2.1.2.1 Generalidades
As pozolanas são obtidas de várias fontes e podem ser naturais ou artificiais. As pozolanas naturais são materiais que possuem atividade pozolânica no seu estado natural. São de origem vulcânica ou de origem sedimentar. Utilizadas durante o período do Império Romano, as pozolanas naturais foram muito usadas como adição em argamassas para melhorar a sua resistência à água e a durabilidade de misturas à base de cal (LAGONEGRO, 2002). As pozolanas artificiais são subprodutos oriundos da indústria: cinzas de fornos e caldeiras, cinzas de coque, cinzas volantes, dentre outras (DONATELLO; TYRER, M.; CHEESEMAN, 2010; MASSAZZA, 2008; MEHTA; MONTEIRO, 2008; COUTINHO, 1997). As adições pozolânicas mais comumente utilizadas são cinzas volantes, sílica ativa, cinzas de casca de arroz e de bagaço de cana- de-açúcar (SOKOLOVICZ; ISAIA; GASTALDINI, 2009).
Segundo Coutinho (1997), as pozolanas são adicionadas ao cimento especialmente com duas finalidades: baixar o calor de hidratação e evitar a formação dos sulfoaluminatos expansivos em compósitos sujeitos à ação dos sulfatos. A reação pozolânica acontece de forma lenta, assim como a taxa de liberação de calor, o que repercute na velocidade de desenvolvimento da resistência mecânica do composto (MEHTA; MONTEIRO, 2008; SHI; ZHENG, 2003). De acordo com Donatello, Tyrer e Cheeseman (2010), a reação entre as pozolanas e o Ca(OH)2produzido em excesso pela hidratação do cimento forma um gel
de silicato hidratado de cálcio, que reduz a porosidade do composto e aumenta a sua resistência mecânica. Segundo Metha e Monteiro (2008), ao consumir os Ca(OH)2a reação
pozolânica tem função importante na durabilidade da pasta hidratada frente a ambientes ácidos, uma vez que elas causam considerável redução na porosidade e propiciam o refinamento dos grãos. Assim, os poros capilares distribuem de forma mais homogênea os
produtos de hidratação do cimento, se comparado ao concreto tradicional, e diminuem o transporte de fluidos para o interior do composto.
Os materiais pozolânicos são classificados, segundo a NBR 12653 (ABNT, 1992b), em três diferentes categorias. A classe N engloba as pozolanas naturais e artificiais, como materiais vulcânicos de caráter petrográfico ácido (65% de SiO2), terras diatomáceas e
argilas calcinadas. Na classe C estão nomeadas as cinzas volantes provenientes da queima de carvão mineral em usinas termoelétricas. A classe E refere-se a pozolanas cujos requisitos diferem das classes anteriores (escórias siderúrgicas ácidas, cinzas de resíduos vegetais, rejeito de carvão mineral). Tashima (2006) relata que classificar os materiais pozolânicos em função somente da origem do material não é o mais adequado, pois não se faz distinção entre as pozolanas mais reativas como sílica ativa, metacaulim e a cinza de casca de arroz.
2.1.2.2 Características das pozolanas
As principais fases ativas das pozolanas são a sílica (SiO2) e alumina (Al2O3). Essas duas
fases devem apresentar elevado grau de amorficidade para que haja atividade pozolânica (REGO et al., 2006; JOHN; CINCOTTO; SILVA, 2003; NEVILLE, 1997). De acordo com a NBR 12653 (1992b), a soma dos teores de SiO2+Al2O3+Fe2O3 presentes nas
pozolanas mais reativas não deve ser inferior a 70%. Segundo Cincotto e Kaupatez (1988), para as pozolanas serem consideradas reativas, o teor de SiO2 deve ser de 44%. Gava
(1999) menciona que não se deve considerar apenas esse item, uma vez que a atividade pozolânica é, também, influenciada pela amorficidade do material. No entanto, trabalhos recentes questionam o grau de influência da estrutura amorfa na reatividade das pozolanas, indicando a importância da finura das mesmas (SCRIVENER; NONAT, 2011; RODRIGUES et al., 2010). Defeitos internos também poderiam potencializar reações químicas (RAJABIPOUR; MARAGHECHI; FISCHER, 2010), podendo ocorrer a reação pozolânica em materiais cristalinos (BENEZET; BENHASSAINE, 1999; ZANNI, et al., 1996 ).
Materiais finos apresentam maior superfície de contato, o que facilita a ocorrência das reações químicas. Uma superfície específica em torno de 600 a 1.000 m2/kg pode indicar uma pozolana reativa (COUTINHO, 1997). Há na literatura recomendações de que a quase
totalidade das partículas de pozolanas se encontrem abaixo da peneira de 0,035 mm ou com Blaine superior a 300 m2/kg (JOHN; CINCOTTO; SILVA, 2003). Alguns autores consideram que apenas as partículas abaixo de 0,015 mm possuem atividade pozolânica (ISAIA, 2007). Quando isso não ocorre, é necessário haver a moagem, tanto para pozolanas artificiais como para as naturais (GARCÉS et al., 2010). As partículas finas das pozolanas também podem preencher os vazios do composto, promovendo o empacotamento mais eficiente das partículas (efeito fíler).
Segundo Rodrigues et al. (2010), a mistura com pozolanas pode exigir maior fator água/aglomerante, em função do tamanho das partículas, visto que quanto mais fina for a adição, maior será a quantidade de água requerida na mistura. Poucos estudos da literatura consultada quantificam os efeitos dessas duas ações (físico/químico) sobre a pasta cimentícia, quando parte do cimento é substituído por adições pozolânicas (ISAIA et al., 2003).
Alguns elementos presentes nas pozolanas devem ter seus teores controlados. Altos teores de carbono em cinzas indicam menor teor de sílica reativa. Teores elevados de sódio e potássio podem favorecer o aparecimento de eflorescências ou a ocorrência da reação álcali-agregado. O teor máximo de álcalis recomendável (equivalente de Na2O) de acordo
com a NBR 12653 (1992b) é de 1,5%.
Um dos fatores limitantes para o uso das pozolanas é a baixa velocidade de reação, se comparada à do cimento Portland. É recomendável o uso de sais como ativadores químicos, assim como tratamentos térmicos ou mecânicos (MEHTA; MONTEIRO, 2008; SHI; RIEFLER; WANG, 2005).
2.1.2.3 Ensaios para determinação da atividade pozolânica
A literatura descreve uma variedade de métodos de ensaio para avaliar a atividade pozolânica. Segundo Coutinho (1997), não existe um método ideal que permita com eficiência determinar correlação perfeita entre a pozolanicidade de determinado composto e os ensaios descritos na literatura. Também deve ser considerado que a temperatura de reação e a superfície específica influenciam a cinética da reação pozolânica e,
consequentemente, os resultados dos ensaios (GUZMAN; GUTIÉRREZ; AMIGÓ, 2011). Apesar desses complicadores, alguns métodos para qualificar e/ou quantificar a atividade pozolânica estão descritos em normas e na literatura. Existem métodos que possibilitam classificar a atividade pozolânica direto e/ou indiretamente. No primeiro caso, eles monitoram Ca(OH)2e sua subsequente redução em relação ao tempo, devido à presença da
pozolana (teste Frattini, teste da cal saturada, Chapelle Modificado, condutividade elétrica pelo método Luxan). No segundo caso, os testes avaliam a pozolanicidade medindo-se uma propriedade física da amostra, que indica a extensão da atividade pozolânica (testes de resistência mecânica, resistividade elétrica, termogravimetria, termodiferencial e IAP). A presença e o teor de determinados compostos químicos, a sílica vítrea e a sua quantificação também têm sido considerados indicativos de atividade pozolânica (ABNT, 1992a; ASTM, 2005; DONATELLO; TYRER; CHEESEMAN, 2010). A seguir serão apresentados, de forma sucinta, os métodos empregados para avaliação da atividade pozolânica.