aula 03 - aglomerantes

MATERIAIS DE

CONSTRUÇAO Engenharia Civil

DECIV – EM – UFOP

Aglomerantes

Definições; Classificações; Propriedades

Aglomerantes em geral

Aglomerantes

elementos ativos que entram na composição das

pastas, argamassas e concretos

empregados na construção civil para fixar ou

aglomerar materiais entre si.

materiais pulverulentos

na presença de água ou do ar atmosférico,

formam uma pasta capaz de endurecer em

virtude de reações químicas.

Departamento de Engenharia Civil

Escola de Minas - Universidade Federal de Ouro Preto

Departamento de Engenharia Civil Escola de Minas - Universidade Federal

de Ouro Preto

4CaSO2MgCl 2)(OHCa 2)(OHCa

6

Tipos:

•Termoplásticos

•Reativos:

•Aéreos,

•Hidráulicos,

•Químicos.

Aglomerantes minerais

Relação CUSTOxBENEFÍCIO

matrizes produzidas apenas com aglomerantes têm alto custo e

desempenho relativo

como medida de economia e com vistas a durabuilidade dessas

matrizes, adiciona-se à pasta um elemento inerte chamado

“agregado”.

agregado é um material granuloso e inerte, graduado; que

compõe argamassas e concretos

miúdo

fmínimo <4,75mm (areia natural e areia artificial).

graúdo

fmínimo >4,75mm (pedra britada, seixo, etc).




de Ouro Preto


Relação CUSTOxBENEFÍCIO

agregados miúdos e graúdos produzem

diferentes formas de matrizes

pasta, argamassa e concreto mistura íntima de um aglomerante e água

mistura íntima de um ou mais aglomerantes, um agregado miúdo e água.

mistura íntima de um aglomerante, um agregado miúdo, um agregado graúdo, aditivos/adições e água.



Ativos

Classificação dos aglomerantes

Aglomerantes

Inertes

Aéreos

Hidráulicos




Podem ser inertes ou ativos... inertes

enrijecem por simples secagem (argila)

ativos enrijecem por reações químicas diversas

aglomerantes quimicamente ativos cal, gesso, cimentos*, quais

desenvolvem reações de endurecimento nas condições

normais de temperatura e despertam maior interesse e

têm grande campo de aplicação, pois são capazes de

atingir altas resistências físico-mecânicas e de se

manterem estáveis, mesmo na presença de água*.




aglomerantes aéreos endurecimento depende da secagem para ganho e manutenção da resistência

não são duráveis na presença de água cales aéreas, gesso (alta solubilidade), magnésia sorel

aglomerantes hidráulicos endurecimento processa-se sob influência exclusiva da água

são duráveis na presença de água

cimentos naturais ou artificiais e cal hidráulica



Fase de PEGA dos aglomerantes

PEGA período de solidificação da pasta

início de pega momento em que a pasta começa a enrijecer-se

perda de a sua plasticidade.

fim de pega momento em que a pasta se solidifica completamente, perdendo portanto toda a sua plasticidade.

a agulha de Vicat não penetra mais na pasta já enrijecida



Fase de PEGA e ENDURECIMENTO

O fim da pega não significa que a pasta tenha adquirido toda a sua resistência!

após a fase de pega inicia-se a fase de endurecimento que pode durar anos, se as condições de conservação forem favoráveis

Cimento portland fim de pega ocorre de 4 a 6 horas após o contato com a água (pasta de consistência normal).

O endurecimento prossegue conforme gráfico seguinte...



Fase de pega e fase de endurecimento

Fonte: REV. Química Nova

Pileggi, Studart1, Pagliosa Neto, Pandolfelli (2000)




Fonte: Camargo Correa Cimentos SA



Gesso

Gesso de construção ...

todo gesso cozido que convém para trabalhos de construção

obtido por eliminação parcial ou total da água de cristalização contida

no minério natural chamado gipso (sulfato de cálcio dihidratado)

gipsita

variedade de gipso de maior interesse de engenharia

forma mineral do sulfato de cálcio dihidratado, CaSO4.2H2O

massa específica de 2,32 g/cm³, dureza 1,5 a 2 na escala de Mohs. Quando

puro apresenta 46,5% de SO3 , 32,6% de CaO e 20,3% de H2O.

material compacto, de granulação fina a média

outras variedades do gipso são o alabastro, a selenita e o espato cetim. Existe

também a anidrita que é um sulfato de cálcio natural sem água de

cristalização .



Obtenção do gesso para construção

A gipsita calcinada é bastante utilizada pela

indústria da construção civil.

calcinada em temperatura adequada, perde parte da

água de cristalização, obtendo-se o produto

geralmente conhecido como gesso (hemihidrato).

2CaSO4.2H2O 140°C - 160°C 2[CaSO4.1/2H2O] + 3H2O

gipsita calcinação gesso vapor d’água



Função como aglomerante

Após tratamento térmico e mecânico (cominuição) obtém-se o

gessos para construção civil...

no preparo da pasta ou argamassa, verifica-se a reação oposta que provoca o

endurecimento esso de construção ...

2 [CaSO4 .1/2H2O] + 3H2O → 2CaSO4.2H2O + calor

O gesso, CaSO4 .1/2H2O, ao ser misturado com água torna-

se plástico, podendo então ser moldado na forma desejada,

e enrijece rapidamente, recompondo o dehidrato original

A hidratação e o conseqüente endurecimento se baseiam na

diferença de solubilidade na água dos dois sulfatos (ver valores

adiante)



Endurecimento do Gesso

Dissolução e precipitação... água dissolve o gesso (CaSO4 .1/2H2O), na base de 10g/l;

reações formam gipsita (CaSO4.2H2O).

a gipsita, menos solúvel (2g/l), provoca supersaturação da solução

ocorre a precipitação do excedente em forma de cristais malha imbricada que aglutina

com a precipitação dos cristais... água torna-se novamente capaz para dissolver mais gesso;

forma-se mais gipsita, há nova precipitação, e esse ciclo se repete, continuamente, até processar todo o gesso presente.

Apresentação mercado pó branco de elevada finura, cuja massa unitária é de 0,70; reduzindo com o grau de finura, embalado em sacos de papel.

massa específica fica em torno de 2,7 kg/dm³.



Detalhamento mecanismo de hidratação

Microcalorimetria de um hemidrato, dQ/dt (Cal/h/g)

MAGNAN, 1973

Etapa 1: primeiro pico ocorre durante 30

segundos e corresponde à molhagem do pó;

iniciandose imediatamente a dissolução dos

sulfatos





MAGNAN, 1973

Etapa 2: período de indução afetado pelo

tempo de mistura, temperatura da água de

amassamento ou presença de impurezas ou

aditivos..





MAGNAN, 1973

Etapa 3: início da pega.

Forte aumento da temperatura; aumento da

velocidade de reação.

Com a saturação da solução a gipsita a precipita

em cristais aciculares, formando núcleos de

cristalização.

Os cristais começam a ficar próximos,

porosidade diminui, e rigidez aumenta.





MAGNAN, 1973

Etapa 4: diminuição da

velocidade de reação; depois de

um máximo, a velocidade

decresce progressivamente, fim

da hidratação.

O crescimento dos cristais nessa

etapa vai influenciar diretamente

as propriedades mecânicas.



Aplicações

Construção civil revestimentos e decorações interiores.

isolantes acústicos obtidos pela adição de material poroso

material não se presta, para aplicações exteriores por se deteriorar em conseqüência da sua solubilidade na água.

produção de pré-fabricados,

chapas divisórias e de revestimento, incluindo a forma de gesso acartonado e o fibro-gesso.

Outros... moldes para as indústrias metalúrgicas, de plásticos e cerâmica; em moldes artísticos, ortopédicos e dentários;

aglomerante do giz; vedação de lâmpadas e áreas onde há perigo de explosão de gases.



Aplicações Gesso acartonado

Dry wall chapas finas de gesso, de grandes dimensões

revestidas externamente por duas lâminas de papel kraft

O papel kraft reforço para os esforços de manuseio e serviço

chapas representam alta produtividade na montagem

Execução com baixo consumo de material e baixa geraçao de resíduos (construção racionalizada)

Combinação papel e gesso... sensibilidade a ambientes úmidos

biodeterioração da superfície.

aplicação em ambientes úmidos... hidrofugante.



Aplicações Gesso acartonado

Chapas de gesso... ABNT: NBR 14715:2001, NBR 14716:2001 e NBR 14717:2001.

Tipos de Chapas Standard (ST) – Chapa branca/cinza

Para aplicação em áreas secas

Resistente à Umidade (RU) – Chapa Verde

Para aplicação em áreas sujeitas à umidade por tempo limitado de forma intermitente

Resistente ao Fogo (RF) – Chapa rosa Aplicação em áreas secas necessitando de um maior desempenho em relação ao fogo


de Ouro Preto

Patologias Gesso acartonado

Movimentação higrotérmica

elevada movimentação higrotérmica

permeáveis ao vapor de água e possuem baixa inércia

térmica

equilíbrio com ambiente antes do restante da estrutura do edifício

freqüência e a amplitude térmica das movimentações

paredes e forros de gesso

superiores às da estrutura do edifício.

Patologias nos revestimentos em gesso...

artigos relacionados (revisão)



Propriedades

Pó de gesso 1. Granulometria:

2. Densidade de massa

aparente massa unitária

Argamassa 1. Consistência normal

2. Determinada com o aparelho

Vicat modificado



Influência da temperatura no início e fim de

pega de pastas de gesso



31

Tempo de pega (NBR 12128)

pasta na consistência normal, sem retardador

aparelho de Vicat provido de haste de (300 ± 0,5) g e de agulha com

diâmetro de (1,13 ± 0,02) mm.

O início de pega, e o final, seguem o estabelecido para o cimento Portland.

tempo de pega para o gesso é de 15-20min

varia com a quantidade de água

se totalmente puro...

inicio de pega entre 2 e 5 minutos

característica inútil para material de construção

adição de retardadores

impurezas e aditivos específicos



Influência da relação água/gesso(g/g) no

tempo de pega pela agulha Vicat



MEV pasta de gesso(a/g 0,7) elevada porosidade e os

aglomerados de cristais.



34

Propriedades mecânicas Resistência à compressão

Influência relacao água/gesso na

resistência mecânica da pasta de gesso

(CP: 50/50/50)



35

Propriedades mecânicas Densidade e porosidade

Influência relacao água/gesso na

densidade e porosidade da pasta de gesso



36

Retardadores de pega

agrupados em três categorias menor velocidade de dissolução do hemidrato

retardam a saturação da solução ácidos orgânicos fracos (ácidos cítrico, fórmico, acético, láctico, e seus sais alcalinos, como os citratos, acetatos e lactatos) e ácido bórico, ácido fosfórico, glicerina, álcool, éter, acetona e açúcar.

geram reações complexas e produtos pouco solúveis ou insolúveis ao redor dos cristais de dihidrato,

atrasam seu crescimento e, como conseqüência, sua precipitação: boratos, fosfatos, carbonatos e silicatos alcalinos.

produtos orgânicos que misturados com água, formam um gel ao redor dos grãos de hemidrato,

atrasam o contato com a água e a solubilização e cristalização do dihidrato

queratina, caseína, goma arábica, gelatina, pepsina, peptona, albumina, alginatos, proteínas hidrolisadas, aminoácidos e formaldeído condensados



Efeito do ácido cítrico no início de pega



38

Tempo de início de pega

Adição de gelatina



39

Absorção de água Superfície protegida gesso acartonado convencional e resistente à umidade



40

Magnésia sorel (SAREE)

O cimento magnesiano, cimento sorel ou magnésia sorel

aglomerante muito resistente

obtido pela reação do óxido de magnésio com o cloreto de magnésio.

a magnésia apresenta-se em sacos e o cloreto em vidros

adicionam-se serragem, mármore moído, etc, com a magnésia e depois a solução

de cloreto. Essa argamassa endurece em algumas horas e tem resistência

mecânica igual à do cimento portland.

A reação que provoca o endurecimento forma um produto de fórmula:

3MgO . MgCl2 . 11H2O (I)

ou

5MgO . MgCl2 . 13H2O (II)



Magnésia sorel (SAREE)

p relação MgO / MgCl2

p<3 (I) + sol. MgCl2 sensível à umidade;

3<p<5 (I) + (II);

p>5 (II) + Mg(OH)2 expansivo.

exposição à água

lixivia o cloreto, formando hidróxido e destruindo a

argamassa

não é conveniente que fique exposta às intempéries, porque

vão apresentar a tendência ao inchamento e fissuração



Magnésia sorel aplicações

cimento sorel é empregado em

pisos, paredes e placas de revestimento

principais desvantagens

instabilidade em presença de água

fissuração, produção de pó e aumento de volume sem causas bem

definidas.

resistência mecânica do concreto com cimento sorel

resistência à compressão: 22,5 Mpa

resistência à flexão: 3 a 6 MPa



Cal aérea Aplicações na Construção civil

Argamassa

Assentamento de alvenarias, revestimentos,

etc.

Tinta Pinturas à base de cal.

Tijolos

sílico-calcário, cal-escória, concreto celular,

solo-cal.

Estabilizador de Solos base e sub-base de pavimentos rodoviários.

Aditivo melhorando misturas asfálticas para

pavimentação.

Consumo Médio 22 kg/m² de área construída (ABPC)



Cal aérea

Fabricação

matéria prima

calcário (carbonato de cálcio) com teor desprezível de argila

cozimento é feito a uma temperatura inferior à fusão,

cerca de 900C

dissociação do calcário, produzindo-se cal virgem e

desprendendo-se gás carbônico



Ciclo da Cal Aérea aglomerante



46

Reações químicas Obtenção

• O calcário perde 44% de seu peso quando calcinado; – sofre redução de volume de 12 a 20%.

• Ao ser calcinado, o calcário mantém sua forma (fragmentos), tornando-se, porém, mais poroso.

• Ensaio de perda ao fogo para cal virgem (MB-342): – perda de mais CO2 (má calcinação)

– presença de vapor d`água [formação prévia de Ca(OH)2]



47

Reações químicas Extinção

• aumento de volume de 100%

• grande desprendimento de calor 280 cal/g

• As partículas de hidróxido de cálcio e magnésio

resultantes dessa desagregação são extremamente

pequenas com dimensões de 2 m (0,002mm).

• Somente as impurezas não se transformam em pó,

existindo inclusive um ensaio chamado resíduo de

extinção para verificar o teor de impurezas no calcário.



48

Qualidade do aglomerante Extinção

Comportamento do

aglomerante

dissociação ou

decomposição do calcário MgCO3 a 402C

CaCO3 somente com cerca de

898C

finura blaine área específica de 10.000 a

15.000 m²/kg

f= 0,5 a 10,0 micra

plasticidade

>finura, > tempo sendo “curtida”

retenção de água

>aderência

capacidade de sustentação

de areia

> trabalhabilidade, mesmo em

traços pobres em cal



Especificações Cal virgemNBR 6453/03



50

Cal hidratada construção NBR 6453/03



51

Reações químicas III Recarbonatação

água

dissolvendo ao mesmo tempo a cal e o CO2, funciona como

catalisador e propicia a carbonatação;

endurecimento é lento e do exterior para o interior da massa,

exigindo certa porosidade para evaporação da água em excesso

e penetração do CO2;

Camadas de pequena espessura;

Traços não muito ricos (1:3, 1:4 , 1:5, ou mais)

Cal aérea:

1,0%

%%% 32322

CaO

OFeOAlSiOI h



Resistência das Argamassas de cal

traço 1 : 3 volume, 28 dias

0,2-0,5 MPa para tração

1-3 MPa para compressão.

A resistência pode ser aumentada

adição cimento portland nas misturas

argamassas mistas


de Ouro Preto

Aglomerantes e índice de

Hidraulicidade (Ih) das cales

cimentos; produtos hidráulicos, moídos após o cozimento

pega rápida: elevado percentual aluminatos, argila.

* maior quantidade de silicato básico reagindo com mais CaO, não

existindo, entretanto, cal livre

54

Principais diferenças entre

Aglomerantes

55

MATERIAIS DE

CONSTRUÇAO Engenharia Civil

DECIV – EM - UFOP

Aula 03 – Aglomerantes

Definições; Classificações; Propriedades

aula 03 - aglomerantes

Documents