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Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
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1
Aglomerantes
Disciplina:TC 030 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I
PROF. JOSÉ FREITASADAPTADO POR: PROF. RONALDO MEDEIROS-JUNIOR
DEFINIÇÃO
São produtos capazes de provocar a aderência dos materiais.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:
• Quimicamente inertes:Endurecem por simples secagem.Ex: argilas, betumes.
• Quimicamente ativos:Endurecem devido a reações químicaEx: Cimento Portland
2
IntroduçãoProf. Dr. Ronaldo Medeiros-Junior | Materiais de ConstruçãoAGLOMERANTES
Introdução
• Quimicamente ativos:
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:
• HidráulicosNão necessitam da presença do ar para seu endurecimento.
• AéreosNecessitam da presença do ar para endurecer.
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Introdução
AGLOMERANTES AÉREOS:
Depois de endurecidos, não resistem bem a água.
Devem ser usados apenas em contato com o ar.
Ex.: Cal aérea, Gesso
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• Quimicamente ativos:
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Introdução
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:
Depois de endurecidos, resistem bem a água.
O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dápor ação exclusiva da água (reação de hidratação).
Ex.: Cal hidráulica, Cimento aluminoso, CimentoPortland.
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• Quimicamente ativos:
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Introdução
• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
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Hidráulicossimples
Hidráulicoscom adições
Hidráulicos mistos
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Introdução
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2
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES:
Um único produto, não tendo mistura.
Ex.: Cimento PortlandCimento aluminosoCal hidráulica.
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• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
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Introdução
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS:Mistura de dois aglomerantes simples.
Ex.:Mistura de CP com cimento aluminoso.
Tem pega muito rápida
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• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
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Introdução
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COM ADICÕES:
Aglomerantes hidráulicos simples + adições p/modificar certas características.
Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação,retração ou preço.
Aumento: resistência a agentes agressivos,plasticidade ou resistência a baixas temperaturas.
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• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
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Introdução
Resumindo:
ALOMERANTES
Quim.Inertes
Quim.Ativos
Aéreos
Hidráulicos
Simples
c/ adições
Mistos
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Introdução
Tempos de início e final de pega
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Definições:
Pega - período inicial de solidificação da pasta
Início de pega – Momento que a pasta começa a enrijecer
Fim de pega - Momento que a pasta já está completamentesólida
Endurecimento – Ganho de resistência, mesmo após o final de pega.
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Tempo de pega
Luis J. Vicat, França, 1828
(Cou
tinho
, J. S
.; F
EU
P, 1
988)APARELHO DE VICAT
Tempos de início e final de pega
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Tempo de pega
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3
APARELHO DE VICAT
Ensaios(NBR NM 43) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (NBR NM 65) - Determinação dos Tempos de Pega
O Aparelho de Vicat é composto por: • Parafuso para ajuste da altura; • Haste; • Parafuso para ajuste da sonda;• Agulha p/ início de pega;• Agulha p/ final de pega;• Base;• Sonda de Tetmajer;• Molde cônico e escala.
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Tempo de pega
Sonda de Tetmajer
Sonda de Tetmajer Agulha de
Vicat
Tempos de início e final de pega
APARELHO DE VICATEscala
graduada
Amostra de aglomerante
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Tempo de pega
Agulha de Vicat
Tempos de início e final de pega
APARELHO DE VICATEscala
graduada
Amostra de aglomerante
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Sonda de Tetmajer Agulha de
Vicat
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Tempo de pega
APARELHO DE VICAT(José A. Freitas Jr.)
amostra da pasta do
aglomerante
escala
agulha
Agulha com “arruela” para
verificação do final de pega
Tempos de início e final de pega
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Tempo de pega
Tempos de início e final de pega
4 +/- 1 mm
0,5 mm
Pasta de Consistência normal
INÍCIO PEGA FINAL PEGA
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Tempo de pega
Ensaios(NBR NM 43) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (NBR NM 65) - Determinação dos Tempos de Pega
O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega.
Classificação:
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Tempos de início e final de pega
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Tempo de pega
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Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente(inclui vazios entre grãos)
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Massa específica e unitária:
Massa Unitária
Massa Específica
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Massa específica
Quem é maior, ME ou MU?
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Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente(inclui vazios entre grãos)
20
Massa específica e unitária:
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Massa unitária
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Superfície específica :
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Superfície específica
Superfície específica :
SE = áreas dos grãos
Área dos grãos: soma das áreas de todos os grãos contidos em uma unidade de massa.
Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das partículas determinado pelo permeabilímetro de Blaine.
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Superfície específica
ηε
ε
ρ 1,0)1(
3 tKS ×
−×=
Caracteriza a finura;
Quanto maior o valor do Blaine, mais fino é opó do aglomerante, mais rápida é suahidratação.
• K é a constante do aparelho;
• ε é a porosidade da camada = cte;
• t é o tempo medido (s)
• ρ é a massa específica do cimento (g/cm³)
• η é a viscosidade do ar à temperatura do ensaio – tabela da norma (Pa/s)
• S é a superfície específica
ITAMBÉ
Superfície específica:
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Superfície específica
Amostra
(F.Bauer)
Permebilímetro BlaineSuperfície específica:
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Superfície específica
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5
Qual a massa unitária de um aglomerante usado no ensaio em que o volume dos grãos, contido em um recipiente de 16 dm3, é de 8,20 dm3 e sua massa específica é de 2,71 kg/dm3?
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Massa unitária
Qual o percentual de vazios de um material cuja massa específica é 2,40 kg/dm3 e massa unitária é 0,77 kg/dm3?
CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea
É um aglomerante aéreo É um aglomerante aéreo
É o produto resultante da calcinação de carbonatos de
cálcio e/ou magnésio a uma temperatura inferior ao do
início de sua fusão (cerca de 900oC).
27
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL
28
pode também ser obtida de resíduos
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CaCO3 + calor CaO + CO2
44 % do peso
12 a 20 % do volumePerdeCaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva
(900oC)
a) Calcinação
CaCO3 = Carbonato de Cálcio
Etapas da cal:
Alterações físicas:
Rocha Calcária
ar
CAL = Cal Aérea
29
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
MgCO3 + calor MgO + CO2(900oC)
ar
a) Calcinação
Etapas da cal:CAL = Cal Aérea
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AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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6
CAL = Cal Aérea – exigências químicas
Cal virgem:
CV – E (especial)
CV – C (comum)
CV – P (em pedra)
≤ 6 %
≤ 12 %
≤ 12 %
≤ 8 %
≤ 15 %
≤ 15 %
31
Anidrido CarbônicoCO2 – no depósito/obra
Anidrido CarbônicoCO2 – Na fábrica
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
NBR 6453/2003NBR 6453/2003NBR 6453/2003NBR 6453/2003CAL = Cal Aérea
Cal virgem:
CV - E
CV - C
CV - P
≥ 90 %
≥ 88 %
≥ 88 %
NBR 6453/2003
32
CaO + MgO
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea
Cal virgem:
CV - E
CV - C
CV - P
≤ 2,0 %
≤ 5,0 %
≤ 85 %
Finura (% retida)# 1,00 mm
≤ 15 %
≤ 30 %
---
NBR 6453/2003
33
Finura (% retida)# 0,30 mm
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.
b) Extinção da cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Ca(OH)2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio
Muito
34
Etapas da cal:CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
b) Extinção da cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos.Cerca de 24% do peso do produto formado é H2O
Muito
Alteração física:
35
Etapas da cal:CAL = Cal Aérea
Pode chegar a360 oC a 400 oC
Processo exotérmico
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
O hidróxido de cálcio (cal extinta) é o aglomerante
empregado nas argamassas de cal usadas
principalmente na execução de alvenarias e
revestimentos, fornecendo argamassas com
excelente trabalhabilidade.
CAL = Cal Aérea
36
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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7
37
Etapas da cal:CAL = Cal Aérea
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
ar ar
c) Endurecimento ou recarbonatação
CaCO3 = carbonato de cálcio
Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
38
CAL = Cal AéreaEtapas da cal:
“a” – Hidratação/Extinção“b” – Recarbonatação“c” – Calcinação
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação
DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea
Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:
Cal virgem cálcica
Cal virgem magnesiana
40
Cal virgem dolomítica
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Cal virgem cálcica:
CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais
41
CAL = Cal Aérea
Cal virgem magnesiana:
CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais
95% de (CaO + MgO) No máximo: 5% de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
Cal virgem dolomítica:
CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais
D = Dolomito - CaCO3.MgCO3
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Rendimento:Ganho de volume da cal virgem ao hidratar.(volume de pasta em metros cúbicos que se obtém com uma tonelada de cal viva)
CAL = Cal Aérea
Cal Gorda Cal Magra
42
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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Rendimento em pasta < 1,82 Calcários com impurezas > 5 %
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CAL = Cal Aérea
Cal gorda: Rendimento em pasta > 1,82 Calcários com impurezas < 5 %
Produz maior volume de pasta, mais plástica, homogênea e mais expansiva.
Cal magra:
Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos expansiva.
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea
Cal gorda:
Cal magra:
Cal Cálcica
Cal Magnesiana
44
Geralmente
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CALCÁRIO Reservas no Brasil:
Paraná
C = Calcário - CaCO3
D = Dolomito - CaCO3.MgCO3
Paraná
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Etapas de produção
46
CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos:C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared
Mina de calcário
Produção em Rio Branco do Sul-PR
47
CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Britagem
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos:C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared
Mina de calcário
Produção em Rio Branco do Sul-PR
48
CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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Forno debarranco
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos:C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared
Mina de calcário
Produção em Rio Branco do Sul-PR
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CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Forno intermitente simples a lenha (distribuição descontínua)
Forno vertical contínuo
(Freitas, J. A..)ABPC
Fornos para calcinação da calCAL = Cal Aérea
50
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Produção em Rio Branco do Sul-PR
Forno de barranco Queima de serragem
Peneiramento da cal Estoque
(alu
nos
: J. d
e C
amar
go,
J. L
ima
Net
o,’M
. Cos
tan
tin F
ilho,
R.
Sch
eid
t, S
ilvio
Alm
eid
a C
intr
a)
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Adulteração da cal:
Dissolução em HCl (20%)(Prof. Mércia Barros)
Impurezas:• Partículas de carvão - riscos pretos• Contaminação no calcário
(Aulas USP)
• Partículas de sílica
CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação
DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
53
CAL = Cal Aérea
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
•Cal em pedra - de 7 a 10 dias.
•Cal pulverizada - de 20 a 24 horas após a extinção.
•Cal magnesiana - 2 semanas no mínimo (aextinção/hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).
CAL = Cal Aérea
TEMPO PARA EXTINÇÃO
54
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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• Geralmente revestidos de tijolos sendo separados por umaparede interna.
• Enquanto a cal de um dos tanques esfria e “envelhece”,enche-se o outro tanque com cal misturada a água.
OS TANQUES EM OBRA (DEPÓSITOS)
CAL = Cal Aérea
55
Por que isso seria importante?• Este processo permite se obter, sem interrupções, calbem extinta, em condições de ser empregada para afabricação diária de argamassas.
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Ca(OH)2CAL = Cal Aérea
Cal em final de hidratação em caixa de madeira, típica de obra.
Equipamento industrial para hidratação de cal. 56
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Cal hidratada:
CH I
CH II
CH III
≤ 5 %
≤ 5 %
≤ 13 %
Anidrido CarbônicoCO2 – no depósito/obra
≤ 7 %
≤ 7 %
≤ 15 %
NBR 6453/2003
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Anidrido CarbônicoCO2 – Na fábrica
CAL = Cal Aérea – exigências químicas
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea – exigências químicas
Cal hidratada:
CH I
CH II
CH III
≤ 10 %
≤ 15 %
≤ 15 %
CaO + MgO não hidratados
NBR 6453/2003
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AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
1) No preparo de algumas tintas e colas;
2) Como matéria prima na fabricação de tijolos sílico-calcários;
CAL = Cal AéreaAPLICAÇÕES
59
Sílico-calcário
LevezaRetenção de água
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
3) Confecção de argamassa;
CAL = Cal AéreaAPLICAÇÕES
60
Elevada finura de seus grãos (2 µm de diâmetro)
Retenção de água
Maior plasticidadeMaiores deformações, sem fissuração.
Melhora aderência
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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4) Como adição nos pavimentos betuminosos;
5) Na indústria química, indústria cerâmica, no tratamento deágua, no preparo de adubos, na siderurgia, etc;
CAL = Cal AéreaAPLICAÇÕES
61
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CAL = Cal Aérea
O que faz um revestimento que contém cal descolar durante o combate a um incêndio???
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Impacto Ambiental:
Energia:• Óleo combustível;• Madeira;• Forno descontínuo:
2 kcal/g• Forno contínuo:
0,9 kcal/g
Reservas:
• Calcário:
Muito amplas.
CAL = Cal Aérea
63
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
CO2 – Efeito estufa:
• Descarbonatação:
p/ uma tonelada de CaCO3
• 560 kg CaO
• 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação
• Combustível:
1 tonelada de CaO gera
300 Kg de CO2 - Forno contínuo
640 kg de CO2 – Forno descontínuo
Impacto Ambiental:
CAL = Cal Aérea
64
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
65
Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Produto da desidratação parcial da gipsita -
(CaSO4. 2H20)
É um É um aglomerante aéreoaglomerante aéreo, não suporta , não suporta contato com a água após endurecido.contato com a água após endurecido.
66
Gesso = Gesso de Paris
Impurezas – SiO2, Al2O3, FeO, CaCO3, MgOMáximo 6%
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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Gesso = Gesso de Paris
Fonte: Schumann, Walter. Rochas e Minerais, 1994Estrutura cristalina
Gipsita
CaSO4. 2H2O
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
GESSO ou GESSO DE PARIS
www.caer.uky.ed
Uso na medicinaConstrução civil
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2Ohemidrato190oC
Gesso de ParisGesso RápidoGesso de Pavimentação
CaSO4 CaSO4
H2O
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Gesso = Gesso de Paris
Reação de produção:
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Prosseguindo o aquecimento além dos 200 0C:
200 0C - anidrita solúvel (CaSO4) - muito higroscópica (absorveumidade ao ar e reage rapidamente).
600 0C - anidrita insolúvel - praticamente inerte (endurecelentamente quando em contato com água).
1.000 a 1.200 0C - GESSO DE PAVIMENTACAO endureceem 12 a 14 h, também chamado GESSO LENTO ou GESSO
HIDRÁULICO resistência 100% superior ao gesso de Paris.
70
Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 71
Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
2(CaSO4.1/2H2O) + 3H2O 2(CaSO4.2H2O)
gipsita
72
Gesso = Gesso de Paris
Reação de pega:
Exceção: Aglomerante aéreo é aquele que tem a capacidade de endurecer por reação com o dióxido de carbono ou por reações de re-hidratação e que não adquirem a propriedade de resistir ao contato com a água após endurecido.
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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13
Tem pega rápida.
• Início: 2 a 3 minutos
• Término: 15 a 20 minutos do amassamento com água
Gesso = Gesso de Paris
73
Água de amassamento - água adicionada à mistura
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Pega:
(AU
LAS
US
P –
Pro
f. A
ntôn
io F
igue
iredo
et a
l.)
Cristais ≅≅≅≅ 15 µµµµm
74
Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
75
Gesso = Gesso de Paris
O consumo da água de amassamento pela formação da gipsitahidratada aumenta a consistência da pasta dando início a pega;
Os cristais formados ao redor dos núcleos ficam progressivamente maispróximos e se aglomeram;
O prosseguimento da hidratação leva à formação de um sólido contínuocom porosidade progressivamente menor e resistênciaprogressivamente maior;
Com o crescimento dos cristais e seu devido rearranjo geométrico, háuma expansão do volume do gesso durante sua hidratação, em torno de0,2 %, caindo para 0,1 % após a evaporação da água excedente.
Fonte: Eduardo Cabral, Universidade Federal do Ceará
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
76
Gesso = Gesso de Paris
Imagem de pasta de gesso, aglomerados de cristaisem forma de agulha intertravada, conferindoresistência mecânica.
Fonte: Materiais de Construção Civil, IBRACON, 2007Fonte: Materiais de Construção Civil, IBRACON, 2007
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
77
Gesso = Gesso de Paris
Fonte: Materiais de Construção Civil, IBRACON, 2007
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Resistências médias em corpos de prova secos e saturados de gesso de paris, conservados 28
dias em ar seco.
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002)78
Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
EFEITO DA
SATURAÇÃO
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14
GESSO ou GESSO DE PARIS
(Aulas USP)
Calor de hidratação
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Jazidas deGipsita
3.500 km frete p/ regiões Sul
80
Gesso = Gesso de Paris
Pólo gesseiro – PE: 94% da produção
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Britagem da gipsita
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Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Propriedades:
- Pega rápida – minutos
- Solúvel em água após endurecido
- Atacado por fungos e bactérias “sulfatófagos”
- Resistência mecânica diminui com o teor de umidade
- Baixa condutibilidade térmica (isolante)
- Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto)
- Corrosivo ao aço
Gesso = Gesso de Paris
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Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
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Gesso = Gesso de Paris
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Aplicações Chapas de gesso acartonado “Drywall”
Chapas fabricadas por processo de laminação contínua de uma mistura de gesso, água e aditivos entre duas lâminas de cartão.
NBR 14715:2010
ww
w.d
ryw
all.o
rg.b
r
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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15
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
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AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
(Coutinho,J. S.)
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
87
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
88
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Tipos de Chapas
• Standard (ST) – Chapa Branca – (áreas secas)
• Resistente à Umidade (RU) – Chapa Verde
• Resistente ao Fogo (RF) – Chapa Rosa
89
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
Gesso = Gesso de Paris
Chapas acartonadas - dimensões:L= 60,0 ou 120,0 cm
C = 240,0 ou 360,0 cm
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm.
(Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari)
90
Gesso = Gesso de ParisPlacas de gesso
As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são chumbadas e fixadas ao teto com arame galvanizado.
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
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16
91
Placas de gesso
Rebaixamento de
teto
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Divisórias em blocos
92
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 93
Peças decorativas
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
• Camada única de pasta sobre superfícies de interiores.
• Confere aspecto liso, bem acabado.
(Fotografias, alunos: A.Monteiro, A. R. Pontes, C. P. Serpa, C. Vasco, F. Silva e I. Dalmagro) 94
Gesso = Gesso de ParisRevestimento com
pasta de gesso
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
Reservas:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• O menor dentre os aglomerantes;
CO2 – Efeito estufa :
• Queima de Combustíveis - 0,15 a 0,20 kcal/g gesso;
• 1 tonelada de gesso gera 45 Kg de CO2
Impacto Ambiental:
Gesso = Gesso de Paris
95
AGLOMERANTES
Aglomerantes aéreos
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
96
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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17
Depois de endurecidos, resistem bem a água.
O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água.
(reação de hidratação)
97
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Exemplos principais:
98
• Cal hidráulica
• Cimentos (natural; aluminoso; Portland )
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CAL HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado.
Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC
É um aglomerante hidráulico É um aglomerante hidráulico
Características inferiores, em geral, ao Cimento Portland
99
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CAL HIDRÁULICA
Grau de hidraulicidade:
100
ouMgOCaO
OFeOAlSiO
+
++ 32322
CaO
OFeOAlSiO 32322 ++
CaO
ilosossComponente arg
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CAL HIDRÁULICA
101
Grau de hidraulicidade:
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CAL HIDRÁULICA
Utilizações:
- Argamassas de assentamento ou revestimento- Para a produção de blocos- Substituto do filer em pavimentos betuminosos
102
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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18
Cimentos
103
Cimento NaturalCimento AluminosoCimento Portland
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO NATURAL
A cal hidráulica apresenta cal livre.
104
Resulta do cozimento de calcários argilosos (teor argila + - 25%), não apresenta cal livre.
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Tipos:
105
CIMENTO NATURAL
• De pega rápida - (cimento Romano) – Cozimento T < 1000oC;
• De pega lenta - Cozimento a 1450oC;
• De pega semi-lenta - intermediário entre os 2 anteriores.
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Romanos desenvolveram um cimento altamentedurável.
Combinação de cal com "pozolana", (cinzavulcânica na zona de Pozzuoli , junto a Nápoles e aoMonte Vesúvio), permitia obter um cimento queoferecia maior resistência à ação da água.
106
CIMENTO NATURAL
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
A rapidez da pega dos cimentos Romanos é atribuída apresença do teor mais elevado de aluminato de cálcio.
Resistência dos cimentos naturais é baixa, (50% do CP),devido a composição do calcário não uniforme.
107
CIMENTO NATURAL
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com
argamassa de cimento pozolânico.
108
CIMENTO NATURAL
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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19
Concreto maciço com cimento pozolânico. Na cúpula foram utilizados agregados leves (pedra pome).
Pantheon (Roma) - 110 -125 d.c
Paredes cilíndricas e cúpula
(43,3 m diâmetro) em
concreto maciço 10 MPa.
109
CIMENTO NATURAL
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Na França e na Alemanha é empregado em condutos(esgotos, água);
Nos EUA é empregado em pavimentação de estradasde rodagem.
No Brasil não é empregado e nem fabricado.
Indicado para argamassas e pastas. Pode sofrerpequena retração.
www.rosendalecement.net
CIMENTO NATURAL
110
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO NATURAL x Cimento Portland
(R. W
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J. B
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G. S
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1924
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111
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Cimentos
112
Cimento NaturalCimento AluminosoCimento Portland
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO ALUMINOSO
Produção
Fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor
bauxíta > 30%) moída misturadas, em fornos de alta temperatura, resfriado, britado e moído.
É um aglomerante hidráulico!!! É um aglomerante hidráulico!!!
113
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Características:• Cura rápida - em 24 h resistência superiores a 45 MPa;
• Aglomerante de preço elevado;• Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação;• Alta resistência ao calor dos concretos/argamassas até1200ºC;• Alta resistência a abrasão e química;• Endurecimento normal em temperaturas baixas.
114
CIMENTO ALUMINOSO
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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20
CIMENTO ALUMINOSO
APLICAÇÕES:
• Concretos refratários;
• Rápida cura e altas resistências iniciais e finais;
• Pisos para usar após 6 horas;
• Chumbamentos/fixação;
• Reparo em cabeça de protensão, 24 h pode protender,(CP=7 dias);
• Concretagens junto ao mar para aproveitar maré baixa;
• Pré-moldados para uso imediato;
• Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários.
115
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO ALUMINOSO
Pisos industriaisRápido endurecimento
e cura (6 h)
Alta resistência química p/ proteção de tubos
para esgoto
ww
w.c
imen
tfon
du.c
om
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w.c
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tfon
du.c
om
116
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO ALUMINOSO
ww
w.c
imen
tfon
du.c
om
Suporta altas temperaturas.Concreto em instalações
de siderurgia
Endurece em baixas temperaturas.Concreto em fundações de base francesa na Antártida
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tfon
du.c
om
117
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Cimentos
118
Cimento NaturalCimento AluminosoCimento Portland
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
Material obtido pela cozedura até a fusão de uma Material obtido pela cozedura até a fusão de uma
mistura calcáriomistura calcário--argilosa que dá origem ao argilosa que dá origem ao clinquerclinquer..
119
É um aglomerante hidráulico!!! É um aglomerante hidráulico!!!
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Engenheiro John Smeaton, 1756,procurava aglomerante que endurecessena presença de água, para facilitar otrabalho de reconstrução do farol deEddystone, na Inglaterra.
Verificou que mistura calcinada decalcário e argila tornava-se, depois deseca, tão resistente quanto as pedrasutilizadas nas construções.
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w.c
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toita
mbe
.com
.br
120
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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21
Joseph Aspdin em 1824
patenteou a descoberta, batizando
de cimento Portland, referência a
um tipo de pedra muito usada em
construções na região de Portland,
Inglaterra.
ww
w.c
imen
toit
amb
e.co
m.b
r
CIMENTO PORTLAND (CP)
121
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http
://w
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.dor
ches
terd
orse
t.com
/por
tland
.php
CIMENTO PORTLAND (CP)
122
Produto de natureza granulosa, resultante da calcinação de uma mistura de materiais.
Pedra Calcária + Argila + Calor(CaCO3; MgCO3) (SiO2; Al2O3; Fe2O3;...) (~1450 oC)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
123
CIMENTO PORTLAND (CP)
Clínquer
Composição
Calcário (~80 %)
CaO C
Argila (~20 %)
SiO2 SAl2O3 AFe2O3 F
Clínquer (~95 %)
Gipsita (~3 %)
CaO CSO4 S
Adições
Cimento
Obs.: Minério de ferro
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
124
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
125
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
126
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
127
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/128
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
129
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
130
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
131
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
PRODUÇÃO:
CP V RS
(1,5 a 3%)
CIMENTO PORTLAND (CP)
132
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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23
CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
PUC - RJ
133
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO
CALCÁRIOCALCÁRIO
ARGILASARGILAS
MIN. FERROMIN. FERRO
VA
I P/ F
OR
NO
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
CaCO3
Fe2O3
Al2O3 Fe2O3 Si O2
MgO SiO2
134
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO
A composição básica da mistura é quimicamente controlada eeventualmente são feitas correções.
Estufa Moinho Silos de homogeneização
Processo por via seca
Moagem e Mistura
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO
Moagem e Mistura
Mistura –Formação de lama Moinho Silos de
homogeneização
Processo por via úmida
Argila + Água Lama + Calcário
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO
As fábricas modernas de cimento priorizam o processo por via seca, o qual em termos de energia é mais eficiente, uma
vez que a água usada para produzir a lama deverá ser evaporada na operação de queima.
Via Seca Via Úmida
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Eficiência energética
ITA
MB
É
Para moagem da farinha crua.
MOINHO DE ROLOS
ITA
MB
É
138
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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24
FORNO
VE
M D
O M
OIN
HO
DE
FA
RIN
HA
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
VAI P/ MOINHO DE
BOLAS
CLINQUERCLINQUER
Vista de dentro do forno
ITAMBÉ
(Cou
tinho
, J. S
.; F
EU
P, 1
988)
139
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
140
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
VE
M D
OF
OR
NO
Cia
Cim
. Rio
Bra
nco
Vo
tora
nti
n
Interior do moinho de bolas
ITAMBÉ
Cia
Cim
. Rio
Bra
nco
Vo
tora
nti
n
Cia
Cim
. Rio
Bra
nco
Vo
tora
nti
n
141
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO
142
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO
143
Calcário(80 %)
Argila(20 %)
Moagem
Pré-Aquecedor
Forno(>1450 oC)
Gipsita(3 %)
Clínquer (95 %)
Adições
Moagem Final
Cimento Portland
Cimento Portland - Via Seca
Obs.: Minério de ferro
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
144
Via Seca1. Britagem2. Estocamento de matéria prima3. Secagem4. Mistura proporcionalmente5. Moagem6. Silos de espera
Via Úmida7. Estocagem da lama8. Moagem9. Silos de espera
Ambos os processos10. Queima no forno11. Resfriamento do clínquer12. Estocamento do clínquer13. Adição de Gipsita…Moagem14. Silos de cimento15. Etapa final
Adaptado de Eliana Monteiro, UPE
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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25
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND
Outros compostos em menor quantidade
Na2O, MnO, K2O, magnésio, enxofre, fósforo
67% CaO (C)
22% SiO2 (S)
5% Al2O3 (A)
3% Fe2O3 (F)
3% de outros óxidos.
100 % - óxidos totais145
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Difração de Raios – X:
Técnica utilizada para a identificação das fases constituintesdo clínquer.
Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura:
Observação morfológica das amostras.
146
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Ensaio de Lixiviação:
Visa simular as condições de exposição do cimento ao meioambiente.
Ensaio de solubilização:
Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo éinerte (Classe III) ou não.
147
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão:
É o controle de qualidade fundamental do produto. Limitesmínimos de resistência à compressão exigidos para 3, 7 e 28dias.
148
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
NBR 7215/97
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CP moldado com proporção determinada por norma
50 mm
100 mm
Capeador
Capeamento com pasta de enxofre
149
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
150F
RupturaRuptura
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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26
151
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
C3S - Alita
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
152
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Propriedades dos compostos do clínquer
153
CIMENTO PORTLAND (CP)
C3S• Alita: 50 a 70%
• Responsável pela resistência nos primeiros dias de idade da pasta.
• Os cimentos ricos em C3S tem resistência inicial mais alta.
• Hidrata com velocidade mediana/alta e libera quantidade mediana/alta de calor
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
C2S - Belita
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
154
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
(US
P)
Propriedades dos compostos do clínquer
155
CIMENTO PORTLAND (CP)
C2S• Belita: 15 a 30%
• Reage com a água lentamente até os primeiros 28 dias.
• Apenas em pouco mais de 1 ano atinge a resistência do C3S.
• Como reage lentamente, apresenta pequeno calor de hidratação
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
C3A - Aluminato tricálcico
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
156
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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27
(US
P)
Propriedades dos compostos do clínquer
157
CIMENTO PORTLAND (CP)
C3A• Aluminato Tricálcico: 5 a 10%
• Pega quase instantânea.
• Pela intensidade de reação em curto espaço de tempo, desenvolve alto calor de hidratação.
• Resulta em composto de pouca resistência mecânica e baixa resistência a ação de águas agressivas (sulfatos).
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
C4AF - Ferroaluminato tetracálcico
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
158
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
(US
P)
Propriedades dos compostos do clínquer
159
CIMENTO PORTLAND (CP)
C4AF• Ferroaluminato tetracálcico: 5 a 10%• Apresenta pega em poucos minutos, mas não instantânea como o C3A.• Os compostos formados apresentam resistência ligeiramente inferior aos formados pelo C3A. Porém, sua resistência a águas agressivas é maior.• Como a hidratação é mais lenta, desenvolve menor calor do que o C3A.
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Alita (C3S)
Belita (C2S)
CIMENTO PORTLAND (CP)
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento de resistência
Aluminato tricálcico
Ferroaluminato tetracálcico
Enrijecimento inicial da massa
Silicatos
Aluminatos
160
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Resistência mecânica
Xefeitos da hidratação
dos compostos anidros.
(Zam
pier
i, 19
89)
161
Propriedades dos compostos do clínquer
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER
+ C3S
+ C2S + C3S+ C2S
(Aulas USP)
162
AGLOMERANTES
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28
Tempo (dias)
100 -
Taxa de hidratação dos compostos:
CIMENTO PORTLAND (CP)
163
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
164
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
A hidratação do cimento Portland é exotérmica.
Teor (%)Taxa de
Hidratação
Contribuição para
Resistência inicial
Resistência final
Calor de Hidratação
C3S 50 - 70 Alta Alta Baixa Alta
C2S 15 - 30 Baixa Baixa Alta Baixa
C3A 5 - 10 Muito Alta Alta Baixa Alta
C4AF 5 - 10 Moderada Baixa Moderado Baixa
165
Propriedades dos compostos do clínquer
CIMENTO PORTLAND (CP)
TABELA RESUMO:
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
COMPOSTOS DO CLINQUERClinquer -> quatro compostos anidros principais
2 silicatos e 2 aluminatos
C3S -3CaOSiO2 - Silicato tri-cálcico
C2S - 2CaOSiO2 - Silicato di-cálcico
C3A - 3CaOAl2O3 - Aluminato tri-cálcico
C4AF - 4CaOAl2O3Fe2O3 - Ferro Aluminatotetra-cálcico
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
166
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
COMPOSTOS DO CLINQUER
Estrutura de um clínquer de cimento Portland
relativamente comum observado ao
microscópio ótico:
CIMENTO PORTLAND (CP)
167
C3S
C2S
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
COMPOSTOS DO CLINQUER
CIMENTO PORTLAND (CP)
168
Belita, C2S ou silicato bicálcico
Forma arredondada.
Alita ou C3S ou silicato tricálcico
Forma aproximadamente hexagonal.
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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29
CIMENTO PORTLAND (CP)
Reações de Hidratação
A pasta de cimento evolui através das reações químicas entre os minerais do cimento Portland e a água
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Pega: é o começo do endurecimentoEndurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento
C3A + CSH2 Etringita + 300 cal/g
2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g
2C2S + 4H C3S2H3 + CH + 62 cal/g
Reações Químicas:Notação:C - CaOS - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
H - H2OS - SO3
170
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Principais reações de hidratação:
2C3S + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 + 120 cal/g100 24 75 49
C3S
2C2S + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 + 62 cal/g100 21 100 21
C2S
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Principais reações de hidratação:
2C3S + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 + 120 cal/g100 24 75 49
C3S
2C2S + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 + 62 cal/g100 21 100 21
C2S
Portlandita ou Hidróxido deCálcio – Cristaisprismáticos grandes querepresentam 20 a 25 % dosconstituintes de uma pastade cimento
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Principais reações de hidratação:
2C3S + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 + 120 cal/g100 24 75 49
C3S
2C2S + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 + 62 cal/g100 21 100 21
C2S
Silicato de CálcioHidratado (C-S-H) –representa 50 a 60 %dos constituintes de umapasta de cimento
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Principais reações de hidratação:
C3A + 3CaSO4.2H2O + 26H2O→ 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O + calor100 191 173 464C3A + 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O + calor (calor total = 207 cal/g)
C3A
C4AF + 2 Ca(OH) 2 + 10H2O→ 3CaO. Al2O3.6H2O + 3CaO.Fe2O3.6H2O + 100 cal/g
C4AF
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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30
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Principais reações de hidratação:
C3A + 3CaSO4.2H2O + 26H2O→ 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O + calor100 191 173 464C3A + 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O + calor (calor total = 207 cal/g)
C3A
C4AF + 2 Ca(OH) 2 + 10H2O→ 3CaO. Al2O3.6H2O + 3CaO.Fe2O3.6H2O + 100 cal/g
C4AF
Cristais desulfoaluminato de cálciohidratado – representam15 a 20 % dosconstituintes de umapasta de cimento
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CIMENTO PORTLAND (CP)HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Grãos de clinquer não hidratados - Encontrados na microestrutura decimento, mesmo após longos períodos de hidratação
FONTE: http://www.cimentoitambe.com.br/
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH
• Cristais grandes hexagonais de Ca(OH)2
• Volume: 20 a 25%
• pH elevado da pasta (pH ≅ 13)
(And
ión
et a
l., 2
001)
177
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
CIMENTO PORTLAND (CP)
• Porosos
• Solúveis em água
• Muito reativos quimicamente
(And
ión
et a
l., 2
001)
178
Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
CIMENTO PORTLAND (CP)
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
Etringita
(Mehta e Monteiro,1994)179
CIMENTO PORTLAND (CP)
Sulfoaluminato de cálcio hidratado
Volume: 15 a 20 %
Início: etringita
Depois: monosulfato hidratado
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
180
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Teoria 1: Dissolução
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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31
181
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Teoria 2: Hidratação no estado sólido
Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos do cimento sem entrarem em solução
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Estudos sobre microscopia de pastas de cimento
demostraram que a teoria 1 prevalece nos estágios iniciais
e a teoria 2 passa a prevalecer no estágio posterior,
quando a mobilidade iônica na solução fica restrita.
182
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
CRESCIMENTO DOS CRISTAIS183
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
Fatores que afetam:
Aluminatos: Pega inicial (C3A cristaliza rápido)
Finura: Mais fino, final de pega e endurecimento mais rápido
Gesso (SO3): (~3%) adicionado ao clinquer para retardar pega inicial do C3A
184
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Fatores que afetam:Aditivos:
Cloreto de sódio: acelera a pega (PROIBIDO)
Carbonatos alcalinos: forte aceleração (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)
185
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Hidróxidos de sódio, de potássio ou silicato de sódio:notável aceleração
Açúcar: solução de 1% impede a pega
186
CALOR DE HIDRATAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
É a quantidade de calor, em calorias por grama (ou Joules por grama)que é liberada durante o processo de hidratação do cimento.
Calor de hidratação muito elevado:
Vantagens
Concretagem durante o inverno quando a
temperatura ambiente pode ser muito baixa
Desvantagens
- Concreto Massa
- Aparecimento de trincas de retração
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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32
Fatores que afetam:
- Composição química – C3A – obs.: C3S mais calor que C2S
- Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata
- Adições – pozolanas menos calor
187
CALOR DE HIDRATAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
(Aul
as U
SP
)
188
CALOR DE HIDRATAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
Finura X Calor de Hidratação
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Tamanho dos grãos
Qual a utilidade de se saber a finura do cimento?
Finura
-Influencia na velocidade da reação de hidratação
- Influencia nas qualidades da pasta, das argamassas e do concreto
Aumento da Finura
Melhora a resistência Aumenta a
impermeabilidade
Melhora a coesão
Diminui a segregação Aumenta a
trabalhabilidade
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Finura
150 200 250 300
Área específica (m2/kg)
Res
ist.
à c
om
pre
ssão
(MP
a)
1 ano
90 dias
28 dias
7 dias
50
40
30
20
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Resistência em todas as idades, principalmente até ofim do primeiro mês de cura (até próximo a um ano)
Resistência
C3S
Processo de enducerimento em idades maisavançadas, ganho de resistência a um ano ou maisC2S
Resistência no primeiro diaC3A
Menor contribuiçãoC4AFe
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Segundo em importância no tempo de pega
Tempo de Pega
C3S
Menor contribuiçãoC2S
Responsável pela rapidez de pegaC3A
Menor contribuiçãoC4AFe
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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33
Segundo em importância no processo de liberação decalor
Calor de Hidratação
C3S
Menor contribuiçãoC2S
Primeiro em importância no processo de liberação decalor
C3A
Menor contribuiçãoC4AFe
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
A estabilidade do cimento é uma característica ligada àocorrência eventual de indesejáveis expansões volumétricasposteriores ao endurecimento do concreto e resulta da hidrataçãoprincipalmente da cal e magnésia livre
CaO e MgO Hidratação lenta
Agulha de Le Chatelier
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
Fissuras
Imperfeições
Degradação
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
Cal livre: CaO + H2O = Ca(OH)2
Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação (Excesso de CaO no clínquer – carência de argila)
Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de Le Chatelier
Problemas do cimento que causam expansão:
195
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Agulha de Le Chatelier,Usada para avaliar a
expansibilidade: e ≤ 0,5 cm
(Neville, A.; 1995)
196
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
30 mm
30 mm
165 mm
Agulha de Le Chatelier
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
197
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Problemas do cimento que causam expansão:
198
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
MgO + H2O = Mg(OH)2
Limitação por norma ≤ 6,5%
Origem: Calcário magnesiano
Menos reativa do que a Cal livre
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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34
Problemas do cimento que causam expansão:
- Excesso de gesso adicionado
199
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
< 3%
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Origem: Provenientes de componentes da argila presentes namistura de matérias-primas
-Álcalis do cimento
Na2O Óxidos de SódioK2O Óxidos de Potássio
Reação Álcali-Agregado
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
Pasta - pseudo-sólidosAparência de sólidos - rede de poros muito finos contendo ar ou água.
201
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
Pasta - pseudo-sólidos
Essa característica traz propriedades diferentes das de muitos sólidos devido à presença de tensões capilaresde água no interior dos poros.
202
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Tem tanta água assim em uma pasta,
argamassa ou concreto?
Teor de umidade ao ar
Teor de umidade saturado
± 3%
± 6%
± 75 l/m3
± 150 l/m3
Densidade doconcreto
2500 kg/m3
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
203
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
204
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
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35
• Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m
• Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m
• Concretos - 0,2 a 0,7 mm/m
Quantidades de retração muito variável :
205
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Fatores que influenciam:
• Traço: > quantidade de agregados → < retração
• Água de amassamento: + água → > retração
206
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
• Dimensões das peças: + volumosas → > retração
• Área de contato das peças: > área → > retração
• Cura: > tempo → < retração
• Umidade média do ar: > seco → > retração
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Nas pastas de cimento/concretos em contato com a água e coma terra podem ocorrer fenômenos de agressividade.
Agentes externos agressivos
Águas Sulfatadas
Reação do sulfato com aluminato,produzindo um Sulfoaluminato comgrande aumento de volume.Expansão interna é responsávelpelo fissuramento
Água do marPossuem cloreto de sódio quecontribui para aumentar asolubilidade do Ca(OH)2
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
Agentes externos agressivos
Águas Ácidas
Lavam a cal existente no cimentohidratado
Águas Puras
CIMENTO PORTLAND (CP)
Lavam a cal existente no cimentohidratado
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND
209
AGLOMERANTES
Adições
RAZÕES PARA O USO DAS ADIÇÕES
TÉCNICAS: Melhoria de propriedades específicas
ECONÔMICAS: Diminuição do consumo energético
ECOLÓGICAS: Aproveitamento de resíduos poluidores
ESTRATÉGICAS: Preservação das jazidas
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
210
AGLOMERANTES
Adições
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36
USO DE ADIÇÕES: RAZÕES TÉCNICAS
• Redução da difusividade/permeabilidade
• Redução da capilaridade
• Maior resistência a alguns agentes agressivos
• Redução do calor de hidratação
• Inibição da reação álcali-agregado
> DURABILIDADE 211
AGLOMERANTES
Adições
Penetração de Cloretos
Medeiros (2008)
AGLOMERANTES
Adições
Medeiros-Junior (2014)
AGLOMERANTES
Adições
214
Tipo de adições
AGLOMERANTES
Adições
Fíler carbonático – pó de calcário
Pozolana - Cinza Volante
Escória de alto forno
215
Metacaulim, sílica ativa, sílica de casca de arroz, resíduo de cerâmica vermelha, etc
AGLOMERANTES
Adições
Fíler carbonático – pó de calcário
• Inerte quimicamente;
• 5 a 10 % do cimento;
• Não prejudica resistência mecânica;
• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;
• Redução de custos.
216
AGLOMERANTES
Adições
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37
Efeito fíler
Fíler carbonático – pó de calcário
Preenche espaços, tornando a massa mais compacta.
AGLOMERANTES
Adições
Fíler carbonático – pó de calcário
Pozolana - Cinza Volante
Escória de alto forno
218
Metacaulim, sílica ativa, sílica de casca de arroz, resíduo de cerâmica vermelha, etc
AGLOMERANTES
Adições
POZOLANA - definição- Definição inicial (restrita):
Estava associado apenas a cinzas vulcânicasformadas naturalmente e argilas calcinadas, quereagem com a cal na presença de água.
- Definição atual (mais ampla):Refere-se a todo material sílico/aluminoso
que finamente moído e na presença de água reagecom o hidróxido de cálcio formando materiais comcaráter cimentício (SABIR; BAI, 2001).
219
AGLOMERANTES
Adições
Origem: a melhor variedade de cinzasvulcânicas se encontravam em Pozzoli, Itália.
Daí o nome pozolana, usado até hoje.
POZOLANA - definição
220
AGLOMERANTES
Adições
Cinzas volantes – Classe CPó proveniente de fornos que queimam carvão mineral
(termoelétricas)
221
POZOLANA
AGLOMERANTES
Adições
Origem:
Usinas de energia que queimam carvão.
Inserir figura
Aitcin p. 171
Fig 6.44.
Chaminé
Cinza volante
Zona de combustão
Cinza Volante
POZOLANA
AGLOMERANTES
Adições
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38
Cinza Volante (aumentada 5.500 X)
(MB
inc.
)
POZOLANA
223
AGLOMERANTES
Adições
Reação pozolânica (lenta)
C3S + H C-S-H + CH
C-S-HPozolana + CH + H
Reação no cimento (rápida)
POZOLANA - reação
224
AGLOMERANTES
Adições
• Retarda o ganho de resistência mecânica
• Reduz o calor de hidratação
225
Cinza VolantePOZOLANA
AGLOMERANTES
Adições
226
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Resi
stên
cia
à c
om
pre
ssã
o s
imp
les
(MP
a) -
CP
II-
F
Tempo (dias)
IIF04-32
IIF05-32
IIF06-320,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100R
esi
stên
cia
à c
om
pre
ssã
o s
imp
les
(MP
a) -
CP
III
RS
Tempo (dias)
IIIRS04-40
IIIRS05-40
IIIRS06-40
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Res
istê
ncia
à c
om
pre
ssã
o si
mp
les
(MP
a)
-
CP
IV
Tempo (dias)
IV04-32
IV05-32
IV06-320,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Res
istê
ncia
à c
om
pre
ssã
o si
mp
les
(MP
a)
-
CP
V
Tempo (dias)
V04-ARI
V05-ARI
V06-ARI
Medeiros-Junior (2014)
AGLOMERANTES
Adições
Resistência à compressão Resistência à compressão Resistência à compressão Resistência à compressão ––––cimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adições
• Retarda o ganho de resistência mecânica
• Reduz o calor de hidratação
• Minimiza a permeabilidade do concreto
227
Cinza VolantePOZOLANA
AGLOMERANTES
Adições
228Medeiros-Junior (2014)
I
V
aaa
AGLOMERANTES
Adições
Resistividade Elétrica Superficial (RES)Resistividade Elétrica Superficial (RES)Resistividade Elétrica Superficial (RES)Resistividade Elétrica Superficial (RES)
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
39
229Medeiros-Junior (2014)
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
W/b ratio
240 dias 270 dias 300 dias 330 dias 360 dias 390 dias
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
a/c
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
(kΩ
.cm
)
W/b ratio
28 dias 60 dias 90 dias 120 dias 150 dias 180 dias 210 dias
(a) (b)
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
RE
S
Relação
(c) (d)
AGLOMERANTES
Adições
RES RES RES RES ––––cimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adições
• Retarda o ganho de resistência mecânica
• Reduz o calor de hidratação
• Minimiza a permeabilidade do concreto
• Diminui ocorrência da reação álcali-agregados
230
Cinza VolantePOZOLANA
AGLOMERANTES
Adições
Blocos de fundações de ed. no Recife-PE
www.portcement.org
(M. Pechhio, Y. Kihara e T. de Andrade,2006)
REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):
AGLOMERANTES
Adições
REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):
Parapeito de estrutura de ponte
RAA em pavimento de concreto
(David Stark- SHRP,1991)
(David Stark- SHRP,1991)
AGLOMERANTES
Adições
233
Cinza VolantePOZOLANA
Distribuição do tamanho dos poros – Os produtos da reaçãopreenche os espaços capilares grandes melhorando a resistênciae impermeabilidade do sistema
Taxa de liberação de calor e desenvolvimento da resistêncialentos – devido a reação lenta
Consome óxido de cálcio – Contribuição importante paradurabilidade da pasta frente aos meios ácidos
AGLOMERANTES
Adições
Fíler carbonático – pó de calcário
Pozolana - Cinza Volante
Escória de alto forno
234
Metacaulim, sílica ativa, sílica de casca de arroz, resíduo de cerâmica vermelha, etc
AGLOMERANTES
Adições
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
40
Escória de alto forno
• Subproduto da manufatura do ferro-gusanum alto forno.
• Definição: material não metálico formadoessencialmente por silicatos ou por alumino-silicatos de cálcio e outras bases.
235
Obs.: Gusa é uma liga de Ferro e Carbono, obtida em alto-fornos pela
reação de minério de ferro com carvão e calcáreo
AGLOMERANTES
Adições
Minério de ferro = Ferro Gusa + Escória
0,5 toneladas de escória
tonelada de minério de ferro
236
Escória de alto forno
AGLOMERANTES
Adições
• Resíduo do alto-forno siderúrgico
• Presença de C2S e C3S
• Grãos finos (45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine)
• Reduz custos e consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente
237
Escória de alto forno
AGLOMERANTES
Adições
A escória de alto forno é auto-cimentante, porém em taxas insuficientespara viabilizar o seu uso para fins estruturais.
NÃO É UMA POZOLANA!!!
238
Escória de alto forno
AGLOMERANTES
Adições
• Não prejudica resistência mecânica
• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 70%
• Podem contribuir para a resistência aos sulfatos
• Minimiza a permeabilidade do concreto
239
Escória de alto forno
AGLOMERANTES
Adições
240
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Resi
stên
cia
à c
om
pre
ssã
o s
imp
les
(MP
a) -
CP
II-
F
Tempo (dias)
IIF04-32
IIF05-32
IIF06-320,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Resi
stên
cia
à c
om
pre
ssã
o s
imp
les
(MP
a) -
CP
III
RS
Tempo (dias)
IIIRS04-40
IIIRS05-40
IIIRS06-40
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Res
istê
ncia
à c
om
pre
ssã
o si
mp
les
(MP
a)
-
CP
IV
Tempo (dias)
IV04-32
IV05-32
IV06-320,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 20 40 60 80 100
Res
istê
ncia
à c
om
pre
ssã
o si
mp
les
(MP
a)
-
CP
V
Tempo (dias)
V04-ARI
V05-ARI
V06-ARI
Medeiros-Junior (2014)
AGLOMERANTES
Adições
Resistência à compressão Resistência à compressão Resistência à compressão Resistência à compressão ––––cimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adições
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
41
241Medeiros-Junior (2014)
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
W/b ratio
240 dias 270 dias 300 dias 330 dias 360 dias 390 dias
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
a/c
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
(kΩ
.cm
)
W/b ratio
28 dias 60 dias 90 dias 120 dias 150 dias 180 dias 210 dias
(a) (b)
0
30
60
90
120
150
0,4 0,5 0,6
RE
S
Relação
(c) (d)
AGLOMERANTES
Adições
RES RES RES RES ––––cimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adiçõescimentos com diferentes tipos de adições
TIPOS DECIMENTO PORTLAND
242
AGLOMERANTES
Tipos de CP
243
CP II Z 32
Cimento Portland
Composição (Adições)
Resistência aos 28 dias (MPa)
25
32
40
A partir do conhecimento das reatividades relativas e dos seusprodutos de hidratação, é possível produzir cimentos comcaracterísticas especiais:
Baixo ou Moderado CALOR DE HIDRATAÇÃO
Alta ou Moderada RESISTÊNCIA AO SULFATO
Alta RESISTÊNCIA INICIAL
AGLOMERANTES
Tipos de CP
244
AGLOMERANTES
Tipos de CP
245
CP I Cimento Portland Comum
CP I - SCimento Portland Comum
com Adição
CP II - ECimento Portland
Composto com Escória
CP II - ZCimento Portland
Composto com Pozolana
CP II - FCimento Portland
Composto com Filler
AGLOMERANTES
Tipos de CP
246
CP IIICimento Portland de Alto
Forno
CP IVCimento Portland
Pozolânico
CP V ARICimento Portland de Alta
Resistência Inicial
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
42
Cimento Portland Comum NBR 5732
Cimento Portland Composto NBR 11578
Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735
Cimento Portland Pozolânico NBR 5736
Cim. Portland de Alta Resistência Inicial NBR 5733
247
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland
Sigla ClasseClínquer
+Gesso
Escória (E)
Pozolana (Z)
Carbonato (F)
Comum
CP I253240
100 % 0
CP I-S253240
99-951-5
Composto
CP II-E253240
94-56 6-34 0 0-10
CP II-Z253240
94-86 0 6-14 0-10
CP II-F253240
94-90 0 0 6-10
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento
PortlandSigla Classe
Clínquer+
Gesso
Escória
(E)
Pozolana
(Z)
Carbonato
(F)
Alto Forno CP III
25
32
40
65-25 35-70 0 0-5
Pozolânico CP IV25
3285-45 0 15-50 0-5
Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5
249
AGLOMERANTES
Tipos de CP
250
CP I
Utilizado quando não são requeridas as propriedades especiaispara qualquer um dos outros tipos
Cimento Portland comum, podem ser utilizados em trabalhosgerais da construção
CP II
desuso
AGLOMERANTES
Tipos de CP
251
CP IIIUtilizado quando se deseja baixo calor de hidratação
CP IV
C3S < 35 %Produzem altos calores de
hidrataçãoC3A < 7 %
Produz menos calor de hidratação
C2S > 40 %
Boa durabilidade quando apropriadamente dosado e curado
Economia de energia e preservação de reservas naturais; podeter custos mais baixo
AGLOMERANTES
Tipos de CP
252
CP V
Utilizado quando se deseja uma alta resistência inicial
Consiste de um cimento com elevado teor de C3S, contentopartículas finas
Principais usos:
Reparos emergenciais;Concreto jateado;Fabricação de produtos pré-moldados
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
43
253
AGLOMERANTES
Tipos de CP
http://www.cimentoitambe.com.br/cimento-certo/254
AGLOMERANTES
Tipos de CP
http://www.cimentoitambe.com.br/cimento-certo/
255
AGLOMERANTES
Tipos de CP
http://www.cimentoitambe.com.br/cimento-certo/256
AGLOMERANTES
Tipos de CP
http://www.cimentoitambe.com.br/cimento-certo/
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
257
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
EVOLUÇÃO DARESISTÊNCIA À COMPRESSÃO:
258
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
44
Garantem o desempenho
Finura Tempos de pega (h)
Expansibilidade (mm)
Resistência à compressão (MPa)
Tip
o de
cim
ento
Por
tland
Cla
sse
Res
íduo
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75
µm
(%
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Áre
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(m2 /k
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Fim
A fr
io
A q
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e
1 di
a
3 di
as
7 di
as
28di
as
CPI CPI-S
25 32 40
≤ 12,0 ≤ 10,0
≥ 240 ≥ 260 ≥ 280
≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 --
≥ 8 ≥ 10 ≥ 15
≥ 15 ≥ 20 ≥ 25
≥ 25 ≥ 32 ≥ 40
CPII-E CPII-Z CPII-F
25 32 40
≤ 12,0 ≤ 10,0
≥ 240 ≥ 260 ≥ 280
≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8
≥ 10 ≥ 15
≥ 15 ≥ 20 ≥ 25
≥ 25 ≥ 32 ≥ 40
CPIII 25 32 40
≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8
≥ 10 ≥ 12
≥ 15 ≥ 20 ≥ 23
≥ 25 ≥ 32 ≥ 40
CPIV 25 32 ≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 --
≥ 8 ≥ 10
≥ 15 ≥ 20
≥ 25 ≥ 32
CPV-ARI ≤ 6,0 ≥ 300 ≥ 1 ≤10 ≤ 5 ≤ 5 ≥ 14 ≥ 24 ≥ 34 --
259
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação NBR 13116
Cimento Portland Branco NBR 12989
Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR 9831
260
AGLOMERANTES
Tipos de CP
CP I RS
Utilizados quando se deseja moderada resistência ao sulfatoou moderado calor de hidratação
Conhecidos como modificados
RS = Resistente a Sulfatos
CP II – E RS
CP III RS CP IV RS
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentesaos sulfatos, atendendo pelo menos uma dascondições:
• Teor de C3A do clínquer de no máximo 8%;
262
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentesaos sulfatos, atendendo pelo menos uma dascondições:
• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;
263
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentesaos sulfatos, atendendo pelo menos uma dascondições:
• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;
264
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
45
Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentesaos sulfatos, atendendo pelo menos uma dascondições:
• Cimentos com antecedentes de resultados de ensaiosde longa duração ou de obras que comprovemresistência aos sulfatos.
265
AGLOMERANTES
Tipos de CP
CP V – ARI - RS
CIMENTO de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
RESISTENTE A SULFATOS
NBR 5733
Resíduo na # 200 < 6 %
Superfície específica Blaine > 300 (m²/kg)
Tempo de pega mínimo 1h
Expansibilidade a quente < 5 mm
Resíduo insolúvel < 1,0 %
Perda ao fogo < 4,5 %
SO3 < 3,5
Dióxido de carbono CO2 < 3,0 %
Óxido de magnésio – MgO (%) < 6,5%
Resistências 1d > 14 MPa
3d > 24 MPa
7d > 34 MPa 266
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland deBaixo Calor de Hidratação (BC)
(NBR 13116)
Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC.
Geram até 260 J/g aos 3 dias e até 300 J/g aos 7 dias de hidratação
Podem ser qualquer um dos tipos básicos.
Ex: CP III-32 BC ou CP IV-32 BC
Ensaio NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação pelo Método da Garrafa de Langavant.
Retarda o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto, evitando fissuras de origem térmica, devido ao calor
desenvolvido durante a hidratação do cimento.
267
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Cimento Portland Branco
(CPB)
Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco NBR 12.989
268
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Difere do Portland comum pelo fato de
apresentar reduzido teor de Fe2O3.
Cimento Portland Branco
(CPB)
•CP - 2 a 3,5% de Fe2O3
• CPB - 0,2 a 0,80% de Fe2O3
269
AGLOMERANTES
Tipos de CP
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
270
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
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Direitos Reservados UFPR
46
Cimento Portland Branco
(CPB)
Aplicação:Fabricação do cimento Portland Colorido (branco + pigmentos);
Em rejuntamentos;
Em granilites (massa de cimento com pedaços de pedras como
mármore, calcário, quartzo, dentre outros) - revestimento possui
alta resistência, beleza e fácil manutenção.
Preço elevado
271
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Concreto de CPB fck 50 MPa - Ponte Irineu Bornhausen - Brusque - SC
272
Cimento Portland Branco (CPB)
AGLOMERANTES
Tipos de CP
273
CIMENTO PORTLAND - ARMAZENAMENTO
Cimentos, por serem aglomerantes hidráulicos, devem ser guardados longe de qualquer fonte de umidade, em locais bem secos e protegidos, de preferência, em sacos fechados em locais não expostos à chuva.
Prática recomendada é empilhar sacos de cimento sobre estrados secos de madeira a 30 cm do chão e de qualquer parede para evitar a umidade. As pilhas não devem ter mais de 10 sacos de altura para evitar possível empedramento.
O material utilizado em ampla escala para estocagem de cimento é o papel Kraft, devido a sua boa resistência mecânica, logo não rasga com facilidade, e tem boa resistência a médias-altas temperaturas, o que permite ensacamento de cimento ainda quente a baixo custo para otimizar fluxo de produção, o que não funciona com outros materiais plásticos baratos.
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Reservas - Calcário:
• Muito amplas;
• Duração ........
Impacto Ambiental:
274
CIMENTO PORTLAND
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Consumo de Energia:
• 90% - energia térmica gerada por combustível
275
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
Secagem; Aquecimento; Calcinação das matérias primas.
Representa 25% do custo de produção
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Consumo de Energia:
• 10% - energia elétrica
276
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
25% moagem das matérias-primas; 40 % do clínquer 20 % operações do forno e resfriador
Representa 50% do custo de produção
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
47
Impacto Ambiental:
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;
P/ 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2
• Calcinação Calcário – MUITO CO2
(CaCO3+ calor -> CaO + CO2)
P/ 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;
277
CIMENTO PORTLAND
AGLOMERANTES
Tipos de CP
CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer;
• Indústria do cimento – mais de 7% da emissão de CO2 mundial.
278
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
AGLOMERANTES
Tipos de CP
CIMENTO PORTLAND (CP)
Dados históricos
279
AGLOMERANTES
Aglomerantes hidráulicos
http://www.snic.org.br/
Adição para cimento:• Adições reduzem % de clínquer;
Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento;
• Resíduos industriais que iriam para aterros;
Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes;
Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;
280
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
• Substituição por materiais que emitem menos CO2
Fíler carbonático – CP II F – 10 % Fíler.
AGLOMERANTES
Tipos de CP
281
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
1000
800
600
400
200
0CPCP II CPCP IIII--EE CPCP IIIIII CPCP IVIV
Kg CO2/t cimento
Efeito da substituição do Clínquer por adições na emissão de CO2
Emissões de CO2 por tipo de cimento:
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Tipo Adição kg CO2/toneladaCP II F 10 % Fíler 820
CP II Z 24 % Pozolana + Fíler 700
CP II E 40% Escória + Fíler 580
CP III 75 % Escória 290
CP IV Cinzas Volantes 530
CP V 5 % Fíler 900
Emissões de CO2 por tipo de cimento:
282
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
AGLOMERANTES
Tipos de CP
Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
48
Aglomerantes
Disciplina:TC 030 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I
PROF. JOSÉ FREITASADAPTADO POR: PROF. RONALDO MEDEIROS-JUNIOR
Materiais de ConstruçãoAGLOMERANTES
Referências bibliográficas:
284
AGLOMERANTES
FIM
• ISAIA, G. E. et al., Materiais de Construção Civil e Princípios
de Ciência e Engenharia de Materiais, IBRACON, 2007.
• MEHTA, P. K., MONTEIRO, P. J. M., Concreto:
Microestrutura, Propriedades e Materiais, IBRACON, 2008.
• ISAIA, G. E., et al., Concreto: Ensino, Pesquisa e
Realizações, IBRACON, 2005.