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SOUZA, Paulo Sérgio Lima. Verificação da influência do uso de metacaulim de alta reatividade nas propriedades mecânicas do concreto de alta resistência. Orientação de Denise Carpena Coitinho Dal Molin.203fTese (Pós-Graduação em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.
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Resumo
Atualmente, tem-se cada vez mais adotado o uso de pozolanas de alta reatividade como ferramenta para a obtenção do concreto de alta resistência (CAR). As pozolanas de alta reatividade dividem-se em sílica ativa, cinza de casca de arroz e o metacaulim de alta reatividade (MCAR). O estudo focalizando o efeito da sílica ativa e cinza de casca de arroz no concreto já se encontra em estado adiantado, principalmente quando se refere à sílica ativa. Contudo, esta situação não se repete quando se focaliza o uso do MCAR, visto que o estudo em relação ao efeito deste material no concreto encontra-se em um estágio inicial, principalmente quando refere-se ao Brasil. O MCAR é oriundo do processo de calcinação em temperaturas entre 400ºC e 950ºC e posterior processo de moagem de argilas com altos teores de caulinita, como a argila caulinítica e o caulim. A elevada finura obtida no MCAR é o principal diferencial deste material em relação ao metacaulim. Além destas argilas, tem-se também buscado atualmente o uso de outros materiais, como os resíduos provenientes da indústria do papel, para a produção do MCAR. Esta nova opção, além do resultado técnico, ainda apresenta como vantagem o caráter ecológico decorrente do uso de um resíduo industrial. Assim sendo, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar o uso do MCAR, decorrente de resíduo industrial, nas propriedades mecânicas do concreto, mais especificamente na resistência à compressão, resistência à tração na compressão diametral, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson. Na realização deste trabalho variou-se os teores de substituições de MCAR, as relações água/cimento e as idades de rompimento dos corpos-de-prova. A metodologia baseou-se em ensaios laboratoriais e no uso de ferramentas estatísticas para validação dos resultados. Em paralelo realizou-se um estudo da microestrutura utilizando-se o microscópio eletrônico de varredura, a difração de raios-x, a análise termodiferencial e termogravimétrica, a titulometria e a porosimetria por intrusão de mercúrio, visando um melhor entendimento do comportamento obtido nos ensaios mecânicos. Com base nesses ensaios, foram propostas equações a partir dos parâmetros estudados, que indicaram, em todos os ensaios mecânicos realizados, melhorias decorrente do efeito pozolânico e filer do MCAR. A ratificação destes efeitos foi obtida nos ensaios realizados na microestrutura. Na comparação com os resultados relatados com o uso da cinza de casca de arroz e com a sílica ativa, obtidos em ensaios com metodologia e materiais semelhante, verificou-se um comportamento similar a estes materiais. Conclui-se com um resumo dos resultados obtidos neste trabalho que evidenciam claramente a possibilidade do uso do MCAR na produção do CAR.
Abstract
Nowadays, the use of pozzolans of high reactivity as a tool to gain the high resistance concrete (HRC) is more and more adopted. The pozzolans of high reactivity are divided in silica fume, rice husk ash and the high-reactivity metakaolin (HRM). Regarding the silica fume and the rice husk ash, the study focusing the effect of this material in the concrete is already in advanced state, mainly when it is referred to the silica fume. However, this situation doesn't repeat when the use of HRM is focused, due to the study related to the effect of this material in the concrete is in a inicial stage, mainly when it is referred to Brazil. HRM is originated from the calcination process in temperatures between 400ºC and 950ºC and after process of milling clays with high kaolinite content, as the clay kaolinite and the kaolin. The high fineness obtained in HRM is the main differential of this material in relation to the metakaolin. Besides these clays, other materials are also looked for, like the residues coming from the industry of the paper, for the production of HRM. This new option, besides the technical result, still presents as advantage the ecological character due to the use of an industrial residue. In such case, the main objective of this work was to evaluate the use of HRM, due to industrial residue, in the mechanical properties of the concrete, more specifically in the compressive strength, tensile splitting strength, flexural strength, modulus of elasticity and ratio Poissons. Doing this work, the content of substitutions of HRM was diversified, the water-to-cement ratio and the ages of breaking of the specimens. The used methodology was based on lab rehearsals and in the use of statistical tools to validate the results. Meanwhile a study of the microstructure being used the scanning electron microscopy (SEM) took place, the X-rays diffraction, the thermodifferencial and thermogravimetric analysis, the chemical titration analysis and the mercury intrusion porosimeter, seeking a better understanding of the behavior obtained in the mechanical rehearsals. Based in those rehearsals, equations were proposed to esteem the mechanical properties starting from the studied parameters. The study indicated that the use of HRM provides improvements in all the accomplished mechanical rehearsals, due to the effect pozzolanic and filer of this material. The ratification of these effects was obtained in the rehearsals accomplished in the microstructure. Compared to the results displayed with the use of the rice husk ash and with the silica fume, obtained in rehearsals with methodology and similar materials, a similar behavior was verified to these materials. It is concluded with a summary of the results obtained in this work that the possibility of the use of HRM clearly evident in the production of the concrete of high resistance.
