grupo de materiais de construção departamento de ... · (nbr nm 43) - determinação da Água da...

Grupo de Materiais de ConstruçãoDepartamento de Construção CivilUniversidade Federal do Paraná

Direitos Reservados UFPR

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.

3

Prof. Dr. Ronaldo Medeiros-Junior | Materiais de ConstruçãoAGLOMERANTES

Introdução

AGLOMERANTES AÉREOS:

Depois de endurecidos, não resistem bem a água.

Devem ser usados apenas em contato com o ar.

Ex.: Cal aérea, Gesso

4



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.

5



Introdução

• Quimicamente Ativos Hidráulicos:

6

Hidráulicossimples

Hidráulicoscom adições

Hidráulicos mistos


Introdução



2

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES:

Um único produto, não tendo mistura.

Ex.: Cimento PortlandCimento aluminosoCal hidráulica.

7



Introdução

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS:Mistura de dois aglomerantes simples.

Ex.:Mistura de CP com cimento aluminoso.

Tem pega muito rápida

8



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.

9



Introdução

Resumindo:

ALOMERANTES

Quim.Inertes

Quim.Ativos

Aéreos

Hidráulicos

Simples

c/ adições

Mistos

10


Introdução

Tempos de início e final de pega

11

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.


Tempo de pega

Luis J. Vicat, França, 1828

(Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P, 1

988)APARELHO DE VICAT



Tempo de pega



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.

13


Tempo de pega

Sonda de Tetmajer

Sonda de Tetmajer Agulha de

Vicat


APARELHO DE VICATEscala

graduada

Amostra de aglomerante

14


Tempo de pega

Agulha de Vicat


APARELHO DE VICATEscala

graduada

Amostra de aglomerante

15

Sonda de Tetmajer Agulha de

Vicat


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


16


Tempo de pega


4 +/- 1 mm

0,5 mm

Pasta de Consistência normal

INÍCIO PEGA FINAL PEGA


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:

18



Tempo de pega



4

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente(inclui vazios entre grãos)

19

Massa específica e unitária:

Massa Unitária

Massa Específica


Massa específica

Quem é maior, ME ou MU?

20

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente(inclui vazios entre grãos)

20

Massa específica e unitária:


Massa unitária

21

Superfície específica :


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.

22



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:

23



Amostra

(F.Bauer)

Permebilímetro BlaineSuperfície específica:

24





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?

25


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


CAL

28

pode também ser obtida de resíduos

AGLOMERANTES


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


MgCO3 + calor MgO + CO2(900oC)

ar

a) Calcinação

Etapas da cal:CAL = Cal Aérea

30

AGLOMERANTES




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


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


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


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


AGLOMERANTES


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


Pode chegar a360 oC a 400 oC

Processo exotérmico

AGLOMERANTES


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




7

37


Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

ar ar

c) Endurecimento ou recarbonatação

CaCO3 = carbonato de cálcio

Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio

AGLOMERANTES


38

CAL = Cal AéreaEtapas da cal:

“a” – Hidratação/Extinção“b” – Recarbonatação“c” – Calcinação

AGLOMERANTES


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


CAL = Cal Aérea

Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:

Cal virgem cálcica

Cal virgem magnesiana

40

Cal virgem dolomítica

AGLOMERANTES


Cal virgem cálcica:

CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais

41

CAL = Cal Aérea

Cal virgem magnesiana:


95% de (CaO + MgO) No máximo: 5% de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

Cal virgem dolomítica:


D = Dolomito - CaCO3.MgCO3

AGLOMERANTES


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




8

Rendimento em pasta < 1,82 Calcários com impurezas > 5 %

43

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


CAL = Cal Aérea

Cal gorda:

Cal magra:

Cal Cálcica

Cal Magnesiana

44

Geralmente

AGLOMERANTES


CALCÁRIO Reservas no Brasil:

Paraná

C = Calcário - CaCO3

D = Dolomito - CaCO3.MgCO3

Paraná

AGLOMERANTES


Etapas de produção

46

CAL = Cal Aérea

AGLOMERANTES


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


Britagem

PRODUÇÃO DA CAL


Mina de calcário


48

CAL = Cal Aérea

AGLOMERANTES




9

Forno debarranco

PRODUÇÃO DA CAL


Mina de calcário


49

CAL = Cal Aérea

AGLOMERANTES


Forno intermitente simples a lenha (distribuição descontínua)

Forno vertical contínuo

(Freitas, J. A..)ABPC

Fornos para calcinação da calCAL = Cal Aérea

50

AGLOMERANTES



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

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t, S

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Alm

eid

a C

intr

a)

AGLOMERANTES


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


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


•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




10

• 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


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


Cal hidratada:

CH I

CH II

CH III

≤ 5 %

≤ 5 %

≤ 13 %

Anidrido CarbônicoCO2 – no depósito/obra

≤ 7 %

≤ 7 %

≤ 15 %

NBR 6453/2003

57

Anidrido CarbônicoCO2 – Na fábrica


AGLOMERANTES



Cal hidratada:

CH I

CH II

CH III

≤ 10 %

≤ 15 %

≤ 15 %

CaO + MgO não hidratados

NBR 6453/2003

58

AGLOMERANTES


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


3) Confecção de argamassa;


60

Elevada finura de seus grãos (2 µm de diâmetro)

Retenção de água

Maior plasticidadeMaiores deformações, sem fissuração.

Melhora aderência

AGLOMERANTES




11

4) Como adição nos pavimentos betuminosos;

5) Na indústria química, indústria cerâmica, no tratamento deágua, no preparo de adubos, na siderurgia, etc;


61

AGLOMERANTES


CAL = Cal Aérea

O que faz um revestimento que contém cal descolar durante o combate a um incêndio???

AGLOMERANTES


Impacto Ambiental:

Energia:• Óleo combustível;• Madeira;• Forno descontínuo:

2 kcal/g• Forno contínuo:

0,9 kcal/g

Reservas:

• Calcário:

Muito amplas.

CAL = Cal Aérea

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AGLOMERANTES


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


65

Gesso = Gesso de Paris

AGLOMERANTES


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


Impurezas – SiO2, Al2O3, FeO, CaCO3, MgOMáximo 6%

AGLOMERANTES




12


Fonte: Schumann, Walter. Rochas e Minerais, 1994Estrutura cristalina

Gipsita

CaSO4. 2H2O

AGLOMERANTES


GESSO ou GESSO DE PARIS

www.caer.uky.ed

Uso na medicinaConstrução civil

AGLOMERANTES


2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2Ohemidrato190oC

Gesso de ParisGesso RápidoGesso de Pavimentação

CaSO4 CaSO4

H2O

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Reação de produção:

AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.

(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 71


AGLOMERANTES


2(CaSO4.1/2H2O) + 3H2O 2(CaSO4.2H2O)

gipsita

72


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




13

Tem pega rápida.

• Início: 2 a 3 minutos

• Término: 15 a 20 minutos do amassamento com água


73

Água de amassamento - água adicionada à mistura

AGLOMERANTES


Pega:

(AU

LAS

US

P –

Pro

f. A

ntôn

io F

igue

iredo

et a

l.)

Cristais ≅≅≅≅ 15 µµµµm

74


AGLOMERANTES


75


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


76


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


77


Fonte: Materiais de Construção Civil, IBRACON, 2007

AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


EFEITO DA

SATURAÇÃO



14

GESSO ou GESSO DE PARIS

(Aulas USP)

Calor de hidratação

AGLOMERANTES


Jazidas deGipsita

3.500 km frete p/ regiões Sul

80


Pólo gesseiro – PE: 94% da produção

AGLOMERANTES


Britagem da gipsita

81


AGLOMERANTES


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


82

Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso

AGLOMERANTES


Chapas de gesso acartonado = DRYWALL

83


AGLOMERANTES


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




15


85

AGLOMERANTES


(Coutinho,J. S.)


AGLOMERANTES



87

AGLOMERANTES


88


AGLOMERANTES


Tipos de Chapas

• Standard (ST) – Chapa Branca – (áreas secas)

• Resistente à Umidade (RU) – Chapa Verde

• Resistente ao Fogo (RF) – Chapa Rosa

89



Chapas acartonadas - dimensões:L= 60,0 ou 120,0 cm

C = 240,0 ou 360,0 cm

AGLOMERANTES


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




16

91

Placas de gesso

Rebaixamento de

teto

AGLOMERANTES


Divisórias em blocos

92

AGLOMERANTES


(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 93

Peças decorativas

AGLOMERANTES


• 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


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:


95

AGLOMERANTES


AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

96

AGLOMERANTES

Aglomerantes hidráulicos



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


Exemplos principais:

98

• Cal hidráulica

• Cimentos (natural; aluminoso; Portland )

AGLOMERANTES


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


CAL HIDRÁULICA

Grau de hidraulicidade:

100

ouMgOCaO

OFeOAlSiO

+

++ 32322

CaO

OFeOAlSiO 32322 ++

CaO

ilosossComponente arg

AGLOMERANTES


CAL HIDRÁULICA

101

Grau de hidraulicidade:

AGLOMERANTES


CAL HIDRÁULICA

Utilizações:

- Argamassas de assentamento ou revestimento- Para a produção de blocos- Substituto do filer em pavimentos betuminosos

102

AGLOMERANTES




18

Cimentos

103

Cimento NaturalCimento AluminosoCimento Portland

AGLOMERANTES


CIMENTO NATURAL

A cal hidráulica apresenta cal livre.

104

Resulta do cozimento de calcários argilosos (teor argila + - 25%), não apresenta cal livre.

AGLOMERANTES


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


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


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


Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com

argamassa de cimento pozolânico.

108

CIMENTO NATURAL

AGLOMERANTES




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


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


CIMENTO NATURAL x Cimento Portland

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111

AGLOMERANTES


Cimentos

112


AGLOMERANTES


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


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




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


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

ww

w.c

imen

tfon

du.c

om

116

AGLOMERANTES


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

ww

w.c

imen

tfon

du.c

om

117

AGLOMERANTES


Cimentos

118


AGLOMERANTES


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


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.

ww

w.c

imen

toita

mbe

.com

.br

120


AGLOMERANTES




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


121

AGLOMERANTES


http

://w

ww

.dor

ches

terd

orse

t.com

/por

tland

.php


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


123


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



Dados históricos

124

AGLOMERANTES


http://www.snic.org.br/


Dados históricos

125

AGLOMERANTES




Dados históricos

126

AGLOMERANTES





22


Dados históricos

127

AGLOMERANTES


http://www.snic.org.br/128

AGLOMERANTES




Dados históricos

129

AGLOMERANTES




Dados históricos

130

AGLOMERANTES




Dados históricos

131

AGLOMERANTES



PRODUÇÃO:

CP V RS

(1,5 a 3%)


132

AGLOMERANTES




23

CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO

PUC - RJ

133

AGLOMERANTES


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



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



Moagem e Mistura

Mistura –Formação de lama Moinho Silos de

homogeneização

Processo por via úmida

Argila + Água Lama + Calcário

AGLOMERANTES



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


Eficiência energética

ITA

MB

É

Para moagem da farinha crua.

MOINHO DE ROLOS

ITA

MB

É

138


AGLOMERANTES




24

FORNO

VE

M D

O M

OIN

HO

DE

FA

RIN

HA


VAI P/ MOINHO DE

BOLAS

CLINQUERCLINQUER

Vista de dentro do forno

ITAMBÉ

(Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P, 1

988)

139


AGLOMERANTES


ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO


140


AGLOMERANTES



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


CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO

142

AGLOMERANTES


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


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




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


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


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


AGLOMERANTES


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


NBR 7215/97

AGLOMERANTES


CP moldado com proporção determinada por norma

50 mm

100 mm

Capeador

Capeamento com pasta de enxofre

149

AGLOMERANTES


150F

RupturaRuptura


AGLOMERANTES




26

151

AGLOMERANTES


C3S - Alita

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3

152


AGLOMERANTES


Propriedades dos compostos do clínquer

153


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


C2S - Belita

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3

154


AGLOMERANTES


(US

P)


155


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


C3A - Aluminato tricálcico

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3

156


AGLOMERANTES




27

(US

P)


157


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


C4AF - Ferroaluminato tetracálcico

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3

158


AGLOMERANTES


(US

P)


159


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


Alita (C3S)

Belita (C2S)


ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento de resistência

Aluminato tricálcico

Ferroaluminato tetracálcico

Enrijecimento inicial da massa

Silicatos

Aluminatos

160

AGLOMERANTES


Resistência mecânica

Xefeitos da hidratação

dos compostos anidros.

(Zam

pier

i, 19

89)

161



AGLOMERANTES


PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER

+ C3S

+ C2S + C3S+ C2S

(Aulas USP)

162

AGLOMERANTES




28

Tempo (dias)

100 -

Taxa de hidratação dos compostos:


163

AGLOMERANTES



164

AGLOMERANTES


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



TABELA RESUMO:

AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


COMPOSTOS DO CLINQUER

Estrutura de um clínquer de cimento Portland

relativamente comum observado ao

microscópio ótico:


167

C3S

C2S

AGLOMERANTES


COMPOSTOS DO CLINQUER


168

Belita, C2S ou silicato bicálcico

Forma arredondada.

Alita ou C3S ou silicato tricálcico

Forma aproximadamente hexagonal.

AGLOMERANTES




29


Reações de Hidratação

A pasta de cimento evolui através das reações químicas entre os minerais do cimento Portland e a água

AGLOMERANTES



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


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






C3S


C2S

Portlandita ou Hidróxido deCálcio – Cristaisprismáticos grandes querepresentam 20 a 25 % dosconstituintes de uma pastade cimento

AGLOMERANTES






C3S


C2S

Silicato de CálcioHidratado (C-S-H) –representa 50 a 60 %dos constituintes de umapasta de cimento

AGLOMERANTES





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


AGLOMERANTES




30



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


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


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


SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO


• Porosos

• Solúveis em água

• Muito reativos quimicamente

(And

ión

et a

l., 2

001)

178

Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH

AGLOMERANTES





Etringita

(Mehta e Monteiro,1994)179


Sulfoaluminato de cálcio hidratado

Volume: 15 a 20 %

Início: etringita

Depois: monosulfato hidratado

AGLOMERANTES


180


Teoria 1: Dissolução

AGLOMERANTES




31

181


Teoria 2: Hidratação no estado sólido

Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos do cimento sem entrarem em solução

AGLOMERANTES



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


CRESCIMENTO DOS CRISTAIS183


AGLOMERANTES


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


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


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




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


AGLOMERANTES


(Aul

as U

SP

)

188


Finura X Calor de Hidratação

AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


Segundo em importância no tempo de pega

Tempo de Pega

C3S

Menor contribuiçãoC2S

Responsável pela rapidez de pegaC3A



AGLOMERANTES




33

Segundo em importância no processo de liberação decalor

Calor de Hidratação

C3S

Menor contribuiçãoC2S

Primeiro em importância no processo de liberação decalor

C3A



AGLOMERANTES


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



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


Agulha de Le Chatelier,Usada para avaliar a

expansibilidade: e ≤ 0,5 cm

(Neville, A.; 1995)

196


AGLOMERANTES


30 mm

30 mm

165 mm

Agulha de Le Chatelier


197

AGLOMERANTES



198


MgO + H2O = Mg(OH)2

Limitação por norma ≤ 6,5%

Origem: Calcário magnesiano

Menos reativa do que a Cal livre

AGLOMERANTES




34


- Excesso de gesso adicionado

199


< 3%

AGLOMERANTES


Origem: Provenientes de componentes da argila presentes namistura de matérias-primas

-Álcalis do cimento

Na2O Óxidos de SódioK2O Óxidos de Potássio

Reação Álcali-Agregado


AGLOMERANTES


RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)

Pasta - pseudo-sólidosAparência de sólidos - rede de poros muito finos contendo ar ou água.

201

AGLOMERANTES



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


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


203

AGLOMERANTES



204

AGLOMERANTES




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


AGLOMERANTES


Fatores que influenciam:

• Traço: > quantidade de agregados → < retração

• Água de amassamento: + água → > retração

206


• Dimensões das peças: + volumosas → > retração

• Área de contato das peças: > área → > retração

• Cura: > tempo → < retração

• Umidade média do ar: > seco → > retração

AGLOMERANTES


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


AGLOMERANTES


Agentes externos agressivos

Águas Ácidas

Lavam a cal existente no cimentohidratado

Águas Puras


Lavam a cal existente no cimentohidratado

AGLOMERANTES


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



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


• Inerte quimicamente;

• 5 a 10 % do cimento;

• Não prejudica resistência mecânica;

• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;

• Redução de custos.

216

AGLOMERANTES

Adições



37

Efeito fíler


Preenche espaços, tornando a massa mais compacta.

AGLOMERANTES

Adições




218


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



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


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



• Minimiza a permeabilidade do concreto

227


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)



39


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




• Diminui ocorrência da reação álcali-agregados

230


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


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




234


AGLOMERANTES

Adições



40


• 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


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


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


AGLOMERANTES

Adições

• Não prejudica resistência mecânica

• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 70%

• Podem contribuir para a resistência aos sulfatos


239


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


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



41


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



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



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/


Dados históricos

257

AGLOMERANTES



EVOLUÇÃO DARESISTÊNCIA À COMPRESSÃO:

258

AGLOMERANTES

Tipos de CP



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

pen

eira

75

µm

(%

)

Áre

a es

pecí

fica

(m2 /k

g)

Iníc

io

Fim

A fr

io

A q

uent

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




• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;

263

AGLOMERANTES

Tipos de CP




• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;

264

AGLOMERANTES

Tipos de CP



45




• 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.


(CPB)

•CP - 2 a 3,5% de Fe2O3

• CPB - 0,2 a 0,80% de Fe2O3

269

AGLOMERANTES

Tipos de CP


Dados históricos

270

AGLOMERANTES





46


(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



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


Dados históricos

279

AGLOMERANTES



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



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.

grupo de materiais de construção departamento de ... · (nbr nm 43) - determinação da Água da...

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