Pozzolan - Pozzolan

Depósitos naturais de pozolana (cinza vulcânica) situados no sul da Califórnia, nos Estados Unidos

Pozolanas são uma ampla classe de materiais siliciosos e aluminosos que, por si próprios, possuem pouco ou nenhum valor cimentício, mas que irão, na forma finamente dividida e na presença de água, reagir quimicamente com o hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2 ) normalmente temperatura para formar compostos possuindo propriedades cimentícias. A quantificação da capacidade de uma pozolana de reagir com o hidróxido de cálcio e a água se dá pela medição de sua atividade pozolânica . Pozolanas são pozolanas naturais de origem vulcânica.

História

Misturas de cal calcinada e finamente moído, materiais aluminossilicatos ativos foram pioneiros e desenvolvidos como ligantes inorgânicos no mundo antigo. Vestígios arquitectónicos da civilização minóica em Creta têm mostrado evidências do uso combinado de cal apagada e adições de cacos de cerâmica finamente moídas para impermeáveis renderizações em banhos, cisternas e aquedutos. As evidências do uso deliberado de materiais vulcânicos, como cinzas vulcânicas ou tufos, pelos antigos gregos datam de pelo menos 500-400 aC, conforme descoberto na antiga cidade de Kameiros , Rodes . Nos séculos subsequentes, a prática se espalhou para o continente e foi finalmente adotada e desenvolvida pelos romanos . Os romanos usavam pedra-pomes e tufos vulcânicos encontrados em territórios vizinhos, os mais famosos encontrados em Pozzuoli (Nápoles), daí o nome pozolana, e em Segni (Lácio). Foi dada preferência a fontes naturais de pozolana, como trass alemão , mas resíduos de cerâmica triturada foram usados ​​com frequência quando depósitos naturais não estavam disponíveis localmente. A vida útil excepcional e as condições de preservação de alguns dos edifícios romanos mais famosos, como o Panteão ou o Pont du Gard, construídos com argamassa de cal pozolana e concreto, atestam tanto o excelente acabamento alcançado pelos engenheiros romanos quanto as propriedades duráveis ​​dos aglutinantes que eles usado.

Grande parte da habilidade prática e do conhecimento sobre o uso de pozolanas foi perdida com o declínio do Império Romano. A redescoberta das práticas arquitetônicas romanas, conforme descrito por Vitruvius em De architectura , também levou à reintrodução de ligantes de pozolana de cal. Particularmente, a resistência, durabilidade e capacidade hidráulica de endurecimento subaquático os tornaram materiais de construção populares durante o século XVI-XVIII. A invenção de outros cimentos de cal hidráulica e eventualmente do cimento Portland nos séculos 18 e 19 resultou em um declínio gradual do uso de ligantes de cal de pozolana, que desenvolvem resistência menos rapidamente.

Ao longo do século 20, o uso de pozolanas como adições (o termo técnico é "material cimentício suplementar", geralmente abreviado como "SCM") para misturas de concreto de cimento Portland tornou-se uma prática comum. Combinações de aspectos econômicos e técnicos e, cada vez mais, preocupações ambientais têm feito os chamados cimentos misturados, ou seja, cimentos que contêm quantidades consideráveis ​​de materiais cimentícios complementares (principalmente em torno de 20% em peso, mas mais de 80% em peso no alto-forno de Portland cimento de escória ), o tipo de cimento mais amplamente produzido e utilizado no início do século XXI.

Materiais Pozolânicos

A definição geral de uma pozolana abrange um grande número de materiais que variam amplamente em termos de origem, composição e propriedades. Os materiais naturais e artificiais (feitos pelo homem) apresentam atividade pozolânica e são usados ​​como materiais cimentícios complementares. Pozolanas artificiais podem ser produzidas deliberadamente, por exemplo, por ativação térmica de argilas de caulim para obter metacaulim , ou podem ser obtidas como resíduos ou subprodutos de processos de alta temperatura, como cinzas volantes da produção de eletricidade a carvão. As pozolanas mais comumente usadas hoje são subprodutos industriais, como cinza volante , sílica ativa da fundição de silício, metacaulim altamente reativo e resíduos de matéria orgânica queimada ricos em sílica, como cinza de casca de arroz . Seu uso foi firmemente estabelecido e regulamentado em muitos países. No entanto, o fornecimento de subprodutos pozolânicos de alta qualidade é limitado e muitas fontes locais já estão totalmente exploradas. As alternativas aos subprodutos pozolânicos estabelecidos encontram-se, por um lado, na expansão da gama de subprodutos industriais ou resíduos sociais considerados e, por outro lado, no aumento da utilização de pozolanas naturais.

As pozolanas naturais são abundantes em certos locais e são amplamente utilizadas como adição ao cimento Portland em países como Itália, Alemanha, Grécia e China. Cinzas vulcânicas e pedra - pomes amplamente compostas de vidro vulcânico são comumente usadas, assim como depósitos nos quais o vidro vulcânico foi alterado para zeólitas pela interação com águas alcalinas. Depósitos de origem sedimentar são menos comuns. Terras diatomáceas , formadas pelo acúmulo de microesqueletos de diatomáceas siliciosas , são uma fonte importante de material aqui.

Usar

Os benefícios do uso da pozolana em cimento e concreto são três. O primeiro é o ganho econômico obtido com a substituição de uma parte substancial do cimento Portland por pozolanas naturais ou subprodutos industriais mais baratos. Em segundo lugar, está a redução do custo ambiental do cimento misturado associado aos gases de efeito estufa emitidos durante a produção do cimento Portland. Uma terceira vantagem é a maior durabilidade do produto final.

A mistura de pozolanas com cimento Portland tem interferência limitada no processo de produção convencional e oferece a oportunidade de converter resíduos (por exemplo, cinzas volantes ) em materiais de construção duráveis.

Uma redução de 40 por cento do cimento Portland na mistura de concreto é geralmente viável quando substituído por uma combinação de materiais pozolânicos. Pozolanas podem ser usadas para controlar a configuração, aumentar a durabilidade, reduzir custos e reduzir a poluição sem reduzir significativamente a resistência à compressão final ou outras características de desempenho.

As propriedades dos cimentos misturados endurecidos estão fortemente relacionadas ao desenvolvimento da microestrutura do ligante, ou seja, à distribuição, tipo, forma e dimensões dos produtos de reação e dos poros. Os efeitos benéficos da adição de pozolana em termos de maior resistência à compressão, desempenho e maior durabilidade são atribuídos principalmente à reação pozolânica na qual o hidróxido de cálcio é consumido para produzir produtos de reação CSH e CAH adicionais . Esses produtos da reação pozolânica preenchem os poros e resultam em um refinamento da distribuição do tamanho dos poros ou da estrutura dos poros. Isso resulta em uma permeabilidade reduzida do aglutinante.

A contribuição da reação pozolânica para a resistência do cimento é geralmente desenvolvida em estágios posteriores de cura, dependendo da atividade pozolânica. Na grande maioria dos cimentos misturados, resistências iniciais inferiores podem ser observadas em comparação com o cimento Portland original. No entanto, especialmente no caso de pozolanas mais finas que o cimento Portland, a diminuição na resistência inicial é geralmente menor do que o que pode ser esperado com base no fator de diluição. Isso pode ser explicado pelo efeito filler, em que pequenos grãos de SCM preenchem o espaço entre as partículas de cimento, resultando em um ligante muito mais denso. A aceleração das reações de hidratação do cimento Portland também pode acomodar parcialmente a perda de resistência inicial.

O aumento da resistência química ao ingresso e ação nociva de soluções agressivas constitui uma das principais vantagens dos cimentos com mistura de pozolana. A durabilidade aprimorada dos ligantes com mistura de pozolana prolonga a vida útil das estruturas e reduz a necessidade cara e inconveniente de substituir a construção danificada.

Uma das principais razões para a durabilidade aumentada é o conteúdo reduzido de hidróxido de cálcio disponível para participar em reações expansivas deletérias induzidas por, por exemplo, ataque de sulfato . Além disso, a permeabilidade do aglutinante reduzida retarda a entrada de íons prejudiciais, como cloro ou carbonato. A reação pozolânica também pode reduzir o risco de reações expansivas álcali-sílica entre o cimento e os agregados, alterando a solução de poro do ligante. Reduzir a alcalinidade da solução e aumentar as concentrações de alumina diminui ou inibe fortemente a dissolução dos aluminossilicatos agregados.

Veja também

Referências

Citações
  1. ^ Mehta, PK (1987). "Pozolanas naturais: materiais de cimentação suplementares em concreto". Publicação especial CANMET . 86 : 1–33.
  2. ^ Snellings, R .; Mertens G .; Elsen J. (2012). “Materiais cimentícios suplementares”. Avaliações em Mineralogia e Geoquímica . 74 : 211–278. doi : 10.2138 / rmg.2012.74.6 .
  3. ^ Spence, RJS; Cook, DJ (1983). "Materiais de construção em países em desenvolvimento". Wiley and Sons, Londres. Citar diário requer |journal=( ajuda )
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  5. ^ Schneider, M .; Romer M .; Tschudin M .; Bolio C. (2011). “Produção sustentável de cimento - presente e futuro”. Pesquisa de cimento e concreto . 41 : 642–650. doi : 10.1016 / j.cemconres.2011.03.019 .
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Fontes gerais
  • Cook, DJ (1986). "Pozolanas naturais". In: Swamy RN, Editor (1986) Cement Replacement Materials , Surrey University Press, p. 200
  • McCann, AM (1994). "The Roman Port of Cosa" (273 aC), Scientific American, Ancient Cities , pp. 92-99, por Anna Marguerite McCann. Coberturas, concreto hidráulico, de "argamassa Pozzolana" e os 5 pilares, do porto de Cosa , do Farol do cais 5, diagramas e fotografias. Altura da cidade portuária: 100 aC.

links externos

  • Mídia relacionada à Pozzolana no Wikimedia Commons