Download - Módulo de Materiais de construção
MÓDULO III - CURSO TÉCNICO DE EDIFICAÇÕES
MATÉRIAS E CONSTRUÇÃO
INTRODUÇÃO:
Material de construção é o nome genérico dado aos diversos produtos utilizados na construção civil. Há materiais
de construção que podem ser obtidos diretamente da natureza, como o saibro, outros dependem de processos de
fabricação mais complexos, como canos e certos revestimentos. Os materiais usados em construções se destinam a
diversos fins, tais como acabamentos, estruturas, de vedação, impermeabilizantes, etc., sendo que cada um deles
exige características próprias para o fim a que se destinam.
A disciplina de Materiais de Construção Civil tem por finalidade, essencialmente prática, estudar diferentes
materiais utilizados pelas obras civis, suas obtenções, suas propriedades e técnicas de emprego, como elementos
constituintes das edificações. Para cumprir tal finalidade deve-se lançar mão da Ciência dos materiais, que é o ramo
da ciência que estuda os materiais, suas propriedades, estrutura, performance, formas de caracterização e
processamento. Cada processamento modifica a estrutura do material, alterando suas propriedades, que por sua
vez delimitam o seu desempenho.
Os materiais sempre tiveram um papel fundamental na vida da humanidade. As civilizações antigas foram
designadas de acordo com o domínio dos materiais, idade da pedra, idade do ferro, etc. No início o homem só tinha
acesso aos materiais naturais, tais como pedras, madeira, ossos e peles. A noção inicial baseava-se na dureza. Após
o domínio do fogo, tomou-se noção dos materiais inflamáveis e não-inflamáveis bem como outras transformações
decorrentes da temperatura. Com o passar do tempo foi se descobrindo a possibilidade de criação de novos
materiais, como cerâmica e outros metais. Em seguida os tratamentos térmicos e outros processos tiveram grande
importância.
O uso racional, adequado, tecnicamente aconselhável e economicamente viável, só é alcançado com o
conhecimento tão perfeito quanto possível das propriedades dos materiais, suas vantagens e suas eventuais
deficiências, de tal modo que seja permitido um cotejo entre várias soluções possíveis, escolhendo-se a melhor,
tanto do ponto de vista técnico como econômico.
As propriedades básicas variarão de material para material. Compete ao engenheiro projetista de uma
determinada obra conhecer os materiais disponíveis, ter domínio de suas propriedades básicas, em outras palavras,
ter ciência dos materiais, o que permitirá com o seu emprego obter uma obra de aparência agradável quanto à sua
forma, cor e acabamento, apresentando solidez que garanta durabilidade e que tenha seu custo bastante
econômico.
Assim, pode-se resumir que, na escolha de um material de construção, os requisitos básicos que devem nortear o
projetista são:
• Atendimento aos objetivos para o qual se destina o material;
• Durabilidade;
• Economia.
Os materiais de construção podem ser simples ou compostos, obtidos diretamente da natureza ou resultado de
trabalho industrial. O seu conhecimento é que permite a escolha dos mais adequados a cada situação. Do seu
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correto uso depende em grande parte a solidez, a durabilidade, o custo e a beleza (acabamento) das obras. As
condições econômicas de um material de construção dizem respeito à facilidade de aquisição e emprego do
material, aquela dependendo de sua obtenção e transporte, e esse de sua manipulação e conservação. As
condições técnicas (solidez, durabilidade e beleza) são examinadas especialmente quanto à trabalhabilidade,
durabilidade, higiene e estética. A durabilidade implica na estabilidade e resistência a agentes físicos, químicos e
biológicos, oriundos de causas naturais ou artificiais, tais como luz, calor, umidade, insetos, microorganismos, sais,
etc. Os requisitos de higiene visam à saúde e ao bem-estar do usuário da construção. Observa-se sobre este ângulo
o poder isolante de calor e do som, o poder impermeabilizante e a ausência de emanações de elementos
prejudiciais. O fator estético é observado quanto ao aspecto do material colocado, de cujo emprego simples ou
combinado, se pode tirar partido para a beleza da obra.
Obs.: Um material é mais econômico que outro, quando em igualdade de condições de resistência, durabilidade,
estabilidade e estética, tiverem preço inferior de assentamento na obra. Ou ainda, quando em igualdade de
preçoapresentar maior resistência, durabilidade, estabilidade e beleza. Cabe ao técnico entre as opções possíveis
às que melhor atendam as condições acima.
Para isto devem ser consideradas as propriedades físicas, químicas emecânicas dos materiais, sendo que
estas normalmente são determinadas pela tecnologia experimental.
Os materiais de construção podem ser classificados em:
• Estruturais – são aqueles usados em estruturas ou com os quais são executadas estruturas. Assumem, portanto,
grande importância em vista do problema de segurança da construção;
• Não estruturais – são materiais de aplicação em serviços sem responsabilidade estrutural, embora em alguns
casos possam colocar em perigo a segurança da construção. São os materiais de proteção (tintas, vernizes, etc.) ou
os materiais de vedação (tijolos, vidros, etc.).
Quanto à origem os materiais de construção podem ser naturais (pedra, areia, madeira, etc.), artificiais (cimento,
vidro, aço, etc.) ou combinados (argamassa de cal, argamassa de cimento, concreto, etc.).
Quanto à composição química os materiais de construção podem ser minerais – cerâmicos ou metálicos (cimento,
tijolo, aço, ligas metálicas, etc.) ou orgânicos (madeira, asfalto, plástico, etc.).
CONTROLE DA QUALIDADE DOS MATERIAIS
A qualidade dos materiais pode ser controlada durante sua produção ou após o produto pronto, como
esquematizado a seguir.
• inspeção visual
INDÚSTRIA
• lotes
• amostragem
• ensaio de qualificação
• decisão
CANTEIRO
• controle matéria prima
• controle materiais
• controle execução
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CANTEIRO
• Através de ensaios de laboratórios
Em laboratórios os ensaios se dividem em:
• Ensaios gerais: físicos ou mecânicos;
FÍSICOS
• massa específica
• porosidade
• permeabilidade
• aderência
• dilatação térmica
• condutibilidade térmica e acústica
Estáticos
• tração
• compressão
• flexão
• torção
• cisalhamento
• desgaste
Dinâmicos
• flexão
• tração
• compressão
Fadiga
• flexão
• tração
•compressão
• Ensaios especiais: metalográficos ou tecnológicos.
METALOGRÁFICOS
• macrográfico
• micrográfico
TECNOLÓGICOS
• dobramento
• maleabilidade
• soldabilidade
• fusibilidade
NOÇÕES DE GEOLOGIA – PEDRAS NATURAIS.
As rochas, ou pedras naturais, são associações compatíveis e estáveis de um ou mais minerais. Em geologia, rocha é
um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um ou mais minerais ou mineraloides. A camada
externa sólida da Terra, conhecida por litosfera, é constituída por rochas. O estudo científico das rochas é chamado
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de petrologia, um ramo da geologia. Os termos populares pedra e calhau se referem a pedaços soltos de rochas, ou
fragmentos. O seu estudo pode ter vários fins, podendo-se efetuá-lo
na perspectivadas rochas como fontes ou reservatórios de matérias - primas (minérios, materiais de construção,
combustíveis fósseis, águas subterrâneas, etc.) e, até, com fins mais científicos, como visar conhecer melhor o
nosso planeta, já que estas são o testemunho mais importante da história da Terra e dão-nos, ainda bases para
conhecer a história do Sistema Solar e do próprio Universo.
Ambientes de Formação das Rochas
Os três grandes ambientes geológicos geradores de rochas, tambémditos petrogénicos, são:
1-Ambiente magmático;
2-Ambiente sedimentar;
3-Ambiente metamórfico.
As principais diferenças entre eles são definidas em termos de:
Pressão; Temperatura; Composição química.
AGREGADOS
Na construção civil são materiais com forma e volume aleatórios detentores de dimensões e propriedades
adequadas para a elaboração de concreto e argamassa na construção civil. Têm um custo relativamente reduzido,
sendo este um dos motivos para a sua utilização. Os agregados com emprego constante na construção civil são a
areia e a brita.
A denominação agregado tem substituído o termo inerte, utilizado anteriormente por acreditar-se que esses
materiais não tomavam parte nas reações de presa e endurecimento do cimento. Atualmente, sabe-se que eles
podem influenciar nessas transformações, haja vista que têm propriedades influentes nesse caso, dentre as quais
absorção, densidade e dureza, embora essa reatividade seja
praticamente nula.
CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA
- AGREGADO GRAÚDO: seixo rolado, brita (esses fragmentos
são retidos na peneira com abertura de 4,8mm).
- AGREGADO MIÚDO: pó de pedra, areia (esses fragmentos
passam na peneira com 4,8mm de abertura).A aplicação
desses materiais é variada podendo ser citado o uso em lastro
de vias férreas, bases para calçamento (lastro), adicionadas
aos solos oumateriais betuminosos para construir os pavimentos, na confecção deargamassas e concretos, etc.. As
peneiras granulométricas redondas são fabricadas em aço inoxidável tanto seu caixilho como a malha, disponíveis
nos tamanhos:
Ø 300x100mm, Ø 3”x1”, 3”x2”, Ø5”x2”, Ø8”x1”, Ø8”x2”.
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O controle granulométrico tem como finalidade: Determinar a distribuição granulométrica de uma amostra de
material (verificar se está condizente com a especificação requerida pelo fornecedor)
BRITA
É a rocha quebrada mecanicamente em fragmentos de diversos diâmetros. É muito utilizada na fabricação de
concretos, no lastro de rodovias e outras obras da construção civil, antes desse processo é também chamada de
basalto, uma pedra de origem ígnea ou magmática. Este tipo de rocha é facilmente encontrada em todo Brasil.
A classificação do tipo da brita é de acordo com seu diâmetro. É classificada de 0 (zero) a 5 em ordem crescente.
Provêm da desagregação das rochas em britadores e que após passar em peneiras selecionadoras são classificadas
de acordo com sua dimensão média, variável de 4,8 a 76mm. Classifica-se em brita número zero, um, dois, três e
quatro .
São normalmente utilizadas para a confecção de concreto, podendo ser obtidas de pedras graníticas e ou calcárias.
Britas calcárias apresentam menor dureza e normalmente menor preço. Para concreto armado a escolha da
granulometria baseia-se no fato deque o tamanho da brita não deve exceder 1/3 da menor dimensão da peça a
concretar. As mais utilizadas são as britas número 1 e 2.
APLICAÇÃO
As britas podem ser utilizadas também soltas sobre pátios de estacionamento e também como isolante térmico em
pequenos terraços. Cascalho ou pedra de mão, são os agregados de maiores dimensões sendo retidos na peneira
76mm (pode chegar até a 250mm). Utilizados normalmente na confecção de concreto ciclópico e calçamento.
Qualidades exigidas das
britas:
Limpeza (ausência de matéria orgânica, argila, sais, etc.);
Resistência (no mínimo possuírem a mesma resistência à compressão requerida do concreto);
Durabilidade;
Serem angulosas ou pontiagudas (para melhor aderência)
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SEIXO ROLADO
Pedra de formato arredondado e superfície lisa, características dadas pelas águas dos rios, de onde é retirada.
Existem também os seixos obtidos artificialmente, rolados em máquinas. Encontrado em leitos de rios deve ser
lavado para se utilizá-lo em concretos. O concreto feito com esse material apresenta boa resistência, inferior,
porém, ao feito com brita.
AREIA
Obtida da desagregação de rochas apresentando-se com grãos detamanhos variados. Pode ser classificada, pela
granulometria, em areia grossa, média e fina. Deve ser sempre isenta de sais, óleos, graxas, materiais orgânicos,
barro, detritos e outros. Podem ser usadas as de rio e ou do solo (barranco). Não devem ser usadas a areia de praia
(por conter sal) e a areia com matéria orgânica, que provocam trincas nas argamassas e prejudicam a ação química
do cimento. As areias são usadas em concretos e argamassas e para isso merecem algum cuidados como veremos a
seguir:
Areias para concreto: Utiliza-se nesse caso a areia de rio (lavada), principalmente para o concreto armado, com
as seguintes características: grãos grandes e angulosos (areia grossa); limpa; esfregada na mão deve ser sonora
e não fazer poeira e nem sujar a mão. Observar também a umidade, pois quanto maior a umidade destas,
menor será o seu peso específico.
Areia para alvenaria: Na primeira camada do revestimento de paredes(emboço) usa-se a areia média. Para o
revestimento final chamado reboco ou massa fina, areia fina. Aceita pequena porcentagem de argila (terra)
para o assentamento de tijolos em alvenarias e no emboço.
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Obs: É difícil encontrar uniformidade nas dimensões de grãos de areia de mesma categoria. Essa desigualdade é
conveniente contribuindo, para obtenção de melhores resultados em seu emprego, pois diminui a existência de
vazios na massa, e para a diminuição do volume dos aglomerantes (cimento, cal) na mistura, que são materiais de
maior custo.
SAIBRO
Tem aparência de terra barrosa, basicamente de argila, proveniente dadesagregação de rochas. Pode-se dizer que
é um material proveniente de solos que não sejam muito arenosos e nem muito argilosos.
É utilizado como componente de argamassas para alvenaria e revestimentos. Não deve ser utilizado em paredes
externas, pois a ação da chuva e da radiação solar provocam trincas e fissuras na massa.
CIMENTO
Cimento Portland, foi o nome dado em 1824 pelo químico britânico Joseph Aspdin ao tipo de pó de cimento, em
homenagem à ilha britânica de Portland. Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras calcárias e argila,
transformando-as num pó fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-se tão dura quanto as
pedras empregadas nas construções. A mistura não se dissolvia em água e foi patenteada pelo construtor no
mesmo ano, com o nome de cimento Portland, que recebeu esse nome por apresentar cor e propriedades de
durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland.
O cimento pode ser definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que
endurece sob a ação de água. Com a adição de água, se torna uma pasta homogênea, capaz de endurecer e
conservar sua estrutura, mesmo em contato novamente com a água. Na forma de concreto, torna-se uma pedra
artificial, que pode ganhar formas e volumes, de acordo com as necessidades de cada obra. Graças a essas
características, o concreto é o segundo material mais consumido pela humanidade, superado apenas pela água.
O CIMENTO NO BRASIL
No Brasil, a primeira tentativa de aplicar os conhecimentos relativos à fabricação do cimento Portland ocorreu
aparentemente em 1888, quando o comendador Antônio Proost Rodovalho empenhou-se em instalar uma fábrica
em sua fazenda em Santo Antônio, Estado de São Paulo. Posteriormente, várias iniciativas esporádicas de
fabricação de cimento foram desenvolvidas Assim, chegou a funcionar durante três meses em 1892 uma pequena
instalação produtora na ilha de Tiriri, na Paraíba. A usina de Rodovalho operou de 1897 a 1904, voltando em 1907 e
extinguindo-se definitivamente em 1918. Em Cachoeiro do Itapemirim, o governo do Espírito Santo fundou, em
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1912, uma fábrica que funcionou até 1924, sendo então paralisada, voltando a funcionar em 1936, após
modernização.
Todas essas etapas não passaram de meras tentativas que culminaram, em 1924, com a implantação pela
Companhia Brasileira de Cimento Portland de uma fábrica em Perus, Estado de São Paulo, cuja construção pode ser
considerada como o marco da implantação da indústria brasileira de cimento.
As primeiras toneladas foram produzidas e colocadas no mercado em 1926. Até então, o consumo de cimento no
país dependia exclusivamente do produto importado. A produção nacional foi gradativamente elevada com a
implantação de novas fábricas e a participação de produtos importados oscilou durante as décadas seguintes, até
praticamente desaparecer nos dias de hoje.
O primeiro forno de cimento branco entrou em operação em 1952, sendo distribuído ao mercado, a partir de 1954.
Em 1984, foi lançado o cimento branco estrutural, com o objetivo de atender construtores de obras de concepção
arrojada, nos serviços de concreto aparente, pré-fabricados e pisos de alta resistência.
Com diferentes adições durante a produção, se transforma em um dos cinco tipos básicos existentes no mercado
brasileiro: cimento portland comum, cimento portland composto, cimento portland de alto forno, cimento
portland pozolânico e cimento portland de alta resistência inicial.
APLICAÇÕES
O cimento portland é uma das substâncias mais consumidas pelo homem e isso se deve a características que lhe
são peculiares, como trabalhabilidade e moldabilidade (estado fresco), e alta durabilidade e resistência a cargas e
ao fogo (estado duro). Insubstituível em obras civis, o cimento pode ser empregado tanto em peças de mobiliário
urbano como em grandes barragens, em estradas ou edificações, em pontes, tubos de concreto ou telhados. Pode
até ser matéria-prima para a arte.
ETAPAS DE PRODUÇÃO
A fabricação do cimento Portland basea-se em três etapas fundamentais:
Mistura e moagem da matéria-prima (calcários, margas* e brita de rochas).
Produção do clínquer (forno rotativo a 1400ºC + arrefecimento rápido).
Moagem do clínquer e mistura com gesso.
Em sentido amplo, pode-se resumir o processo de fabricação do cimento Portland nas seguintes fases:
1°) Extração das matérias primas (calcário,argila e gipsita);
2°) Britagem (calcário);
3°) Moagem do cru, matéria prima crua (calcário e argila - farinha de 0,15 mm);
4°) Dosagem (farinha de calcário e argila);
5°) Clinkerização;
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6°) Moagem do cimento (clinker + gipsita + outras substâncias);
7°) Armazenamento (Silos).
*A marga é um tipo de calcário contendo 35 a 60% de argila. Pode ser empregada na olaria, na composição do
cimento e na correção do pH do solo. Muito usada para nivelação da eira, onde o terreno é usado para tratamento
dos molhos de cereais.
CLÍNQUER
O clinquer pode ser definido como cimento numa fase básica de fabrico, a partir do qual se fabrica o cimento
Portland, habitualmente com a adição de sulfato de cálcio, calcário e/ou escória siderúrgica. Existe como
mercadoria independente, transacionada mundialmente, porque não é tão sensível à humidade como o cimento
Portland e, como tal, facilita a sua armazenagem, manuseio e transporte. Tem um factor de estiva de cerca de 0,7
metros cúbicos por tonelada e um ângulo de assentamento entre 25 a 45 graus.
É um material sinterizado e peletizado, resultado da calcinação (1450 °C) da mistura do calcário (75 a 80%), da
argila (20 a 25%) e de componentes químicos como o silício, o alumínio e o ferro. No processo de fabricação do
cimento Portland, o clinquer de cimento Portland sai do forno a cerca de 80°C, indo diretamente à moagem onde é
adicionado ao gesso e imediatamente ensacado em sacos de papel kraft, podendo chegar aos depósitos de
distribuição ainda quente.
CONSTITUIÇÃO DO CLINQUER
O clinquer de cimento Portland é constituído por:
Óxido de cálcio (CaO) - 60 a 70%
Sílica (SiO2) - 20 a 25%
Alumina (Al2O3) - 2 a 9%
Óxido de ferro III (Fe2O3) - 1 a 6%
Óxido de magnésio (MgO) - 0 a 2%
Transformações físico-químicas no forno
Para determinadas temperaturas, durante a fase de produção do clínquer, existem várias alterações físico-químicas
na matéria-prima:
T > 100ºC - evaporação da água livre
100ºC < T < 450ºC - saída da água adsorvida
700º < T < 900ºC - Formação de óxido de cálcio (vulgo cal) e óxido de magnésio
T ≈ 1260ºC - fase líquida que resulta da combinação do óxido de cálcio com o óxido de alumínio e o óxido de ferro
(III)
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1260ºC < T < 1450ºC - formação de alite
CONSTITUIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Após sofrer um aquecimento prévio, a mistura começa a ser aquecida até se transformar de pó num líquido
pastoso. A primeira reação que se processa é a reação do óxido de ferro com a alumina e a cal, formando ferro
aluminato tetracálcico 4CaOAl2O3Fe2O3 – (C4AF), até esgotar-se o ferro. A segunda reação é a combinação da
alumina com o excedente de CaO formando o aluminato tricálcico 3CaOAl2O3 - (C3A), até esgotar-se a alumina.
Finalmente, acontece a formação do silicato tricálcio 3CaOSiO2 - (C3S) e o silicato dicálcico
2CaOSiO2 - (C2S) podendo ainda resultar CaO livre em pequenas quantidades.
Para que haja formação destes compostos a mistura permanece no forno cerca de 4 horas. O clínquer saído do
forno, passa por um resfriador para reduzir a sua temperatura, aproveitando-se este ar quente para aquecer a
matéria prima no início do forno. A temperatura de saída do clínquer varia entre 50 e 70 °C. Quanto mais rápido for
este resfriamento, mais reativo será o cimento daí resultante.
Após este resfriamento o material é transportado e estocado em depósitos onde, anteriormente a sua moagem, é
adicionado gesso.
Visto ao microscópio o clinquer apresenta cristais de diversas formas ligados por um material intersticial. Estes
cristais se compõem de silicatos e aluminatos de cálcio formados pelo óxido de cálcio (CaO), oriundo do calcáreo,
com a sílica (SiO2) e alumina (Al2O3) presentes na argila, ou até mesmo no próprio calcáreo.
Os compostos principais formados no forno de cimento são relacionados a seguir e estes definirão as propriedades
do cimento:
• C3S – silicato tricálcico – 3CaOSiO2 É o principal composto do cimento, responsável pela resistência inicial e libera
grande quantidade de calor na hidratação do cimento. São cristais de forma poligonal, denominados de alita;
• C2S – silicato bicálcico – 2CaOSiO2 São cristais sem forma muito definida, mas geralmente arredondados,
denominados belita. Reagem lentamente, até os 28 dias, aumentando a resistência do cimento consideravelmente
após este período. Têm baixo calor de hidratação;
• C3A – aluminato tricálcico – 3CaOAl2O3 São cristais que têm aspecto variável, sendo em geral pequenos e mal
formados, apresentando pega instantânea com altíssimo calor de hidratação. Tem baixa resistência e não resiste à
águas sulfatadas. Age como fundente na mistura. Em combinação com o sulfato de cálcio dão origem à etringita
que é um sal bastante expansivo, causa a destruição do concreto quando esta reação se dá após o seu
endurecimento;
• C4AF – ferro-aluminato tetracálcico – 4CaOAl2O3Fe2O3 Este composto se encontra na fase intersticial do
clinquer. Tem pega rápida mais não instantânea. Tem baixa resistência e o óxido de ferro age como fundente e fixa
a alumina que melhora a resistência ao ataque das águas sulfatadas. Aos cristais formados pelo conjunto C3A e
C4AF dá-se a denominação de celite.
Outros componentes do cimento Portland que apresentam importância são:
• Óxido de magnésio – MgO Se o óxido de magnésio cristalizar-se, transformando-se em periclase, poderá sob
certas condições de umidade transformar-se em brucita, que é um elemento expansivo;
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• Álcalis Os álcalis presentes no cimento são os óxidos de sódio e de potássio, com os quais se determina o
equivalente alcalino, expresso em Na2O, mediante a expressão Na2O + 0,658K2O. Quando o equivalente alcalino é
superior à 0,4% e o agregado utilizado com o cimento apresenta determinadas características mineralógicas, existe
a probabilidade, em condições especiais de umidade, desses agregados reagirem com os álcalis do cimento, reação
essa de caráter expansivo, designada por reação álcalisílica, álcali-silicato e álcali-carbonato, dependendo daquelas
características mineralógicas dos agregados;
• Cal livre Na mistura do calcáreo com a argila para a formação do clinquer, nem todo o CaO combina com a sílica e
alumina, existindo portanto um pequeno excesso de CaO, denominado de cal livre, que não deve ultrapassar o teor
de 2%. Quando este teor é elevado, a reação desta cal com a água provoca expansões e grande liberação de calor
trazendo problemas no uso do aglomerante.
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Após a adição de água ao cimento Portland os cristais que imediatamente reagem com ela são os de C3A, reação
esta que seria quase instantânea não fosse a ação de retardamento provocada pelo gesso. A seguir reagem com a
água os cristais de C3S e somente a partir de 7 dias é que se inicia a reação do C2S com a água, tal reação é lenta e
ocorre por bem mais de 28 dias.
A alta resistência inicial é dada pelo C3S e pelo grau de moagem do clínquer. No entanto desta reação resulta muita
cal hidratada, que poderá comprometer a estabilidade química do cimento. Este composto é solúvel, sendo motivo
de desagregação do concreto, pois em contato com águas sulfatadas, forma etringita (sal de Candlot) que é
expansiva.
Após a hidratação do cimento existem dois tipos principais de cristais hidratados:
• Silicatos hidratados São cristais insolúveis denominados de tobermorite;
• Hidróxido de cálcio Os cristais de hidróxido de cálcio, denominados de portlandite ou cal de hidratação são
oriundos principalmente da reação de C3S com água. São cristais solúveis na água e, portanto, lixiviáveis quando
ocorre percolação através do concreto.
Esta cal dissolvida também pode reagir com o CO2 do ar, formando carbonato de cálcio, que é um sal insolúvel e
gera eflorescências brancas.
Os sulfatos da água do mar também reagem com esta cal formando sulfato de cálcio que se combina com a
alumina do C3A formando sulfoaluminato de cálcio (etringita) que é expansivo.
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Dependendo de sua constituição mineralógica, o cimento pode apresentar propriedades específicas, que são
adequadas para certos tipos de aplicações, dando origem a vários tipos de cimento.
Outras opções surgiram para a produção do cimento Portland misturando ao clinquer, durante a mogem, materiais
com características aglomerantes, denominadas de adições ativas. As vantagens destas adições, além da economia
na produção de cimento e o aproveitamento de sub-produtos, dão origem a cimentos com características mais
adequadas a alguns tipos de aplicações.
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Estas adições são as escórias granuladas de alto forno e os materiais pozolânicos.
Outra adição que tem sido praticada na produção do cimento no Brasil é a adição de calcáreo durante a moagem
do clinquer, no intuito de melhorar o rendimento da produção. Esta prática é permitida pelas normas desde que o
teor desta adição não ultrapasse limites estabelecidos e que o calcáreo aditivo seja puro, com teor de carbonato de
cálcio de no mínimo 85%. Nestas condições a adição de pó de calcáreo se apresenta até benéfica, melhorando a
resistência do cimento por uma ação física de redução da porosidade.
Os Cimentos Brasileiros Normalizados são os onze tipos listados a seguir:
• CP I – Cimento portland comum
• CP I-S – Cimento portland comum com adição
• CP I-E– Cimento portland composto com escória
• CP I-Z – Cimento portland composto com pozolana
• CP I-F – Cimento portland composto com fíller calcáreo
• CP I – Cimento portland de alto-forno
• CP IV – Cimento portland pozolânico
• CP V-ARI – Cimento portland de alta resistência inicial
• RS – Cimento Portland Resistente a Sulfatos
• BC – Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação
• CPB – Cimento Portland Branco
CIMENTO PORTLAND COMUM
CP I – é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções que não requeiram condições
especiais e não apresentem ambientes desfavoráveis como exposição às águas subterrâneas, esgotos, água do mar
ou qualquer outro meio com presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, que
também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua como um retardador de pega, evitando
a reação imediata da hidratação do cimento. Este tipo de cimento é constituído por somente clinquer e gesso, sem
adições. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732.
CP I S – tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de
1 a 5% em massa). Este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. O teor de
clinquer + gesso neste tipo de cimento deve estar entre 9% e 95%. A norma brasileira que trata deste tipo de
cimento é a NBR 5732.
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CIMENTO PORTLAND COMPOSTO
São cimentos comuns onde existe a adição preponderante de escória, pozolana ou filler calcáreo.
CP I-E – contém adição de escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de
hidratação. O CP I-E é composto de 94% a 56% de clínquer+gesso e 6% a 34% de escória, podendo ou não ter
adição de material carbonático no limite máximo de 10% em massa. O CP I-E, é recomendado para estruturas que
exijam um desprendimento de calor moderadamente lento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a
NBR 11578.
CP I-Z – contém adição de material pozolânico que varia de 6% a 14% em massa, o que confere ao cimento menor
permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas.
O cimento CP I-Z, também pode conter adição de material carbonático (fíler) no limite máximo de 10% em massa. A
norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
CP I-F – é composto de 90% a 94% de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de material carbonático (fíller) em
massa. Este tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de
assentamento e revestimento, porém não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. A norma brasileira
que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
CARACTERÍSTICAS DOS CIMENTOS PORTLAND
CIMENTO PORTLAND DE ALTO FORNO
O CP-I contém adição de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como: baixo calor
de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e
agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para
condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras
submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc.) como também para aplicação geral em
argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma
brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5735.
CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO
O CP-IV contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere
ao cimento uma alta impermeabilidade e, consequentemente, maior durabilidade. O concreto confeccionado com
o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum a longo
prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma
brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5736.
CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
O CP V-ARI assim como o CP-I não contém adições (porém pode conter até 5% em massa de material carbonático).
O que o diferencia deste último é processo de dosagem e produção do clínquer. Possui alto teor de C3S,
apresentando o inconveniente de liberar muito calor de hidratação e maior quantidade de cal. O CP V-ARI é
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produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila se comparado aos demais tipos de
cimento e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este tipo de cimento uma alta resistência
inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia
de idade. É recomendado o seu uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto
armado. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5733.
CIMENTO PORTLAND RESISTENTE A SULFATOS
Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados pode ser classificado como resistente a sulfatos,
desde que se enquadrem dentro de uma das características abaixo:
• Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa,
respectivamente;
• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;
• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;
• Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem
resistência aos sulfatos.
É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas servidas ou industriais, água do
mar e em alguns tipos de solos.
CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO
É o cimento Portland de alto forno com baixo calor de hidratação, tendo como sigla – CP-I-BC.
CIMENTO PORTLAND BRANCO
Mistura de calcário e caulim, que é uma argila branca, pois não possui óxido de ferro. Alta temperatura de
cozimento torna-o mais caro. Existe o estrutural e não estrutural.
A tabela abaixo mostra a classificação e nomenclatura dos cimentos Portland em função de sua resistência à
compressão aos 28 dias de idade, segundo as normas.
TABELA – CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DOS CIMENTOS PORTLAND
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REQUISITOS EXIGIDOS PARA O CIMENTO PORTLAND
As normas dos diversos tipos de cimento exigem que estes atendam obrigatoriamente os limites estabelecidos para
os seguintes índices físicos e químicos:
ÍNDICES QUÍMICOS
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• Perda ao fogo – o cimento é aquecido à temperatura de 1000º C e nesta condição é liberada a água de
cristalização e os materiais carbonáticos, se existirem. Por esta razão, este ensaio indica a prematura hidratação do
cimento e adição no cimento de materiais carbonáticos ou outras impurezas;
• Resíduo insolúvel – ao ser atacado pelo ácido clorídrico, o cimento é totalmente solubilizado. Se ele contiver
sílica, proveniente de impurezas do calcáreo ou de outras procedências, este ensaio acusará esta sílica mediante a
elevação do resíduo insolúvel. Nos cimentos que apresentam adição de pozolanas, este resíduo é elevado, pois a
pozolana é constituída por sílica. Nestes cimentos, o resíduo insolúvel indica o teor de pozolana neles presente;
• SO3 – esta determinação indica o teor de gesso presente no cimento; • MgO – indica a probabilidade de existir
periclase expansiva;
• CO2 – por meio desta determinação é verificado se o teor de adição de calcáreo está dentro dos limites da
norma;
• S – o enxofre sob a forma de sulfeto é um ensaio empregado no CP-I e serve para verificar seu teor neste
cimento.
ÍNDICES FÍSICOS
• Finura na peneira 0,075 m (nº 200) O grau de moagem e o tamanho do grão influi na velocidade de reação, no
calor de hidratação, na retração e resistência do cimento. Cimentos mais finos têm maiores resistências iniciais;
• Área específica pelo permeabilímetro de Blaine Este ensaio visa determinar o grau de moagem do cimento por
meio da determinação do tempo que o ar atravessa uma determinada quantidade de cimento;
• Tempo de início e fim de pega O período desde a adição da água até o início das reações com os compostos é
chamado de início de pega (aumento da viscosidade e temperatura). Quando a pasta deixa de ser deformável tem-
se o fim de pega e início da resistência do cimento. A massa continua a aumentar a coesão tendo-se então o
endurecimento. Quanto mais fino o grão do cimento mais rápido é o início de pega e mais demorado o seu fim. O
aumento da temperatura acelera as reações; baixas temperaturas retardam as mesmas, sendo que em
temperaturas abaixo de 0 °C as reações são paralisadas. Pega rápida – menos de 30 min – pega semi-rápida – entre
30 e 60 min – pega normal – mais de 60 min;
• Expansibilidade a quente e a frio Este ensaio informa sobre a presença de substâncias expansivas no cimento, tais
como a magnésia cristalizada (periclase), ou se há uma quantidade excessiva de cal livre.
• Resistência à compressão Na maioria dos cimentos são especificadas as resistências máximas e mínimas nas
idades de 3, 7 e 29 dias de idade.
TABELA DE RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO PARA OS VÁRIOS TIPOS DE CIMENTO
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DIRETRIZES PARA O EMPREGO DO CIMENTO PORTLAND
Na definição de marcas ou tipo de cimento a ser adquirido para uma obra devem ser considerados os seguintes
aspectos:
• Resistência média do cimento e sua uniformidade Devem ser selecionados cimentos que apresentem pequenas
variações nas resistências, ou seja, maior uniformidade de produção. Isto impedirá que devam ser adotados altos
desvios padrão quando da fixação da resistência de dosagem do concreto, o que implica altos consumos de
cimento. Para expressar esta situação existe o conceito de eficiência do cimento, que é a relação entre a resistência
que ele confere ao concreto e o consumo necessário para tanto;
• Resistência química do cimento No caso de obras sujeitas à ação de meios agressivos ou nas quais serão usados
agregados reativos, a escolha do tipo adequado de cimento evitará problemas de durabilidade nestas obras;
• Calor de hidratação Nas obras onde existir problemas de origem térmica provocados pelo calor de hidratação do
cimento, o uso de cimentos com menor liberação de calor minimizará ou neutralizará a necessidade de adoção de
artifícios como refrigeração dos agregados, da água, dentre outros.
De forma geral, pode-se estabelecer algumas orientações para a seleção do tipo de cimento adequado para cada
obra:
• O CP–V - ARI libera grande calor de hidratação, isto faz com que seu uso em pavimentações, obras de
saneamento e concreto massa não seja adequado. O seu uso deve se restringir à fabricação de prémoldados e em
edificações onde se deseja uma desforma mais rápida;
• O CP-I e CP-I-S podem ser usados em qualquer obra, mas para aquelas obras ditas especiais, com problemas de
origem térmica ou sujeita a meios agressivos, é necessário maior consumo deste cimento para minimizar os
problemas citados;
• Nas obras de saneamento, em meios agressivos e de concreto massa, os cimentos mais adequados são o CP-I e o
CP-IV.
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CUIDADOS NO USO DO CIMENTO PORTLAND
O cimento Portland é um material que se degrada com a umidade exigindo, portanto, cuidados no seu
armazenamento.
Os estoques de cimento devem ser dimensionados de tal forma que o prazo de validade do cimento não seja
ultrapassado.
A norma brasileira estipula a validade do cimento em 90 dias, quando embalado em sacos de papel, e em 180 dias,
quando embalado em silos ou container. No entanto, a maior parte dos fabricantes adota prazo de validade
inferior, respeitando as condições climáticas de cada região, garantindo assim a qualidade do cimento.
Na aquisição de cimento deve ser observado se os sacos recebidos não estão úmidos, ou com aparência que já
foram molhados (aspecto de papel enrugado) e os sacos não devem estar compactados ou endurecidos.
Areia, cal, outros tipos de cimento e sujeiras são os contaminantes mais frequentes do cimento. Isto se dá
normalmente por manuseio inadequado ou acidental dos sacos com conseqüente rasgamento e contaminação do
produto.
Contaminação em caminhões que transportam cargas diversas como cereais ou produtos químicos deve ser
considerada. Para o uso, deve-se sempre observar se o cimento não está com aspecto, cor, cheiro ou outra
característica estranha ao produto.
Não utilize cimento contaminado. Pequenas quantidades deverão ser descartadas. Quando se tratar de grandes
quantidades, deverá ser contatada a Assessoria Técnica do fabricante, que indicará as medidas necessárias.
A cor do cimento está relacionada com a origem de suas matérias primas e adições, não tendo nenhuma influência
na qualidade do produto. A cor pode variar de tonalidade mesmo em um mesmo tipo de cimento.
Na estocagem de cimento deve ser observado:
• que as pilhas de cimento devem ter no máximo 10 sacos, evitando assim compactação do cimento no saco;
• não colocar os sacos diretamente no piso, utilizando para isso um estrado de madeira;
• quando o piso for impermeabilizado os sacos poderão ser colocados sobre lona plástica;
• recomenda-se deixar um espaçamento entre as paredes e os sacos de cimento, garantindo assim que os sacos
não absorvam a umidade existente na parede;
• deve ser feita em lugares cobertos, protegidos das intempéries, evitando-se lugares abertos, sujeito a
empoçamento, goteiras e locais úmidos;
• os sacos de cimento deverão ser dispostos em forma de lotes, de tal maneira que os cimentos mais antigos sejam
utilizados antes dos cimentos mais novos;
• também se faz necessária a identificação dos lotes de diferentes tipos e marcas de cimento para que não sejam
misturados;
• a adoção de lotes identificados com data, tipo e marca facilitam a inspeção e controle do estoque.
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Assim como outros materiais destinados à construção civil, o cimento pode causar alergia em algumas pessoas, as
chamadas "dermatites". Recomendase que o contato direto com a pele seja evitado, através do uso de
equipamentos de proteção individual (luvas, máscaras, botas). Quando o contato for inevitável ou acidental deve-
se evitar o contato prolongado realizando-se a limpeza com auxílio de água e sabão.
No caso do aparecimento de reação alérgica, bem como ingestão ou inalação, deve-se afastar a pessoa do contato
com o cimento e procurar auxílio médico.
A Norma Brasileira permite a variação menor ou igual a 2% no peso do saco de cimento, significando que um saco
poderá conter no mínimo 49 Kg e no máximo 51 kg. Caso o peso médio de uma pesagem de 30 sacos pertencentes
a um lote seja inferior a 50 kg, o lote deverá ser rejeitado. Entende-se por Lote a quantidade máxima de 30 t,
referente ao cimento oriundo do mesmo produtor, entregue na mesma data e mantido nas mesmas condições de
armazenamento.
GIPSITA – GESSO
O gesso é conhecido há mais de 9000 anos. O gesso é uma substância, normalmente vendida na forma de um pó
branco, produzida a partir do mineral gipsita, composto basicamente de sulfato de cálcio hidratado. A gipsita,
também designada por pedra de gesso, é um minério. É o Sulfato hidratado de gesso geralmente branco ou incolor,
micáceo, lamelar, brilho nacarado, tato untoso, ou fibroso, dureza baixa (2,0).
É o sulfato mais comum, ocorrendo em evaporitos ou como camadas interestratificada com folhelhos, calcário e
argila. Presente também em meteoritos. É produzido através de um processo de esmagamento e calcinação do
"gypsum" (rocha sedimentar), transformado em pó branco que misturado com água endurece rapidamente.
Existem muitas variedades de gesso, cada uma adaptada a uma função de determinado trabalho.
Seca em pouco tempo, adquirindo sua forma definitiva em 8 a 12 minutos, é usado também para fundir molduras,
na modelagem e fixação de placas para forro.
O gesso não é só bonito e barato, mas peças confeccionadas com este material apresentam bom isolamento
térmico e acústico, além de manter equilibrada a umidade do ar em áreas fechadas, devido à sua facilidade em
absorver água.
O critério para utilização de um tipo de gesso é dependente de seu uso e, como conseqüência, das propriedades
físicas que esta aplicação em particular irá exigir.
PRODUÇÃO DO GESSO
O gesso é o produto da desidratação térmica da gipsita e sua posterior moagem. Em temperaturas relativamente
baixas (150ºC - 140ºC), a gipsita perde parte de sua água de composição resultando no hemidrato. Na produção
comercial, a desidratação resulta também na produção de anidrita.
A produção do gesso se dá pela mineração e calcinação da gipsita, mineral natural produzido pela evaporação de
mares. A Figura 8 mostra uma jazida de gipsita e as Figuras 9 e 10 mostram esquemas de produção. O minério de
gesso (gipsita), formado entre 100 e 200 milhões de anos atrás, está presente em grande parte da superfície
terrestre. Sua extração não gera resíduos tóxicos e requer pouca interferência na superfície. As fábricas de chapas
de gesso e outros derivados da gipsita são instalações limpas, que somente liberam vapor d'água na atmosfera.
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Esquema da produção de gesso
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FORMAS DE OBTENÇÃO DO GESSO
Reações de obtenção
Gipsita hemidrato
Gipsita anidrita
Gipsita gesso hidráulico
HIDRATAÇÃO DO GESSO
O gesso em contato com a água volta a se hidratar, retornando ao dihidrato, um sólido de estrutura cristalina. Esse
endurecimento (cristalização) se dá através de núcleos que vão se expandindo. O tamanho dos cristais depende das
impurezas do gesso, dos aditivos usados (geralmente controladores do tempo de pega) e das condições de
cristalização. Em geral, um dihidrato com cristais grandes tem menor resistência mecânica que um com cristais
menores.
O endurecimento completo ocorre depois que o excesso de água evaporou, deixando os poros. A Figura 1 foi
obtida por microscopia eletrônica de varredura. O tamanho dos cristais é de aproximadamente 15
µm.(micrometros).
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Após um pico de liberação da energia superficial devido à molhagem (pico que inicia no tempo 0 na linha azul,
Figura 12), o gesso passa por um período de pequena atividade química. Durante este período a pasta mantém a
sua trabalhabilidade.
O processo de hidratação do gesso é muito rápido e se conclui em algumas horas.
Pode-se resumir as reações no gesso da seguinte forma:
• estágio 1 - mistura inicial do sulfato de cálcio hemidratado e da água;
• estágio 2 - reação com a água começa e o precipitado de sulfato de cálcio dehidratado forma os núcleos de
cristalização;
• estágio 3 - pode-se observar o início do crescimento de cristais, a partir dos núcleos;
• estágio 4 - os cristais de sulfato de cálcio dehidratado já estão bem crescidos. Para o crescimento destes cristais a
mistura consome água, tornando-se viscosa;
• estágio 5 - os cristais já se tocam e pode-se dizer que este é o momento de pega inicial. Na prática neste
momento a mistura perde o brilho superficial devido à absorção d'água na formação do dehidratado;
• estágio 6 - todos os cristais estão entrelaçados, formando um corpo sólido.
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E MECÂNICAS DO GESSO
O gesso é um material branco fino que em contato com a água se hidrata, num processo exotérmico, formando um
produto, não hidráulico e rijo.
As propriedades específicas do gesso são:
• elevada plasticidade da pasta;
• pega e endurecimento rápido;
• finura equivalente ao cimento;
Liberação de calor na hidratação do gesso
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• absorção e liberação de umidade ao ambiente;
• alta solubilidade em água;
• pequeno poder de retração na secagem e estabilidade volumétrica.
Estas propriedades garantem desempenho satisfatório do gesso, quando utilizado como aglomerante na fabricação
de pré-moldados ou aplicado como revestimento.
A propriedade de absorver e liberar umidade ao ambiente confere aos revestimentos em gesso um elevado poder
de equilíbrio higroscópico, além de funcionar como inibidor de propagação de chamas, liberando moléculas d’água
quando em contato com o fogo, resiste até 120º C de temperatura.
Por outro lado, devido à solubilidade dos produtos em gesso, a utilização destes fica restrito a ambientes interiores
e onde não haja contato direto e constante com água (áreas molhadas).
Para determinação da qualidade do gesso a ABNT estabelece normas de especificação e de ensaios, dentre elas
destacam-se:
• NBR 12127 – Gesso para construção – Determinação das propriedades físicas do pó;
• NBR 12128 – Gesso para construção – Determinação das propriedades físicas da pasta;
• NBR 12129 – Gesso para construção – Determinação das propriedades mecânicas;
• NBR 12130 – Gesso para construção – Determinação da água livre e de cristalização e teores de óxido de cálcio e
anidrido sulfúrico;
• NBR 13207 – Gesso para construção civil – Especificações;
• NBR 13867 – Revestimento interno de paredes e tetos com pastas de gesso – Materiais, preparo, aplicação e
acabamento.
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Tempo de pega
O tempo de pega se relaciona diretamente com o tempo necessário para que os cristais de gipsita estejam
presentes em número suficiente, capazes de suportar tensões.
Fatores que influenciam as propriedades do gesso Grau de cristalização
A depender do processo de calcinação do gesso, duas cristalizações podem acontecer, a alfa, onde os cristais são
bem formados e homogêneos e a beta onde são mal formados e heterogêneos. Os gessos alfa têm maior tendência
a formar produtos com maior tempo de pega e maior resistência por ser menos solúvel e, portanto, necessitar de
menos água de amassamento para se ter a trabalhabilidade desejada. Já os gessos beta tem mais tendência a
formar produzir de menor tempo de pega e menor resistência. Na construção, o gesso empregado é o gesso tipo
beta, contendo pequenas proporções de anidrita (solúvel e insolúvel) e impurezas como o próprio dihidrato
(matéria-prima) e argilominerais.
Homogeneidade
Gessos com grau de cristalização ou de desidratação diferentes aceleram o tempo de pega e diminuem a
resistência mecânica do produto final.
Finura
Quanto menores forem as partículas de gesso mais rápido será a pega, pois a superfície de contato será maior e,
consequentemente, mais saturada será a
Consistência (fator água/gesso)
Quanto maior for este fator, maior quantidade d’água em relação à massa de gesso, maior o tempo de pega e
menor será sua resistência final.
Influência da mistura com areia
A mistura de gesso com areia para formar argamassa é possível, porém as propriedades físico-mecânias diminuem
sensivelmente: a consistência, o tempo de pega e a resistência mecânica decrescem proporcionalmente com o
acréscimo da proporção de areia.
Temperatura
O aumento da temperatura favorece as reações de cristalização, diminuindo sensivelmente o tempo de pega.
Exigências com relação ás propriedades físicas e mecânicas do Gesso para uso em construção civil.
TABELA – ESPECIFICAÇÕES QUÍMICAS PARA USO DO GESSO NA CONSTRUÇÃO DE ACORDO COM A NBR-13207.
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TABELA - EXIGÊNCIAS COM RELAÇÃO ÁS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DO GESSO PARA USO EM
CONSTRUÇÃO CIVIL.
APLICAÇÕES DO GESSO
O gesso encontrado sob a forma de pó, blocos ou placas, presta-se a uma grande variedade de aplicações:
• como revestimento de paredes, no lugar da massa fina; • para fundir molduras e na modelagem e fixação de
placas para forro;
• na fabricação de peças como sancas, molduras para tetos, colunas e placas para composição de paredes e forros
rebaixados, que permitem embutir caixas de som e spots de luz;
• como chapas de gesso acartonado (compostas basicamente por duas folhas de papel recheadas de gesso), que se
prestam à execução de forros, além de permitir a construção de paredes divisórias.
Certas propriedades devem ser consideradas quando da utilização do gesso, tais como:
• o alto poder oxidante do gesso quando em contato com componentes ferrosos;
• o alto poder expansivo das moléculas de etringita, formadas pela associação do gesso com o cimento em fase de
hidratação;
• diminuição da resistência com o grau de umidade absorvida;
• a solubilidade e lixiviação com a percolação de água constante.
Outras Características do Gesso
• Leveza: paredes, divisórias e peças de gesso são mais leves do que peças feitas de outro material e podendo
serem usadas em apartamentos, sem alterar a estrutura; • Facilidade de manuseio para execução de detalhes;
• Apesar da inevitável sujeira - seu ponto fraco, não há como evitá-la -, muitos preferem ter uma parede de gesso
no apartamento à sujeira de cimento, pedra, cal e água; • Rapidez de aplicação;
• Recebe bem todos os tipos de pintura e acabamento;
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• Sua manutenção é simples: basta pano úmido e sabão de coco;
• Saiba que o gesso não suporta água. Por isso os profissionais recomendam sua aplicação apenas em ambientes
internos ou protegidos da chuva. Porém, existem placas Resistentes à Umidade (RU), produzidas especialmente
para utilização em áreas molhadas. Possuem na composição do gesso, aditivos especiais que as tornam mais
resistentes aos vapores e aos fungos resultantes da ação da umidade. Para as áreas constantemente molhadas (ex.
Box de chuveiros) é indispensável a impermeabilização. Deve ser realizado o tratamento da base da parede com
rodapé de impermeabilização. Recomenda-se o uso de mantas asfálticas com 10 a 20 cm de altura ou a aplicação
de uma junta elástica na junção da placa RU (Resistente à Umidade) com o piso, seguida de pintura cristalizante
subindo mais ou menos 20 cm na parede.
• Por suas propriedades físico-químicas, o gesso é considerado isolante térmico e acústico natural; É possível fazer
uma parede de gesso acartonado com um isolamento acústico muito superior ao de paredes de tijolos.
Isolamento acústico
Com uma simples parede de gesso acartonado com 16cm de espessura, com lã de vidro no interior, conforme
mostra a Figura 19, pode-se obter o mesmo isolamento acústico do que um muro de concreto de 18cm de
espessura, ou seja, isolamento de 60dB, com a grande vantagem da parede de gesso pesar apenas 40 Kg/m², contra
os 414 Kg/m² do muro de concreto.
Comparação entre isolamento acústico de parede de gesso e muro de concreto
As formas conhecidas de se obter isolamento acústico são:
• Lei da massa - quanto mais pesada a barreira acústica maior o impedimento para o som passar de um lado para o
outro desta barreira;
• Lei da massa + mola + massa - quanto mais alternância de materiais com espessuras e densidades diferentes,
maior o isolamento acústico.
CAL
A cal, também conhecida como óxido de cálcio é uma das substâncias mais importantes para a indústria, sendo
obtida por decomposição térmica de calcário a 900°C. Também chamada de cal viva ou cal virgem é um composto
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sólido branco. O calcário, depois de extraído, selecionado e moído, é submetido a elevadas temperaturas em
fornos industriais num processo conhecido como calcinação, que dá origem ao CaO (óxido de cálcio: cal) e CO2 (gás
carbônico)
Esta substância era normalmente utilizada na indústria da construção civil para elaboração das argamassas com
que se erguem as paredes e muros (como um aditivo) e também na pintura. A cal também tem emprego na
indústria cerâmica, siderúrgicas (obtenção do ferro) e farmacêutica como agente branqueador ou desodorizador.
Na agricultura, o óxido de cálcio é usado para produzir hidróxido de cálcio, que tem por finalidade o controle da
acidez dos solos e, na metalurgia extrativa, é utilizado para separar a escória (que contém impurezas,
especialmente areia) do ferro.
Uma boa argamassa, além de ser dosada, deve ser composta por materiais de boa qualidade. Tradicionalmente,
sempre se utilizou cal como um dos constituintes das argamassas. Atualmente, com o uso de aditivos cada vez mais
difundido, a cal tem sido abandonada em muitos casos. No entanto, sabe-se que essa prática afeta a durabilidade
de revestimento, como já observado em alguns países da Europa, como por exemplo a França, que tem a cal como
um dos vários constituintes das argamassas.
No estado fresco, a cal propicia maior plasticidade à argamassa, permitindo melhor trabalhabilidade e,
consequentemente, maior produtividade na execução do revestimento. Outra propriedade no estado fresco é a
retenção de água, importante no desempenho da argamassa, relativo ao sistema alvenaria/revestimento, por não
permitir a sucção excessiva de água pela alvenaria.
No estado endurecido, a cal apresenta a capacidade de absorver deformações devido ao seu módulo de
deformação. Esta propriedade é de extrema importância no desempenho da argamassa, que deve acompanhar as
movimentações da estrutura. A cal possibilita a diminuição da retração gerando menor variação dimensional, além
de carbonatar lentamente ao longo do tempo, tamponando eventuais fissuras ocorridas no endurecimento, no
caso de argamassa mista.
Todas estas propriedades permitem dizer que a qualidade da cal é absolutamente essencial para uma boa
argamassa.
APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Obtenção de argamassas de assentamento e revestimento como plastificante, retentor de água e de incorporação
de agregados (com ou sem aditivos, em geral nas proporções de 13 a 17% dos volumes); Misturas asfálticas como
neutralizador de acidez e reforçador de propriedades físicas (em geral, 1% das misturas); Fabricação de blocos
construtivos como agente aglomerante e cimentante (em geral, 5 a 7% do volume do bloco).
MATERIAIS CERÂMICOS
INTRODUÇÃO/CONCEITO.
Materiais cerâmicos são todos os materiais compostos em sua quase totalidade de argila, e que são largamente
utilizados na construção civil. Os materiais cerâmicos são polifásicos, contendo elementos metálicos e não
metálicos. A existência de várias fases cerâmica possibilita as combinações de átomos metálicos e não metálicos,
formando muitos arranjos estruturais. Isso possibilita a obtenção de materiais cerâmicos para uma
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largaaplicação na engenharia. Os principais materiais cerâmicos são: tijolos, telhas, vidros, concretos, abrasivos,
vidrados para porcelana, isolantes elétricos, etc.
As propriedades dos materiais cerâmicos dependem de suas estruturas. Por exemplo: a baixa condutividade
elétrica é devida à imobilidade dos elétrons das ligações iônicas covalentes. Os materiais cerâmicos têm alta
resistência ao cisalhamento e baixa resistência à tração e consequentemente, não apresentam fratura dúctil.
Devido à ausência de escorregamento entre os cristais ou grãos, os materiais cerâmicos apresentam as seguintes
características:
• Não tem ductilidade;
•Podem ter alta resistência à compressão, desde que não se tenham poros presentes;
•Têm possibilidade de apresentar um elevado limite de resistência.
A ARGILA E SEUS CONSTITUINTES.
A argila é a matéria-prima básica da cerâmica, sendo portanto, importante conhecer sua natureza. A argila é
composta por grande quantidade de material amorfo, predominando o material cristalizado. Os cristais da argila
podem agrupar em espécies mineralógicas bem definidas. Os principais constituintes das argilas são;
•Os silicatos - são os principais constituintes das argilas. Sua unidadefundamental é o tetraedro silício-oxigênio.
•Minerais do grupo caulinita – A caulinita faz parte da maioria das argilas. Tem forma de placas hexagonais
irregulares. A composição química da caulinita é: Al2Si2O3(OH)4 ou Al2O3.2SiO2.2H2O.
•Minerais do grupo Montmorilonita ou esmecita – Este mineral é geralmente encontrado nas bentonitas que são
rochas derivadas de cinzas vulcânicas. A água penetra facilmente na montmorilonita provocando o seu
inchamento.
•Minerais micáceos – As micas são encontradas em muitas argilas, argilitos existos.
•Minerais de alumínio hidratados. - Gibsita, constituinte dos solos lateríticos,é o principal mineral de alumínio.
A bauxita é um minério comum do alumínio, sendo uma mistura de bauxita, caulinita, limonita e outros minerais.
CLASSIFICAÇÃO DAS ARGILAS
Podemos classificar as argilas segundo vários critérios. De acordo com a geologia, as argilas classificam-se em:
Argilas residuais
-- São assim denominadas porque são formadas no mesmo local da rocha que lhe deu origem. O principal agente
formador destas argilas é a água subterrânea que percola a rocha, provocando reações químicas que vão
desgastando a rocha. A pureza da argila residual depende da natureza da rocha que lhe deu origem, da quantidade
de impurezas removidas, etc.
Argilas sedimentares
-- Estas argilas são provenientes de materiais transportados por ações naturais: ventos, chuvas, ações glaciais, etc.
Ex: Folhelho argiloso e silicoso, Silte argiloso, Caulim sedimentar, Argila glacial, limoargilo-arenoso etc. Segundo sua
aplicação em cerâmica, as argilas são classificadas em:
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a)Cerâmica branca: Caulins residual e sedimentar.
b)Materiais refratários com fusão acima de 1600ºC: Caulim sedimentar, Argilas refratárias–Sílica plástica.
c)Argilas para cerâmica vermelha (de baixa plasticidade, porem contendofundentes): Ladrilhos, manilhas, telhas e
tijolos furados – argilas e folhelhos.
d)Argilas para louça de pó de pedra (plástica, contendo fundentes).
e)Argilas para tijolos (plástica, contendo óxido de ferro); argilas paraterracotas, argilas para tijolos comuns.
f)Argilas fundentes contendo mais óxido de ferro.
PROPRIEDADES DAS ARGILAS.
Cor
-A cor não tem muita importância em cerâmica porque é alterada no cozimento. Entretanto, para a industria do
papel, a cor é muito importante, devendo ser medida com muita precisão.
Composição química
- A composição química regula as aplicações especificas das argilas.
Propriedades plásticas
- As argilas mais finas são muito plásticas, porém certas argilas, mesmo de granulometria grosseira mas contendo
pequena quantidade de montmorilonita ou de matéria orgânica rica em humo podem ser plásticas. Normalmente
se emprega os limites de Atterberg para determinar a plasticidade das argilas.
Retração por secagem
- A retração por secagem e medida pela variação do comprimento ou do volume quando a amostra da argila é seca
em estufa a 105 – 110º C. Esta propriedade é importante na moldagem das peças cerâmicas porque pode fissurar
devido ao efeito da retração.
Resistência de ruptura à flexão
- Esta propriedade é importante para facilitar o manuseio entre o secador e o forno sem danificar. As argilas muito
finas, principalmente aquelas que possuem montmorilonita e matéria orgânica húmica são as mais resistentes.
Desagregabilidade em água
- É importante conhecer o tempo de desagregação das argilas para se estabelecer o processo e equipamentos
adequados para a obtenção da massa plástica no processo cerâmico.
Queima
- As propriedades de queima; a retração, variações da porosidade, liberação e absorção de calor, perda de massa e
mudanças petrográficas.
MATERIAIS CERÂMICOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Os produtos cerâmicos podem ser classificados da seguinte forma:
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a)Porosos: Tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos, pastilhas, manilhas, etc.
b)Louça: Calcária, feldspática e sanitária.
c)Não porosos: Grês cerâmico e porcelana.
d)Refratários: Silicosos, silício-aluminosos, aluminosos, magnesita, cromomagnesita ecromita.
TIJOLOS.
Os tijolos são materiais de largo uso na construção de edifícios. São produzidos em todas as regiões do país, por
processos que vão do mais rude empirismo aos mais evoluídos mecanicamente. Por este processo, a pasta de
barro, depois de convenientemente amassada, é moldada por extrusão, cuja fieira contínua é cortada no
comprimento desejado. Os
tijolossão secos á sombra ou artificialmente, antes do cozimento que é feito em fornosintermitentes e contínuos.
Deste modo desenvolveram-se formas mais aperfeiçoadas para o produto e melhoraram sua qualidade. Os tijolos
devem ser leves, resistentes e de fácil manejo. São aplicados nos edifícios para a construção das alvenarias das
paredes divisória se de fachadas, representando cerca de 15% do valor total da construção. Nas pequenas
construções, os tijolos funcionam como elemento de sustentação do teto e cobertura. A NBR-7170 especifica a
resistência à compressão para cada tipo de tijolos em duas categorias, estabelecendo o valor mínimo individual e o
valor médio.
TELHAS
As telhas são materiais de cobertura com formas que se classificam em: planas oufrancesas, com seção transversal
curva (coloniais, portuguesas e árabes) e planas tipoescama. As telhas devem atender aos seguintes requisitos.
-Apresentar estrutura homogênea, granulação fina e não conter na sua massa grãos de pirita e de cal; -Não
apresentar manchas ou eflorescências;
-Ter cantos vivos; -Ter um som claro;-Não ter irregularidades de forma;
-Ter baixa permeabilidade;
-Ser resistente à flexão; A NBR-7172 da ABNT especifica a telha plana francesa nos seguintes requisitos: -Massa –
A massa seca máxima deve ser 3,3Kg-Absorção d’água – a absorção máxima deve ser de 20%.-Dimensões nominais
– NBR-8038 com tolerância de 2% nas dimensões nominais. -Quantidade de telhas por m².
PASTILHAS CERÂMICAS.
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As pastilhas cerâmicas são materiais de louça, empregados para revestimentos de paredes e nos pisos. As pastilhas
são fornecidas coladas em folhas de papelão. A dimensão de cada pastilha é de 15x15 mm ou de 20x20 mm e 5 mm
de espessura. O assentamento das pastilhas é feito com argamassa de cimento e areia com
traço1:3 em volume, pulverizando-se com cimento branco para evitar o aparecimento deargamassa nas juntas.
Após a secagem, retira-se a folha de papelão e faz o polimento superficial, as pastilhas são classificadas em
vitrificadas e foscas.
AZULEJOS.
Os azulejos também são peças de louça, empregados para revestimento de paredes, principalmente nos banheiros,
cozinha e em ambientes que se exigem muita higiene. As dimensões mais usuais dos azulejos são: 15x15 cm e às
vezes 10x10 cm, ou em formato retangular. O assentamento dos azulejos pode ser em argamassa de cimento e
areia, traço 1:6em volume, ou aplicado diretamente sobre o emboço com pasta de cimento ou cola epóxica. Antes
da aplicação, o azulejo deve estar chapiscado com argamassa de cimento e areia, traço 1:3 em volume e depois
mergulhado na água durante 24 horas para saturação.
LADRILHOS
Os ladrilhos cerâmicos, comumente chamados de cerâmica, são peças de pequena espessura e formato variado. Os
ladrilhos são empregados para revestimento de fachadas de edifícios, são duráveis e possuem alta resistência a
abrasão. Quanto ao acabamento, os ladrilhos são classificados em:-Comuns (cerâmica vermelha)-Coloridos-
Vitrificados.
A argamassa de assentamento para ladrilhos deve ser de cimento e areia (1:6).
LOUÇA.
A louça é um produto cerâmico para a fabricação de utensílios, aparelhos sanitários, pias, etc. Os materiais de louça
são revestidos por um vidrado cuja finalidade é torna-los impermeáveis e resistentes aos ácidos. As locas
classificam-se em:-Louça ordinária-Louça de má qualidade-Louça superior A louça ordinária é empregada para
fabricar utensílios domésticos, possuindo um acabamento superficial, transparente, feito com sais de chumbo. A
louça de má qualidade é obtida do material da anterior, tendo um recobrimento opaco. É a louça dos aparelhos
sanitários. A louça classificada como superior é feita com pasta de boa qualidade, tendo o acabamento feito com
sais de bório. Esta louça tem aplicação no fabrico de jarros, utensílios finos, peças decorativas, etc.
REFRATÁRIOS.
Os refratários são matérias resistentes a altas temperaturas sem sofrer variações de volume significativas, sem
amolecer e resisti a ação dos gases quentes. Além destas condições, os refratários devem atender os seguintes
requisitos:-Boa resistência à compressão em altas temperaturas;-Apresentar uniformidade ao aquecimento e
resfriamento;-Ser resistentes aos vapores, aos ácidos e às escórias em temperaturas elevadas;-Ser resistentes à
oxidação e a redução. Uma característica muito importante dos refratários é a resistência piroscópica que é obtida
num ensaio de refratariedade. Este ensaio é feito por comparação entre o comportamento de pirâmides – padrão
do material em estudo, verificando seu comportamento com o padrão sujeito às mesmas condições de elevação de
temperatura.