coloração do concreto

Pigmentos Inorgnicos

Informaes TcnicasCentro de Competncia de Construo

COLORAO DO CONCRETO

INSTRUES DE PROCESSAMENTO

As matrias-primas da fabricao de produtos de con-creto colorido

a O Pigmento

A escolha do pigmento de grande importncia para a qualidade do produ-to final. Anos de testes em produtos de concreto colorido expostos a dife-rentes condies climticas, em todo o mundo, mostraram que os pigmentosde xidos inorgnicos tm propriedades de fixao particularmente boas.

Os pigmentos Bayferrox e xido de Cromo Verde da Bayer satisfazem essascondies e, portanto, oferecem

"Qualidade por Toda a Vida".

Modernas instalaes de produo e um sistema de qualidade comprovadotm definido os padres para processamento de pigmentos inorgnicos emconcreto.

Exigncias impostas aos pigmentos para colorao de concreto

Os pigmentos devem resistir influncia agressiva da pasta de cimento forte-mente alcalina. Eles devem tambm ser resistentes luz e estveis quandoexpostos ao tempo, bem como insolveis na gua de mistura. Durante oprocessamento, eles devem ficar firmemente integrados matriz de concre-to. Pigmentos inorgnicos, especialmente os pigmentos de xidos, so parti-cularmente adequados para isto.

Quais tonalidades podem ser produzidas?

Os pigmentos de xidos comumente usados nos materiais de construoabrangem todas as cores mais populares. As tonalidades so orientadas paracores opacas, na forma em que ocorrem na natureza, adaptando-se harmo-niosamente ao ambiente:

Edio: maio de 2002 Substitui a edio de: 07/91

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Pigm.Inorgnicos 2 8/7/06 5:39 PM Page 1





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Alm disso, podem ser produzidos branco, verde e azul. Cores puras, comoamarelo, podem ser feitas usando cimento branco.

Tonalidades brilhantes e lustrosas, como aquelas obtidas em plsticos erevestimentos superficiais, so difceis de produzir em materiais de cons-truo, devido composio e estrutura do concreto.

Os pigmentos de xido mais importantes

Cor Nome Pigmento BayerPreto xido de ferro preto Bayferrox PretoVermelho xido de ferro vermelho Bayferrox VermelhoAmarelo xido de ferro amarelo Bayferrox AmareloMarrom xido de ferro marrom Bayferrox MarromVerde xido de cromo verde xido de Cr.Verde

O poder tintorial dos pigmentos

O poder tintorial dos pigmentos uma caracterstica de qualidade impor-tante, essencial na avaliao da eficcia de custos. O poder tintorial definidocomo a capacidade de um pigmento de impor sua cor natural ao meio queest sendo colorido. Deixe-me dar um exemplo para explicar isto.

A figura direita mostra dois ps vermelhos: p de tijolo esquerda e um pig-mento Bayferrox vermelho direita. Apenas quando so usados para coloriro concreto ou testados no laboratrio a diferena no poder tintorial das duasamostras se torna evidente.

Vermelho: vermelho amarelado a azuladoAmarelo: amarelo esverdeado a avermelhadoMarrom: marrom claro a escuro / marrom avermelhadoPreto: cinza escuro a carvo






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O teste de laboratrio realizado misturando uma quantidade definida de pig-mento com uma quantidade definida de sulfato de brio, de acordo com a EN12 878. Esta a base para as tolerncias de poder tintorial indicadas naespecificao do produto para pigmentos Bayferrox.

Examinemos uma situao prtica na fbrica de concreto. Um pigmento ver-melho de xido de ferro "A" est sendo utilizado atualmente. Para obter umadeterminada tonalidade de cor, necessria uma concentrao de 10%desse pigmento.

Comparao entre um pigmento com poder tintorial baixo e um pigmentocom poder tintorial alto

Pigmento A Pigmento B

Entretanto, conforme mostrado pelos pavers de concreto, igualmente poss-vel obter a tonalidade desejada adicionando 3% do pigmento vermelho "B". A concluso que, mesmo se o pigmento "A" for mais barato, certamente elenem sempre o mais econmico.






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Como os pigmentos so fornecidos?

As exigncias de processabilidade dos pigmentos mudaram ao longo dosanos. Considerando que quase sempre foram usados pigmentos em p naindstria de construo nos primeiros anos, disperses pigmentrias aquosasagora tambm tm marcado sua presena.

Alm do fato de o processador no ter nenhum problema com a poeira, tam-bm existe a vantagem do manuseio e da medio simples. Por outro lado,elas contm uma proporo relativamente alta de gua, o que implica emcustos de transporte mais altos que aqueles para pigmentos em p. Almdisso, o pigmento pode precipitar no fundo, se as suspenses pigmentriasno tiverem sido agitadas por um tempo prolongado. Por esses motivos, valea pena comprar suspenses pigmentrias prontas para uso apenas se ofornecedor estiver localizado nas proximidades.

O desenvolvimento mais avanado relacionado forma de fornecimento dospigmentos so as preparaes pigmentrias secas de fluxo livre. Elas foramdesenvolvidas especificamente para uso na indstria de construo e per-mitem esvaziamento fcil de silos, sacos e sacas de granel, tornando oarmazenamento em silos e a medio tarefas perfeitamente limpas, devido baixa formao de poeira.

Mais informaes sobre as formas de fornecimento e embalagem estodisponveis mediante solicitao.






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Pigmentos e o ambiente

A produo dos pigmentos Bayferrox e xido de Cromo Verde na Bayer AGenvolve o uso de processos modernos que garantem que o impacto sobre oambiente e os recursos so mantidos em um nvel mnimo.

Esses pigmentos no tem efeito txico nem irritante sobre a pele ou mem-branas mucosas. Entretanto, a gerao de poeira deve ser evitada pormotivos bsicos de sade ocupacional.

Embora os pigmentos Bayferrox e xido de Cromo Verde no prejudiquemorganismos aquticos devido sua insolubilidade, eles causam manchasintensas na gua. Pigmentos derramados devem, portanto, ser lavados comgua ou a seco.

2 A influncia da cor do cimento sobre a cor do concreto

O cinza no deixa apenas a aparncia de sujeira na roupa, ele tira o brilho deabsolutamente qualquer cor, onde quer que seja usado. por isso que o con-creto fabricado com cimento Portland normal nunca ir produzir cores tobrilhantes quanto aquele feito com cimento branco.

Entretanto, o ganho na clareza de cores obtido usando-se apenas cimentobranco depende de qual pigmento usado. Se o pigmento for preto, noexiste praticamente nenhuma diferena entre o concreto feito de cimentobranco e o de cimento cinza. Para marrom escuro e vermelho, a diferena sutil; para amarelo e azul, muito pronunciada. Quanto mais brilhante e limpafor a tonalidade desejada, maior a dependncia do cimento branco.

Esta diferena na colorao de cimento branco e cinza pode ser facilmentecompreendida, at mesmo por um leigo. As pessoas do ramo, entretanto,tambm atentaro ao fato de que a cor do cimento cinza pode variar consid-eravelmente, de cinza claro para cinza escuro. Ao mudar o grau ou o fornece-dor do cimento, freqentemente aparecem diferenas na cor natural docimento, o que pode ter uma influncia considervel na cor final.






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Influncia da cor do agregado na

tonalidade de cor final

Cimento branco

Cimento cinza

3 Os agregados

Na produo do concreto colorido, as partculas de agregado so cobertaspela pasta de cimento pigmentada. possvel que os gros de um agregadode cor intensa no fiquem totalmente cobertos, resultando no fato de a cor doconcreto final ser afetada pela cor natural do agregado. Embora este efeitopossa ser aparente durante a produo do concreto colorido, ele se torna par-ticularmente evidente quando o produto final exposto s intempries, medi-da que as partculas de agregado se tornam visveis atravs do desgaste dasuperfcie pelas intempries. O que vemos, ento, uma tonalidade mistacomposta pela cor da pasta do cimento e do agregado exposto.

Como o cimento, a cor natural da areia tambm tem um efeito mais pronun-ciado em concreto de cores mais claras (por exemplo, amarelo, verde) queem concreto escuro (por exemplo, marrom, preto).

Influncia da cor do cimento sobre a tonalidade de cor final

Agregados claros

Agregados escuros




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Influncia da formulao sobre a cor do concreto

1 Influncia da concentrao de pigmento sobre a cor

Saber a concentrao de pigmento tima ajuda a economizar dinheiro, porquesabemos ento que no estamos adicionando mais pigmento que o absoluta-mente necessrio.

Se quantidades crescentes de pigmento forem adicionadas a uma mistura deconcreto, a intensidade de cor inicialmente aumenta linearmente com a con-centrao de pigmento.

Entretanto, medida que mais e mais pigmento adicionado, entramos emuma faixa na qual a adio de mais pigmento no necessariamente escurecea tonalidade e, portanto, no econmica. Estabelecer o intervalo de satu-rao depende, entre outras coisas, dos parmetros do sistema do concreto,mas, em geral, adies acima de 5% (calculadas no aglutinante) no sonecessrias para os pigmentos Bayferrox de alta resistncia.

Com pigmentos mais fracos, o intervalo de saturao no atingido at quequantidades muito maiores de pigmento sejam adicionadas. A quantidade depigmento necessria para produzir uma determinada tonalidade pode, svezes, ser to grande que esse aumento na quantidade de finos tem um efeitonegativo sobre as propriedades tcnicas do concreto.

2 Relao entre cimento e gua e a cor do concreto

Voc j parou para pensar, ao olhar para uma cerveja, por que o colarinho branco, mesmo sendo a cerveja amarela?






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Influncia do nvel de pigmentao sobre a tonalidade de cor final

A espuma consiste em muitas bolhas de ar minsculas, que dispersam a luzda mesma forma que os pigmentos brancos. Esta divagao importanteporque explica a relao entre a cor do concreto e sua relao entre gua ecimento. A gua de mistura em excesso evapora do concreto e deixa cavi-dades na forma de poros finos. Eles atuam como as bolhas do colarinho dacerveja. Elas dispersam a luz incidente e, assim, fazem o concreto ficar maisclaro. Portanto, quanto maior a relao entre gua e cimento, mais claroparece o concreto. Como a foto direita mostra, concreto cinza sem nenhumpigmento est to sujeito a esta lei quanto o concreto pigmentado.

O que isto significa em aplicaes prticas?

Se compararmos as cores de concretos diferentes, com teores de gua dife-rentes (por exemplo, pavers de concreto e concreto in-situ), descobriremos que,mesmo se a concentrao de pigmento for a mesma, a cor ser diferente.






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Se fizermos comparaes dentro de uma s linha de produtos, obteremosresultados diferentes. Para garantir o processamento da mistura de concretosem problemas com o uso de uma unidade de fabricao de concreto, suaconsistncia normalmente deve ser mantida dentro de limites estreitos, o quesignifica que o fabricante deve medir a gua da mistura com muito cuidado.

Influncia da relao entre gua e cimento (w/c) sobre a cor do con-creto sem pigmento

Por este motivo, flutuaes de cores dentro de uma linha de produo devidas relao entre gua e cimento tendem a ser a exceo, ao invs de ser a regra. Por outrolado, as diferenas de tonalidade podem ser apreciveis se a umidade excessiva doconcreto resultar na formao de uma lama superficial no concreto. Essa lama -- tam-bm chamada de 'casca de laranja na fabricao de blocos de pavimentao contmos componentes finos do concreto, como cimento, finos e um acmulo de pigmentoacima da mdia, assim o concreto assume uma aparncia diferente daquela que teriase houvesse pouca ou nenhuma lama na superfcie.

3 A cor do concreto em relao ao contedo de cimento

Na colorao de concreto, no o agregado que pigmentado, mas a pasta de cimen-to, que ento forma uma camada sobre cada uma das partculas de agregado.

Para nossas consideraes sobre a hiptese de o contedo de cimento exercer influn-cia sobre a cor do concreto pigmentado, assumiremos, para simplificar, que se trata deuma mistura de duas substncias: pasta de cimento colorida e agregado. Quanto maisdilumos a pasta de cimento colorida com o agregado, menos intensa a cor do con-creto. Esta considerao terica confirmada pela experincia prtica. Um concretocom alto teor de cimento ir, a uma mesma concentrao de pigmento (que normal-mente uma porcentagem baseada no peso do cimento), ter cor muito mais forte queum concreto com baixo teor de cimento.






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Influncia do teor de cimento sobre a cor do concreto

Influncia do teor de cimento sobre a cor do concreto

1 Medio e disperso dos pigmentos no concreto

Hoje em dia, a qualidade tem um papel cada vez mais importante.

Como a medio precisa e a disperso homognea dos pigmentos so fatoresessenciais na fabricao de produtos de concreto coloridos de alta qualidade,a indstria de construo dedicou esforos considerveis para estabelecer osparmetros timos.

Disperso dos pigmentos Seqncia recomendada para adio no misturador de concreto: Agregados + pigmento pr-misturado + cimento + guaTempo de mistura com misturador de circulao forada: 1,5 a 2 min Tempo de mistura: Areia + pigmento aprox. 15 a 20 s Areia + pigmento + cimentoaprox. 15 a 20 s Areia + pigmento + cimento + guaaprox. 1 a 1,5 min

Em relao disperso dos pigmentos, descobriu-se que muito importantesaber quando o pigmento deve ser adicionado ao misturador. A experinciademonstra que a seqncia ideal misturar o pigmento com o agregado poraproximadamente 15 segundos antes que o cimento seja adicionado.








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A partir desse ponto, o processo de mistura o mesmo que aquele para concreto nopigmentado. Uma coisa que deve ser evitada a todo custo adicionar todos os compo-nentes simultaneamente, ou que o cimento seja misturado imediatamente aps a areia.O tempo de mistura, naturalmente, tem um papel importante sobre a obteno ou noda disperso homognea do pigmento.

Cada misturador precisa de um tempo de mistura mnimo. Para misturadores de circu-lao forada, esse tempo de 1,5 a 2 min. Se o tempo for reduzido, no ser poss-vel produzir uma mistura homognea, mesmo alterando o tempo de mistura individualou a seqncia de adio de cada um dos componentes.

Assim que a quantidade de pigmento usada em uma fbrica de concreto atingir um certonvel, a pergunta que surge automaticamente se a adio de pigmento pode ser auto-matizada. Como comum para as solues tcnicas, h vantagens e desvantagens. Noexiste uma resposta geral para a pergunta: qual a medio mais favorvel, seca ou mol-hada? Tudo o que podemos fazer dar sugestes para ajudar os engenheiros das fbri-cas a optarem por uma forma ou outra, levando os aspectos comerciais em conta. Atabela direita prope-se a mostrar, de forma simplificada, as vantagens (+), desvanta-gens (--) e comparabilidade (=) dos vrios mtodos de medio.

Alm das vantagens bvias da medio automtica de pigmento, o produtor de concretotambm tem a possibilidade de ele prprio produzir tonalidades adicionais. Os pigmentosBayferrox so fabricados nas cores bsicas vermelho, preto e amarelo. Vrias tonalidadestambm esto disponveis dentro de cada uma dessas faixas de cores.

Cada tipo de misturador tem um tempo de mistura mnimo. Para tempos de misturamais curtos, a homogeneidade no mais possvel, mesmo se os tempos de misturade cada um dos ingredientes ou a ordem em que so adicionados forem alterados.

Os tempos de mistura necessrios dependem muito do desempenho do misturador deconcreto. Os dados sobre tempo de mistura fornecidos aqui so apenas uma orien-tao aproximada.

Prs e contras dos vrios mtodos de medio1 = p; 2 = micro grnulos; 3 = disperso pigmentria no local: 4 = disperso pigmentria pr-fabricada




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Medio a seco Medio lquida

Preciso 1 2 3 4Req.de espao = ++ = =Limpeza - - ++ + +Agregados + ++ + ++(areia molhada)Custo ++ ++ - - (+)Investimento - - + - - (+)Custo operacional (+) (+) + - -Mudana de cor = = = =

Combinao de pigmentos Bayferrox

Combinando dois ou mais pigmentos Bayferrox, possvel produzir um nmero quaseilimitado de tonalidades. Aqui, por exemplo, um pigmento Bayferrox vermelho foi com-binado com um Bayferrox preto para produzir uma tonalidade marrom.

A tecnologia atual de mistura de concreto permite que vrios pigmentos sejam adi-cionados simultaneamente ao misturador de concreto. No existe necessidade de mis-turar os pigmentos previamente.

2 Influncia das condies de endurecimento sobre a tonalidadedo concreto

A pasta de cimento endurecida, formada a partir da reao entre a gua de mistura eo cimento, produz cristais de tamanho varivel, dependendo da temperatura na qualo concreto endurecido. O tamanho desses cristais , por sua vez, responsvel pelaforma como a luz incidente sobre o concreto dispersa.








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Aplica-se o seguinte princpio: temperaturas de endurecimento mais altasresultam em agulhas de cristal mais finas e a disperso de luz mais pronunci-ada dessas agulhas de cristal finas fazem a cor do concreto ficar mais clara queaquela de um mesmo concreto endurecido a temperaturas mais baixas.Entretanto, este fenmeno reconhecvel geralmente quando a diferena detemperatura atinge uma determinada ordem de grandeza, por exemplo, quan-do o concreto endurecido a vapor comparado com concreto endurecido temperatura ambiente normal.

Influncia da temperatura de endurecimento no pigmentado

O comportamento do concreto pigmentado sob o efeito dasintempries

O aqueduto romano, que abastecia Colnia com a gua das colinas Eifel h doismil anos, foi construdo com cimento trass ou pozolnico. Se esse concretoantigo tivesse sido pigmentado com xidos de ferro naturais - que naquele tempoj eram conhecidos - a estrutura (algumas partes dela ainda podem ser vistas)ainda estariam coloridas hoje. A diferena em relao tonalidade original seriabem pequena. Essas mudanas de cor, que se manifestam com mesma intensi-dade em concreto no colorido e em concreto colorido, tm vrias causas epodem ser de natureza temporria (por exemplo, incrustao) ou permanente(por exemplo, exposio da superfcie do agregado).






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1 Incrustaes

A incrustao a maldio de todos os fabricantes de concreto, especial-mente quando a cor est envolvida e quando exigncias particularmente se-veras so feitas sobre a aparncia do concreto. Para comear, importanteobservar que nem o pigmento Bayferrox, nem o xido de Cromo Verde,exercem qualquer influncia sobre a incrustao. Entretanto, bvio que osdepsitos de cal branca so mais perceptveis sobre um concreto colorido queum concreto cinza ou at mesmo branco natural.

Incrustaes sob as intempries

Exposto s intempries por 14 dias

Exposto s intempries por 1 ano






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A incrustao o resultado da cal livre dissolvida na gua de mistura (incrustaoprimria) ou na chuva ou orvalho (incrustao secundria) que se deposita sobre a super-fcie do concreto, onde reage com o dixido de carbono do ar para formar carbonato declcio insolvel. A porosidade do concreto tem um papel importante aqui. Quanto maiscompacto o concreto for, menor a tendncia incrustao. Em uma reao lenta, o car-bonato de clcio na superfcie do concreto pode reagir com o dixido de carbono dissolvi-do na gua para formar bicarbonato de clcio que, por sua vez, solvel em gua. Destaforma, a incrustao removida novamente pelas intempries. Os componentes cidosna atmosfera tambm tm um efeito de dissoluo natural sobre os depsitos de cal nasuperfcie do concreto.

Um relatrio especial sobre o assunto "Incrustao sobre concreto" foi publicado pelaBayer AG e est disponvel aos clientes mediante solicitao.

2 Efeito das intempries sobre a pasta de cimento endurecida

Na superfcie do concreto, existe uma camada de lama que consiste nos finos do agrega-do e em cimento. Sua espessura depende da formulao, mtodo de compactao etc.Essa camada desgastada gradualmente pelas intempries e, depois de alguns anos, aspartculas de agregado na superfcie ficam expostas, resultando no fato de contriburemmais para a cor geral do sistema.

A prxima foto mostra que as mudanas de cor nos materiais de construo pigmenta-dos so relativamente pequenas. Em comparao com a amostra sem pigmentao emprimeiro plano, os tijolos de concreto expostos por 25 anos s intempries, na bancadaconstruda para essa finalidade, apresentam mudanas muito pequenas, exceto por umleves manchas na superfcie.

3 Estabilidade dos pigmentos sob as intempries

Se pigmentos estveis sob as intempries, como os pigmentos Bayferrox e xido deCromo Verde -- em outras palavras, pigmentos de xidos -- forem usados para colorirmateriais de construo, a cor permanente. Essa afirmao baseia-se na experinciaacumulada durante 25 anos de testes sistemticos de estabilidade de materiais de cons-truo pigmentados. Nesses estudos, que lidam com vrios problemas de estabilidade,tambm se descobriu que apenas nossos testes externos de exposio s intempriesso realmente capazes de fornecer informaes sobre a estabilidade dos pigmentos demateriais de construo sob as intempries.






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Propriedades tcnicas do concreto colorido

1 Resistncia do concreto e comportamento da solidificaodo cimento

Na EN 12878, que tambm serve como base para uma futura norma europia, foramdefinidas as exigncias para pigmentos para colorao de materiais de construo decimento e base de cal. Alm de lidar com questes relativas ao teste dos pigmen-tos e outras, a norma tambm estabelece limiares para a extenso na qual os pigmen-tos podem exercer influncia sobre o comportamento da solidificao do cimento ea resistncia do concreto. Em testes correspondentes em um instituto de testes inde-pendente, realizados em intervalos regulares h algum tempo, descobriu-se que ospigmentos Bayferrox obedecem os limites estabelecidos na norma.

2 Consistncia do concreto

Os pigmentos tm partculas muito finas. Detalhes exatos sobre o tamanho mdio daspartculas, que pode variar consideravelmente de acordo com o tipo, podem serencontrados na cartela de cores do Bayferrox. Como orientao preliminar, pode-sedizer que os pigmentos so aproximadamente de 10 a 20 vezes mais finos que ocimento. Tendo isso em mente, um processador de pigmentos tambm pode pergun-tar se a adio de um produto to fino exerce alguma influncia sobre os requisitosde gua do concreto.

At o ponto em que os pigmentos Bayferrox esto envolvidos, as quantidades deBayferrox vermelho e preto que so adicionadas normalmente na prtica no tmpraticamente nenhum efeito relacionado a isso.

Entretanto, pigmentos amarelos de xido de ferro diferem do preto e do vermelho dexido de ferro por terem uma estrutura em forma de agulhas e podem, portanto,absorver mais gua na superfcie. Contudo, este efeito se torna perceptvel apenascom concentraes de pigmento acima de aproximadamente 4 a 5 %. Quando pig-mentos com alto poder tintorial esto envolvidos, como os Bayferrox amarelos, estevalor geralmente no excedido, o que significa que a maior absoro de gua dospigmentos amarelos apenas de interesse limitado para o fabricante de concreto.



INSTITUTO DE PESQUISAS DA INDSTRIA DE CIMENTO, DSSELDORF

Testes Bsicos para Pigmentosde acordo com a DIN EN 12878

Registro N 474/11

Dsseldorf, 01.02.2002 Instituto de Pesquisas da Indstria de Cimento

Organizao de Garantia da Qualidade

Encarregado

Pigmento: Pigmento preto

Denominao dofabricante / fornecedor

Bayferrox 318

Submetido por: Bayer AG, Fbrica Uerdingen Entrada em: 15.11.2001

Massa/Cimento (CEM I 42,5 R) Sem Pigmento com Pigmento *) Diferena

Incio 170 min 175 min + 5 min

Trmino 200 min 200 min - 0 min

Endurecimento

Absoro de gua 28,0 M.-% 29,0 M.-% -

Estabilidadevolumtrica

(Le Chatelier) 0,5 mm 1,0 mm -

54,4 55,8 55,3 53,7 56,1 56,3

55,4 55,2 55,4 54,6 54,4 55,4

-

Resistncia compresso 28dias (no Mpa)

Valores individuais Valor mdio 55,3 55,1 - 0,4%

Achados microscpicos e qumicos Parte solvel em gua 0.30 M.-% Teor de cloro 0.02 M.-% Teor de nitrato < 0.01 M.-% Teor de sulfato como SO2-4

0.06 M.-%

Componentes principais Magnetita (Fe3O4) Verificao feita atravs de anlise de difrao de Rntgen

Observaes Os requisitos para pigmentos isolados de acordo com os testes bsicos da DIN EN 12878 foram atendidos. Os componentes principais do pigmento esto em conformidade com a descrio contida na declarao dofabricante do pigmento *) A adio de pigmento no endurecimento e no teste de resistncia compresso totalizou 5% aplicad os massa de cimento.


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