Mineralogia e mecanismos de ativação e reação das pozolanas de argilas calcinadas

• Autor(a) principal: Zampieri, Valdir Aparecido
• Data de Publicação: 1989
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44135/tde-15092015-145928/
• topic: Argilas; Mineralogia; Not available.; Pozolanas

A incorporação de materiais pozolânicos ao cimento portland vem assumindo importância crescente na atualidade, permitindo uma redução no seu consumo energético de fabricação e a obtenção de produtos com características tecnológicas diferenciadas, superiores em alguns aspectos aos próprios cimentos não aditivados. A distribuição restrita das cinzas volantes e das pozolanas naturais, aliada à vasta ocorrência de jazimentos argilosos, faz da ativação térmica de argilas uma das opções mais interessantes para a obtenção de pozolanas em nosso país. O presente estudo procura sintetizar parte dos conhecimentos desenvolvidos no campo das pozolanas de argilas calcinadas, bem como contribuir para um melhor conhecimento dos mecanismos de ativação e reação desses materiais. Para este propósito, realizaram-se estudos experimentais visando acompanhar as modificações mineralógicas que ocorrem em diferentes argilominerais, quando submetidos a aquecimento controlado, com posterior caracterização dos materiais calcinados quanto à atividade pozolânica. Atenção especial é dedicada ao reconhecimento e à análise das fases geradas a partir da reação pozolânica envolvendo argilas calcinadas e hidróxido de cálcio e, adicionalmente, ao estudo dos fatores que controlam a qualidade e reatividade dessas pozolanas. A ativação térmica promove a perda da água de cristalização dos argilominerais e a formação de um material atomicamente desarranjado, com alto grau de desordem cristalina. O desenvolvimento das propriedades pozolânicas dos materiais argilosos é função, principalmente, da natureza e conteúdo do argilomineral presente, das condições de calcinação e da finura do produto. A atividade pozolânica desses materiais está também limitada pelo conteúdo de fases inertes que ocorrem associadas, como por exemplo o quartzo. As reações pozolânicas envolvendo argilas ativadas termicamente e o hidróxido de cálcio são, em essência, reações de dissolução e formação de novas fases. No meio fortemente alcalino, característico das misturas contendo hidróxido de cálcio, os argilominerais ativados termicamente encontram-se em forte desequilíbrio físico-químico, proporcionando, a nível de superfície das partículas, a dissolução do alumínio e do silício. Numa etapa posterior, e em função da grande disponibilidade de cálcio desse meio, observa-se a formação de aluminatos (carboaluminato e \'C IND.4\'A\'H IND.13\'), silicatos (gel de C-S-H) e alumino-silicatos de cálcio hidratados (\'C IND.2\'AS\'H IND.8\' - gehlenita hidratada). Sob condições de cura acelerada (55 \'GRAUS\' C) pode-se reconhecer a presença de outro aluminato cálcico hidratado (\'C IND.3\'A\'H IND.6\'). A proporção e a seqüência de formação dessas fases dependem da reatividade e do quimismo da pozolana, do tempo de reação e da proporção pozolana/cal adotada. Com o prosseguimento da reação, os produtos que inicialmente ocorrem como uma película sobre as partículas argilosas começam a se desenvolver também nos espaços vazios da amostra, possibilitando um ganho crescente de resistência mecânica. O C-S-H e a gahlenita hidratada aparecem como os principais responsáveis pelo aumento de resistência mecânica das misturas de argila calcinada e hidróxido de cálcio. Os estudos desenvolvidos permitem concluir, também, que as argilas cauliníticas mal cristalizadas são aquelas mais propícias à fabricação de pozolana. A reatividade dos argilominerais cauliníticos está intimamente relacionada com a geração de metacaulinita. As argilas esmectíticas evidenciam um ganho pouco acentuado de reatividade quando ativadas termicamente. A baixa reatividade dos argilominerais esmectíticos dioctaédricos decorre, aparentemente, da manutenção parcial de suas estruturas, mesmo quando esses materiais são calcinados a temperaturas relativamente elevadas. O aspecto expansivo na hidratação e a tonalidade avermelhada do material, após calcinação, constituem igualmente aspectos indesejáveis do ponto de vista tecnológico. As argilas aluminosas, constituídas de misturas de argilominerais cauliníticos e gibsita, mostram-se bastante adequadas ao processo de ativação térmica, possibilitando a obtenção de um material com atividade pozolânica considerável. O maior conteúdo de A\'l IND.2\'\'O IND.3\' dessas argilas confere-lhes entretanto uma maior refratariedade, deslocando o seu ótimo de reatividade para temperaturas mais elevadas. As gibsitas revelam-se totalmente inadequadas para fabricação de pozolanas, tendo em vista as significativas expansões e as baixas resistências mecânicas observadas. Tal fato evidencia, por outro lado, que o teor de Si\'O IND.2\' reativo é de grande importância para o desempenho mecânico das pozolanas. Finalizando, vale ressaltar que além de propiciarem uma visão mais detalhada dos mecanismos de ativação e reação das pozolanas de argilas, os resultados obtidos nesta pesquisa permitem uma seleção mais criteriosa dos materiais argilosos empregados para essa finalidade e, também uma otimização de suas reatividades.