínimo 330 mg de Ca(OH)2/g, o qual a única

amostra que não se enquadraria seria a CBC-A. Existindo a possibilidade de que os valores abaixo do mínimo estabelecidos por Raverdy et. al (1980) nas amostras CBC-A, podem estar relacionados com as suas respectivas temperaturas de calcinação, devido a influência direta nas reações pozolânicas quando essas temperaturas de calcinação são diferentes de 600 ºC de acordo com Ribeiro e Morelli (2014).