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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIIENTAIS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
SEMIRAMIS YONARA VALADARES LIMA
INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS NO TEMPO DE
PEGA DO GESSO DE CONSTRUÇÃO
MOSSORÓ-RN
2013
SEMÍRAMIS YONARA VALADARES LIMA
INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS NO TEMPO DE
PEGA DO GESSO DE CONSTRUÇÃO
Monografia apresentada à Universidade
Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA,
Departamento de Ciências Ambientais e
tecnológicas para a obtenção do título de
Bacharela em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dra. Sc. Marilia Pereira
de Oliveira – UFERSA
MOSSORÓ-RN
2013
SEMÍRAMIS YONARA VALADARES LIMA
INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS NO TEMPO DE
PEGA DO GESSO DE CONSTRUÇÃO
Monografia apresentada à Universidade
Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA,
Departamento de Ciências Ambientais e
Tecnológicas para a obtenção do título de
Bacharela em Engenharia Civil.
Ficha catalográfica preparada pelo setor de classificação e
Catalogação Da Biblioteca “Orlando Teixeira” da UFERSA.
L732i Lima, Semíramis Yonara Valadares.
Influência da adição de substâncias orgânicas no tempo
de pega do gesso de construção / Semíramis Yonara
Valadares Lima. – Mossoró, RN : 2013. 61f. : il.
Orientador: Profº. Dr. Sc. Marilia Pereira de Oliveira.
Monografia (Graduação) – Universidade Federal Rural
do Semi-Árido, Graduação em Engenharia Civil, 2013.
1. Gesso. 2. Tempo de pega. 3. Aditivos Orgânicos.
I. Título.
CDD: 691.9 Bibliotecária: Marilene Santos de Araújo
CRB-5/1033
AGRADECIMENTOS
A Deus pela vida, pelas oportunidades, pelas bênçãos e pela família que me deu.
Aos meus pais, Rosângela Silva Valadares Lima e Francisco Valadares Filho pelo fato
de nunca me abandonar e sempre aconselhar para o melhor caminho.
Ao meu esposo, Jônatas Marques de Andrade, por sempre me apoiar em todos os
momentos.
Aos amigos que estiveram presentes em todas as situações.
A minha orientadora, Marilia Pereira de Oliveira, pela paciência e amizade que foi
muito importante durante todo o trabalho.
RESUMO
O gesso é um dos mais antigos materiais de construção utilizado pelo homem.
Algumas de suas propriedades lhe confere vantagens, como estabilidade volumétrica,
isolamento térmico e acústico, e resistência ao fogo. Este trabalho teve como objetivo
estudar a influência de algumas substâncias orgânicas (limão, leite em pó e clara de
ovo) no tempo de pega do gesso de construção. Os teores encontrados que retardam o
início de pega para 1 h foram: 0,33% do suco de limão, 1% do leite em pó e 2,33% da
clara de ovo. O tempo de pega foi acompanhado por meio da agulha de vicat. Em
relação à consistência das pastas observou-se que quando a relação a/g permanece
constante, a fluidez das pastas de gesso aumenta com a adição do suco do limão e clara
de ovo, melhorando a trabalhabilidade das referidas, porém, em presença do leite em pó
esta propriedade é prejudicada.
Palavras-chave: Gesso. Tempo de pega. Aditivos orgânicos.
.
ABSTRACT
The plaster is one of the oldest construction materials used by man. Some of its
properties confer advantages such as volumetric stability, thermal and acostic isolation
and fire resistance. This research intended to study the influence of some organic
substances (lemon, milk powder and the white of an egg) in the setting time of the
plaster construction. The concentrations found that delay the onset of handle for 1 h
were 0.33% of lemon juice, 1% of milk powder and 2.33% off the white of an egg. The
setting time was monitored by a Vicat needle. In relation to the consistency of the pastes
was observed that when the ratio a/g remains constant, the fluidity of the plaster binders
increases with the addition of lemon juice and the white of an egg improving the
workability of these, however, in the presence of milk powder, this property is impaired.
Keywords: Plaster. Setting time. Organic additives.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Casa feita de gesso apresentada pelo Sindicato da indústria do gesso do
Estado de Pernambuco, durante o evento Casa Cor em Recife.......................................17
Figura 2 - Pirâmide de Quéops........................................................................................18
Figura 3 – Extração da Gipsita........................................................................................20
Figura 4 - Cristais do hemidrato alfa: cristais grandes (em torno de 20 μm), bem
formados e sem poros......................................................................................................22
Figura 5 – Cristatis do hemidrato beta: Cristais pequenos (menor que 10 μm), mal
formados e porosos..........................................................................................................23
Figura 6 - Curva típica de calor de hidratação de pastas de gesso..................................27
Figura 7 – Forro de gesso................................................................................................32
Figura 8 - Acabamento de gesso......................................................................................32
Figura 9 - Curva de calor de hidratação de pastas de gesso em presença de ácido
cítrico...............................................................................................................................34
Figura 10 - Curva de calor de hidratação de pastas de gesso em presença de caseína....35
Figura 11 - Panteão de Roma..........................................................................................36
Figura 12 - Estrutura química do ácido cítrico................................................................39
Figura 13 - Relação entre pH e fator de retardamento das pastas de gesso.....................40
Figura 14 - Variação da condutividade versus tempo para a hidratação da suspenção de
sulfato de cálcio hemidratado à 50 g/l e à 20ºC em uma solução pura e na presença de
aditivos, com uma concentração incial de 1000 ppm......................................................41
Figura 15 - Modelo de micela de caseína........................................................................42
Figura 16 - Pesagem do gesso para preparação dos moldes............................................43
Figura 17 - Limoeiro do qual foi retirado os limões utilizados nos experimentos..........44
Figura 18 - Limoeiro do qual foi retirado os limões utilizados nos experimentos..........45
Figura 19 - Medição da água e do aditivo para preparo da solução................................45
Figura 20 - Pesagem de 5 g de leite em pó......................................................................46
Figura 21 - Adição de 5 g de leite em pó a 300 g de gesso.............................................46
Figura 22 - Ovo utilizado nos experimentos...................................................................47
Figura 23 - Clara de ovo separada da gema.....................................................................47
Figura 24 - Adição de 5 mL de clara de ovo à 150 mL de água de amassamento..........48
Figura 25 - Descanso por 2 min da pasta de gesso com adição de 1,5 mL do suco do
limão................................................................................................................................50
Figura 26 - Mistura homogênea da pasta com adição do suco do limão.........................50
Figura 27 - Realização do ensaio de tempo de pega através da agulha de Vicat............51
Figura 28 - À esquerda tem-se a pasta de gesso com adição de 1,5 mL do suco do
limão................................................................................................................................52
Figura 29 - À direita tem-se a pasta de gesso com adição de 5 g do leite em pó (caseína).
É possível visualizar claramente a diferença de consistência das pastas.........................52
Figura 30 - Pasta de gesso com adição de 6 mL de clara de ovo....................................53
Figura 31 - Influência do suco de limão na pega.............................................................54
Figura 32 - Influência do leite em pó na pega.................................................................55
Figura 33 - Influência da clara de ovo na pega................................................................55
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Exigências Físicas e Mecânicas do gesso para Construção Civil..................28
Tabela 2 - Exigências físicas do gesso para construção civil..........................................29
Tabela 3 - Quantidade de material utilizado na preparação das pastas...........................49
Tabela 4 - Tempos médios de início e fim de pega para cada teor de aditivo.................53
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas;
a.C. – Antes de Cristo
a/g – Quantidade de água/peso gesso;
DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral;
GC – Gesso Controle;
GL – 1 – Gesso e Limão (concentração 1);
GL – 2 – Gesso e limão (concentração 2);
GL – 3 – Gesso e limão (concentração 3);
GLP – 1 – Gesso e Leite em Pó (concentração 1);
GLP – 2 – Gesso e Leite em Pó (concentração 2);
GLP – 3 – Gesso e Leite em Pó (concentração 3);
GCO – 1 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 1);
GCO – 2 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 2);
GCO – 3 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 3);
g – grama;
g/l – Gramas/litro;
h – Hora;
Kg – Quilograma;
Kg/m³ - Quilograma/metro cúbico;
KPa – Quilo pascal;
LTDA – Sociedade limitada;
mL – Mililitro;
min – Minuto;
mm – Milímetro;
mg/mL – Miligrama/mililitro;
MPa – Mega pascal;
m² - Metros quadrados;
N/mm² - Newton/milímetro quadrado;
pH – Potencial hidrogeniônico;
ppm - Partes por milhão;
R$ - Real;
β – Beta;
α – Alfa;
μm – Micrômetro;
ºC - Grau Celsius;
% - Por cento;
’ – Minuto;
” – Segundo;
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 13
2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 15
2.1 GERAL ..................................................................................................................... 15
2.2 ESPECÍFICOS ......................................................................................................... 15
3 JUSTIFICATIVA.......................................................................................................16
4 REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 18
4.1 O GESSO .................................................................................................................. 18
4.1.1 Histórico ............................................................................................................... 18
4.1.2 Processo de produção .......................................................................................... 19
4.1.2.1 Extração .............................................................................................................. 20
4.1.2.2 Moagem .............................................................................................................. 21
4.1.2.3 Calcinação .......................................................................................................... 21
4.1.2.4 Pulverização e embalagem ................................................................................. 24
4.1.3 Gesso para a Construção Civil ........................................................................... 24
4.1.3.1 Gesso para fundição............................................................................................ 24
4.1.3.2 Gesso para revestimento ..................................................................................... 25
4.1.3.3 Gessos especiais ................................................................................................. 25
4.1.4 Mecanismo de Hidratação e Pega do Gesso ...................................................... 26
4.1.5 Propriedades ........................................................................................................ 28
4.1.5.1 Isolamento térmico e resistência ao fogo ........................................................... 29
4.1.5.2 Isolamento acústico ............................................................................................ 30
4.1.5.3 Aderência ao substrato........................................................................................ 30
4.1.5.4 Resistência Mecânica ......................................................................................... 30
4.1.6 Aplicações ............................................................................................................. 30
4.2 PEGA ........................................................................................................................ 32
4.2.1 Fatores que influenciam no tempo de pega da pasta de gesso ......................... 33
4.3 ADITIVOS ............................................................................................................... 35
4.3.1 Histórico ............................................................................................................... 35
4.3.2 Definição ............................................................................................................... 37
4.3.3 Classificação ......................................................................................................... 37
4.3.4 Ácido Cítrico ........................................................................................................ 39
4.3.5 Caseína .................................................................................................................. 41
4.3.6 Albumina .............................................................................................................. 42
5 MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 43
5.1 GESSO ..................................................................................................................... 43
5.2 ADITIVOS RETARDADORES .............................................................................. 43
5.3 PREPARAÇÃO DAS PASTAS DE GESSO ........................................................... 48
5.4 ENSAIO DE TEMPO DE PEGA ............................................................................. 50
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 52
6.1 INFLUÊNCIA DOS ADITIVOS NA CONSISTÊNCIA DA PASTA .................... 52
6.2 INFLUÊNCIA DOS ADITIVOS NO TEMPO DE PEGA ...................................... 53
7 CONCLUSÃO ............................................................................................................ 57
REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 58
13
1 INTRODUÇÃO
Enquanto a tecnologia vem modificando a história da sociedade, os impactos
ambientais resultantes dessas modificações não podem mais ser avaliados de maneira
isolada dos contextos socioeconômicos, políticos e culturais em que estas
transformações se inserem.
O desenvolvimento e a aplicação de qualquer tecnologia resultam no uso e na
degradação de recursos naturais, com a consequente geração de resíduos, consumo de
energia e de outros insumos.
O gesso se comparado à fabricação do cimento Portland é considerado um
aglomerante menos agressivo ao meio ambiente, pois é produzido em temperatura
relativamente baixa, aproximadamente 150oC, liberando apenas água na atmosfera,
enquanto que, para obter o clínquer do cimento Portland é necessário cerca de 1400oC
de temperatura, liberando gás carbônico.
No Brasil a maior utilização do gesso é em forros, revestimentos e em paredes
divisórias (blocos) ou painéis de gesso acartonado. Ele possui propriedades bastante
atrativas para produção de revestimento, tais como, boa aderência aos substratos,
ausência de retração por secagem, e excelente acabamento superficial. Além disso,
possui boas propriedades térmicas e acústicas, bem como resistência ao fogo.
Composto basicamente por sulfato de cálcio hemidratado (CaSO4.0,5H2O) e
anidros de cálcio, o gesso é resultado da calcinação do mineral gipsita (CaSO4.2H2O) a
aproximadamente 150ºC.
Segundo BALTAR (2009), a quantidade de água necessária
estequiometricamente é de 18,6 g para cada 100 g de gesso. Mas, para que se atinja a
trabalhabilidade adequada, é necessária uma maior quantidade de água de amassamento,
o que acaba provocando o surgimento de poros devido à evaporação da água excedente
e, consequentemente, diminuição da resistência mecânica do produto final.
Sendo assim, almejando-se melhorar a trabalhabilidade no estado fresco e as
propriedades mecânicas no estado endurecido, faz-se o uso de aditivos que conforme
suas características podem desempenhar diferentes funções, tais como: modificadores
do tempo de pega, espessantes, agentes retentores de água, fluidificantes, entre outras.
14
Neste trabalho foi estudada a influência da adição de substâncias orgânicas no
tempo de pega do gesso de construção. O acompanhamento deste tempo foi feito através
da agulha de Vicat e conforme a NBR 12128 (ABNT, 1991).
15
2 OBJETIVOS
2.1 GERAL
Estudar a influência de algumas substâncias retardadoras no tempo de pega do
gesso de construção.
2.2 ESPECÍFICOS
- Analisar a influência de substâncias orgânicas retardadoras (suco do limão,
leite em pó e clara de ovo) no tempo de pega do gesso de construção, permitindo manter
a trabalhabilidade das mesmas por um período de tempo maior, já que esta é afetada
pelo rápido endurecimento da pasta;
- Avaliar o percentual de adição que proporciona trabalhabilidade das pastas por
um período de tempo maior.
16
3 JUSTIFICATIVA
O atual aquecimento da construção civil associado à falta de matéria-prima e
mãos de obra qualificada leva o mercado a buscar materiais alternativos cujo processo
executivo seja mais eficiente e veloz, e também necessitem de menor quantidade de
mão de obra.
O gesso pode ser considerado um material de ótima performance do ponto de
vista ecológico, já que pode ser obtido a temperatura relativamente baixas e libera
apenas água na atmosfera.
Possui inúmeras vantagens quando comparado com a argamassa de cimento e
cal aplicada nos revestimentos. Entre elas pode-se citar aplicação em uma única camada
de espessura máxima 5 mm, havendo assim economia de material e mão de obra, uma
vez que os revestimentos tradicionais são aplicados em três camadas (chapisco, emboço
e reboco).
Outra vantagem está relacionada ao tempo de aplicação, uma vez que nas
argamassas tradicionais a camada de emboço deve ser aplicada 3 dias após a aplicação
do chapisco, e o reboco 7 dias após aplicação do emboço, sendo necessário 21 dias para
execução de acabamento decorativo (NBR 7200 (ABNT, 1998)), enquanto que as pastas
de gesso necessitam de apenas uma semana para receber o mesmo acabamento
(HENAO e CINCOTTO, 1997, apud HINCAPIE et al. 1996a).
Com relação à trabalhabilidade, uma das características mais importantes das
pastas e argamassas em geral, possibilita que estas sejam de fácil aplicação. Nas
argamassas, a trabalhabilidade é influenciada pela composição, forma e finura dos
agregados, já o gesso, por ser um material de elevada finura, resulta em pastas de
elevada trabalhabilidade, porém esta é afetada pelo rápido endurecimento deste
material. Com isto, grande parte das pesquisas internacionais sobre gesso está
relacionada a aditivos retardadores (HENAO e CINCOTTO, 1997).
A utilização de aditivos vem sendo empregada com intuito de obter-se produtos
melhorados, com maior valor agregado. Apesar da relevância, existem poucas
publicações relacionadas ao tema no Brasil.
Segundo SINDUSGESSO (Sindicato da indústria do gesso do Estado de
Pernambuco) (2007) uma casa de gesso (figura 1) de 60 m² custa R$ 20 mil, fica pronta
em 15 dias e economiza 30% em relação à alvenaria tradicional.
17
Sendo assim, as habitações de interesse social podem ser favorecidas pelo baixo
custo, rapidez de execução, dentre outras características dos produtos de gesso.
Figura 1: Casa feita de gesso apresentada pelo Sindicato da indústria do gesso do
Estado de Pernambuco, durante o evento Casa Cor em Recife.
Fonte: SINDUSGESSO (Sindicato da Indústria do Gesso do Estado de Pernambuco) (2006).
18
4 REVISÃO DE LITERATURA
4.1 O GESSO
4.1.1 Histórico
O gesso é um dos mais antigos materiais de construção utilizado pelo homem. A
sua primeira aplicação remonta do 8º milênio a.C., sendo utilizado, nas ruínas da
Turquia e da Síria, como suporte em afresco decorativo e na fabricação de recipientes.
Nas ruínas da cidade de Jericó, no milênio 6º a.C., encontrou-se registro daquele
em moldagens e modelagens. Ele também tem seu papel de destaque na grande
pirâmide erguida por Quéops (figura 2), rei do Egito da 4ª dinastia em 2.800 anos antes
da nossa era.
Figura 2: Pirâmide de Quéops.
Fonte: http://obviousmag.org/archives/2008/01/os_grandes_geni.html, acessado em 20/05/2013.
Theofraste, discípulo de Arístoteles e Platão, citou em seu “Tratado de Pedra” a
existência de gesseiras em Chipre, na Fenícia e na Síria, e mostrava que o gesso era
19
utilizado, como argamassa, para a ornamentação, nos afrescos e na confecção de
estátua. Na África, os bárbaros utilizaram um gesso de altíssima resistência para
construção de barragens e canais.
Na França, foi bastante utilizado na fabricação de sarcófagos decorados, e no
século XVIII, 75% dos hotéis e as totalidades de prédios públicos e populares eram
feitos em panos de madeira e argamassa de gesso (MPGESSO, 2013).
No século XIX, os trabalhos de diversos autores, como o de Van t´Hoff e,
principalmente, o de Lê Chatelier, permitiram uma abordagem científica para a
desidratação da gipsita.
A partir do século XX, em função da evolução industrial, os equipamentos para
a produção do gesso deixaram de ser incipientes e passaram a agregar maior tecnologia.
Esta melhoria tecnológica facilitou as formas de emprego pelo homem, principalmente
após as descobertas de métodos para controlar o tempo de pega que permitiu sua
utilização como material aglomerante na construção civil.
Atualmente é um produto bastante utilizado naquela, principalmente quando se
trata de acabamento interno, tal como revestimento de paredes, já que permite a
produção de componentes com características de isolamentos térmico, acústico e de
proteção ao fogo.
4.1.2 Processo de produção
Segundo Agopyan (1989), o gesso é um dos três aglomerantes disponíveis para a
construção civil no país, os outros dois são o cimento Portland e a cal. A matéria-prima
natural mais empregada para a produção daquele é a gipsita, uma rocha presente em
várias partes do mundo.
O Estado do Rio Grande do Norte foi o pioneiro no Brasil na produção do gesso
desde 1938. Fixou a posição de maior produtor nacional durante 20 anos, sendo liderado
pelo grupo Rosado (RIBEIRO, 2006). O elevado capeamento, da ordem de 20 m, e a
pequena espessura da camada de gipsita, em torno de 5 m, inviabilizaram a
continuidade da atividade mineradora. Em 1990 o Departamento Nacional de Produção
Mineral (DNPM) tornou sem efeito a concessão, na qual o grupo Gesso Mossoró
20
LTDA. (grupo Rosado) era titular, colocando a jazida em disponibilidade para lavra,
mas não houve atratividade para nenhum investidor.
Em 1960, o Estado de Pernambuco ganhou destaque como maior produtor de
gipsita do país, mantendo-se com esta posição até os dias atuais.
De acordo com dados apresentados pelo SINDUSGESSO (Sindicato da Indústria
do Gesso do Estado de Pernambuco) (2013), o Estado de Pernambuco possui uma
reserva estimada em 1,22 bilhões de toneladas daquela rocha, sendo uma das mais
importantes e expressivas do mundo, principalmente pelo alto teor de pureza do gesso.
O processo de produção do gesso envolve basicamente cinco etapas: extração da
gipsita, moagem, calcinação, pulverização e embalagem.
4.1.2.1 Extração
A extração da gipsita (figura 3) engloba equipamentos perfuratrizes, pás
mecânicas, tratores e outros. O desmonte do minério é feita através de explosivos que
gera diferentes tamanhos de blocos.
Figura 3: Extração de gipsita
Fonte: Ribeiro (2004).
21
4.1.2.2 Moagem
Após extração dos blocos de gipsita, esses são britados com intuito de reduzir
sua granulometria, em torno de 20 mm, de modo que se adeque ao forno de calcinação.
4.1.2.3 Calcinação
A produção do gesso se dá pela desidratação térmica da gipsita (equação 1) a
temperaturas relativamente baixas (140ºC-160ºC). A partir desta calcinação, o sulfato
de cálcio diidrato perde água, liberando-a na atmosfera. Com isso obtêm-se o hemidrato
ou gesso (CaSO4.1/2H2O).
CaSO4.2H2O + energia (140ºC) → CaSO4.½H2O + 1,5H2O (1)
Gipsita (diidrato) + calor → gesso (hemidrato) + água
De acordo com o processo de produção, pode-se obter dois tipos de hemidrato.
Se a desidratação é obtida em autoclave a pressões superiores a 100 KPa, ocorre a
formação de um produto bem cristalizado denominado hemidrato α. Já se a desidratação
ocorrer à pressão atmosférica, com pressão parcial de vapor de água baixa, obtém-se um
sólido microporoso, mal cristalizado, denominado hemidrato β (CINCOTTO et al.,
1998). Segundo Kanno (2009), o gesso α (figura 4) possui cristais maiores, bem
definidos, homogêneos e estrutura cristalina levemente diferente dos cristais do gesso β
devido à calcinação ocorrer sob pressão dentro de autoclaves.
22
Figura 4: Cristais do hemidrato alfa: cristais grandes (em torno de 20 μm), bem
formados e sem poros.
Fonte: Kanno (2009).
O gesso beta (figura 5) contém elevada área superficial específica devido a sua
granulometria fina e cristais porosos, necessitando assim de uma elevada quantidade de
água para sua conformação. Sendo assim, constitui um material de baixa resistência
mecânica devido à elevada porosidade. Já o gesso alfa possui uma menor área
superficial específica devido aos seus cristais grandes, bem formados e sem poros.
Como conseqüência da reduzida área específica, a dissolução dos cristais do hemidrato
alfa torna-se mais lenta, e os cristais do diidrato crescem lentamente e de maneira
ordenada, resultando num material de baixa porosidade e com maior resistência
mecânica.
23
Figura 5: Cristais do hemidrato beta: Cristais pequenos (menor que 10 μm), mal
formados e porosos.
Fonte: Kanno (2009).
Dependendo da temperatura e do tempo de permanência no forno pode-se obter
outros produtos como resultado da calcinação. A anidrita III (CaSO4.ɛH2O) é a fase
intermediária do hemidrato e da anidrita II (insolúvel) formada entre 160ºC e 200ºC,
podendo conter água de cristalização variável de 0,06 a 0,11 moléculas de água. Por ser
muito reativa transforma-se em hemidrato com a umidade do ar, processo chamado de
“estabilização do gesso”. Já a anidrita II (insolúvel) é obtida entre temperaturas de
250ºC a 800ºC, enquanto que a anidrita I acima desta última. Essa constitui uma fase
definida, mas não pura, por conter óxido de cálcio devido à dissociação térmica do
sulfato de cálcio a partir de 900ºC. Após resfriamento transforma-se em anidrita II.
Segue abaixo as reações de formação das anidritas citadas (equação 2 e equação 3):
CaSO4.2H2O + energia (160ºC) → CaSO4 + 2H2O (2)
Gipsita (diidrato) + calor → anidrita solúvel + água
CaSO4.2H2O + energia (>250ºC) → CaSO4 + 2H2O (3)
Gipsita (diidrato) + calor → anidrita insolúvel + água
24
4.1.2.4 Pulverização e embalagem
O gesso na forma de pó fino é obtido através da pulverização do material
calcinado em moinhos especiais combinados com crivos. Após este processo, ocorre o
ensacamento em embalagens de sacos multifoliados conforme NBR – 13207 (ABNT,
1994) - gesso para construção civil – Especificações.
4.1.3 Gesso para a Construção Civil
No mercado nacional, pode-se encontrar três tipos de gesso para a construção,
são eles: gesso para revestimento, gesso para fundição e gessos especiais, sendo
regulamentado apenas os dois primeiros.
4.1.3.1 Gesso para fundição
É o gesso utilizado na fabricação de elementos e/ou componentes para a
construção civil (NBR 13207 (ABNT, 1994)), como blocos, placas, divisórias,
elementos decorativos e outros.
É composto basicamente por hemidrato β (CaSO4.0,5H2O), podendo conter
frações de anidrita solúvel (CaSO4.εH2O) (PERES; BENACHOUR; SANTOS, 2001,
apud PINHEIRO, 2011).
Conforme NBR 13207 (ABNT, 1994), existem dois tipos de gesso para
fundição, cuja diferença está na sua granulometria: o gesso fino para fundição, quando
seu módulo de finura é menor que 1,10; e o gesso grosso para fundição, quando seu
módulo de finura é maior que 1,10.
Ainda conforme a NBR 13207 (ABNT, 1994), os tempos de pega para esses dois
gessos devem ser: entre 4 e 10 min para o início de pega e entre 20 e 45 min para o final
da pega.
25
4.1.3.2 Gesso para revestimento
É o gesso produzido para revestimentos de paredes, lajes e tetos. É composto
essencialmente por hemidrato β (CaSO4.0,5H2O) e anidrita insolúvel (CaSO4), podendo
conter aproximadamente 2% de impurezas, tais como, sílica, argilas, óxido de ferro e
alumínio, entre outros (PERES; BENACHOUR; SANTOS, 2001, apud PINHEIRO,
2011).
Ele pode ser produzido com duas granulometrias diferentes: o gesso grosso para
revestimento, com módulo de finura maior que 1,10; e o gesso fino para revestimento,
com módulo de finura menor que 1,10 (NBR 13207 (ABNT, 1994)). O tempo de pega é
adequado, quando o início de pega é maior que 10 min e o fim de pega é maior que 45
min (NBR 13207 (ABNT, 1994)).
4.1.3.3 Gessos especiais
Esses gessos são produzidos a partir dos gessos básicos, com adições de
substâncias auxiliares, que conferem ao gesso produzido características necessárias a
aplicações específicas (PINHEIRO, 2011).
Segundo Peres, Benachour e Santos (2001, apud PINHEIRO, 2011), as
substâncias auxiliares, tais como agregados finos, aditivos e corantes, possuem as
seguintes finalidades:
(i) Agregados finos: Geralmente são utilizados em argamassas autonivelantes,
massas de acabamento e cola de gesso. Os agregados usados são areias e pó de
calcário, com granulometria bem definida;
(ii) Aditivos: Objetivam a modificação de propriedades específicas do material
produzido. Em geral, os aditivos usados são retardadores de pega, para manter a
trabalhabilidade do material por um período de tempo maior; os retentores de
água; os reforçadores de aderência, que melhoram a aderência das pastas de
gesso; os plastificantes, que aumentam a fluidez das pastas com intuito de se
obter melhoras na resistência mecânica; entre outros.
26
4.1.4 Mecanismo de Hidratação e Pega do Gesso
Os trabalhos de Lê Chatelier e Lavosier demonstraram que a conformação do
gesso se dá pelo processo de “dissolução-precipitação”. Segundo Kanno (2009) este
processo foi confirmado em 1969 por Ridge e Beretka e envolve a dissolução dos
cristais do hemidrato na água seguido da nucleação e crescimento dos cristais do
diidrato.
A hidratação do gesso ocorre a partir do momento que este entra em contato com
a água, e pode ser observada pela seguinte reação (equação 4):
CaSO4.0,5H2O + 1,5 H2O → CaSO4.2H2O + calor (4)
Gesso (hemidrato) + água → gipsita (diidrato) + calor
O mecanismo acima envolve três etapas (OLIVEIRA, 2009):
(i) Fenômeno químico da dissolução: Ao entrar em contato com a água, o
hemidrato dissolve-se originando uma solução supersaturada de íons
Ca+2
e SO4-2
. Essa, por sua vez, originará hidratos que compõem os
núcleos dos diidratos (CaSO4.2H2O);
(ii) Fenômeno físico da cristalização: Os íons se depositam sobre os núcleos
dos diidratos sob forma de agulhas entrelaçadas;
(iii) Fenômeno mecânico do endurecimento: Ocorre com o aumento do
número de cristais que se precipitam.
Portanto, o hemidrato que esta em contato com a água, originando uma solução
supersaturada de íons Ca+2
e SO4-2
, começa a cristalizar sob a forma de diidrato. Este,
por ser menos solúvel do que os cristais do hemidrato, vai se acumulando até atingir um
número crítico de cristais, dando início ao tempo de pega. Com a continuação do
processo, ocorrerá o entrelaçamento dos cristais do diidrato e o ganho de resistência
mecânica, tendo então o endurecimento do gesso. Esse fenômeno físico é também
denominado de pega do gesso.
Segundo Murat et al. (1975, apud HINCAPIE e CINCOTTO, 1997), é possível
obter-se dois tipos de composição cristalina: cristais formados a partir de poucos
27
núcleos, possuindo tamanho grande, ou a partir de numerosos núcleos, possuindo
tamanho pequeno. Para cristais formados a partir de numerosos núcleos, o tempo
necessário para que esses cresçam e fiquem entrelaçados uns com os outros, será menor.
Portanto, o seu tempo de pega também será menor (BALTAR, 2009).
A presença de impurezas no meio aceleram a pega por funcionarem como
núcleo de cristalização (CLIFTON, 1973; LEWRY; WILLIAMSON, 1994c; JOHN;
apud ANTUNES, 1999).
A hidratação é um processo exotérmico que libera energia em forma de calor. Os
hemidratos e as anidritas (CaSO4) são as fases responsáveis pela liberação de calor
durante a hidratação do gesso. A quantidade de anidrita presente no gesso deve ser a
menor possível, pois uma quantidade elevada pode ocasionar problemas, como
microfissuras e alterações no seu tempo de pega, provocando um endurecimento mais
rápido. Para evitar o excesso de anidrita deve-se controlar a temperatura de calcinação
que não deve ultrapassar 160 ºC.
Clifton (1973, apud ANTUNES, 1999), estudou as fases da reação de hidratação
do gesso e analisou a influência de vários aditivos modificadores de pega na reação. O
mesmo explicou o fenômeno da pega das pastas de gesso através das curvas do calor de
hidratação (figura 6) obtidas por meio da calorimetria pseudo-adiabática (HINCAPIE e
CINCOTTO, 1997).
Figura 6: Curva típica de calor de hidratação de pastas de gesso
Fonte: Antunes (1999)
28
A interpretação dessas curvas calorimétricas foi demonstrada por Clifton (1973,
apud ANTUNES, 1999), e segue abaixo:
1) Ocorre uma pequena hidratação seguida do período de indução (período
de formação dos núcleos de cristalização) que é finalizada com o início
de pega. Conforme Ridge (1959, apud HINCAPIE e CINCOTTO 1997),
este início é definido como o tempo necessário para que a taxa de
elevação de temperatura seja maior do que 0,1 ºC/min;
2) Há uma elevação rápida da temperatura, isto é, uma evolução rápida da
reação de hidratação, ocorrendo precipitações dos hidratos e formações
dos cristais;
3) Nesta região a reação atinge o ponto de máximo incremento de
temperatura, com a conclusão da hidratação, e consequentemente, o final
da pega. A seguir, a velocidade de reação decresce progressivamente
(JOHN; CINCOTTO, 2007, apud PINHEIRO, 2011).
4.1.5 Propriedades
O gesso possui diversas propriedades que viabiliza seu uso na construção civil.
Segundo a NBR 13207 (ABNT, 1994) - gesso para construção civil – Especificações,
NBR 12127 (ABNT, 1991) – Gesso para Construção – Determinações das propriedades
físicas do pó, e NBR 12129 (ABNT, 1991) – Gesso para Construção – Determinação
das propriedades mecânicas, ele deve atender as seguintes propriedades físico-mecânica
(tabela 1):
Tabela 1: Exigências Físicas e Mecânicas do gesso para Construção Civil.
Determinações Físicas e
Mecânicas
Unidade Limites
Resistências a Compressão Mpa >8,4
Dureza N/mm² >30,00
Massa unitária Kg/m³ >700,00
Fonte: NBR 13207.
29
Ainda segundo a NBR 13207 (ABNT, 1994) – gesso para construção civil – o
gesso deve atender as seguintes exigências físicas (tabela 2):
Tabela 2: Exigências físicas do gesso para construção civil.
Classificação do Gesso Tempo de Pega (min)
(NBR 12128)
Módulo de
Finura
Início Fim (NBR
12127)
Gesso fino para revestimento >10 >45 <1,10
Gesso grosso para
revestimento
>10 >45 >1,10
Gesso fino para fundição 4 - 10. 20 – 45 <1,10
Gesso grosso para fundição 4 - 10. 20 – 45 >1,10
Fonte: NBR 13207.
As propriedades específicas a ele inerentes como elevada plasticidade da pasta,
lisura da superfície endurecida e estabilidade volumétrica torna-o um aglomerante
adequado para construção civil (AGOPYAN, 1989). Além dessas destaca-se isolamento
térmico e acústico, a aderência ao substrato e resistência mecânica.
4.1.5.1 Isolamento térmico e resistência ao fogo
O gesso é um dos materiais de construção com melhor resistência ao fogo.
Como se sabe, o diidrato se decompõe a baixas temperaturas, perdendo de 1,5 a 2
moléculas de água por molécula de sulfato. Assim sendo, durante um incêndio, o calor
gerado pelo aumento da temperatura é consumido na evaporação daquelas moléculas,
retardando a propagação daquele e dos danos à vedação.
Pela facilidade de perda e ganho de água, o diidrato contribui no equilíbrio da
umidade relativa do ar, principalmente de ambientes climatizados.
30
4.1.5.2 Isolamento acústico
Segundo Sousa (2009), o desempenho acústico dos materiais constituídos de
gesso depende da sua capacidade de isolar, absorver ou descontinuar caminhos para
transmissão do som (pontes acústicas).
4.1.5.3 Aderência ao substrato
Possui boa aderência a diferentes tipos de substratos, tais como tijolos, pedras
naturais e ferro, com exceção das superfícies de madeira. Em meio aquoso, o sulfato
corroe os metais ferrosos, sendo necessário, nestas circunstâncias, um tratamento
protetor.
4.1.5.4 Resistência Mecânica
A resistência mecânica é definida como a manutenção da integridade física dos
produtos a base de gesso, quando estes são submetidos à esforços de tração,
compressão, cisalhamento, impacto ou desgaste. As propriedades mecânicas decrescem
com o crescimento da relação água/gesso, na medida em que aumenta a porosidade dos
produtos confeccionados com esse material.
Sendo assim, a influência que a relação água/gesso tem nas propriedades
mecânicas está relacionada, principalmente, a porosidade das pastas.
4.1.6 Aplicações
O gesso encontra aplicações na medicina, na indústria da construção civil e em
outros campos. É usado na agricultura, sob a denominação de gesso agrícola, como
31
nutriente e condicionador de solos. Atua na correção da acidez superficial desses com
alta saturação de alumínio. Isso impede o crescimento do sistema radicular das plantas.
Sendo assim o gesso reage com o alumínio nas camadas mais profundas do solo
reduzindo sua toxicidade.
No setor industrial sua grande aplicação é na produção do cimento, onde é
adicionado ao clínquer como retardador de pega. Seu maior mercado encontra-se nos
seguintes segmentos:
(i) Construção civil: Pré - moldados (placas de forro (figura 7), blocos
divisória, placas de gesso acartonado e decoração) e revestimento de
paredes (figura 8);
(ii) Indústrias diversas: Fundição de peças cerâmicas e metalúrgicas,
aglomerante do giz, moldes na ortopedia, prótese dental, em obras
artísticas e na fabricação de plásticos, além de outros usos potenciais
ainda incipientes no Brasil, como, isolante térmico e acústico em mistura
com outros materiais.
Segundo a Brasil Gypsun Magazine (2010), o Rio Grande do Norte entra cada
vez mais na rota do gesso. Seguindo uma tendência crescente no Brasil, o gesso vem
sendo bastante utilizado, principalmente como blocos para alvenaria interna, e forro em
placas. A escolha deste insumo como material de construção deve-se a fatores como
rapidez na execução, redução de resíduos em comparação às alvenarias cerâmicas
tradicionais, e o conforto térmico.
32
Figura 7: Forro de gesso.
Fonte: http://artedogessoorlando.blogspot.com/2009/07/arte-do-gesso.html, acessado em
20/05/2013.
Figura 8: Acabamento de gesso.
Fonte: http://artedogessoorlando.blogspot.com/2009/07/arte-do-gesso.html, acessado em
20/05/2013.
4.2 PEGA
Pega está relacionada à mudança do estado fluido para o estado rígido (MUNIZ,
2008). Conforme visto anteriormente, a pega das pastas de gesso pode ser explicada
33
pela reação de hidratação que começa no instante em que a água entra em contato com o
pó. A consistência da pasta começa a ser modificada no final do período de indução
devido à presença maciça dos núcleos de cristalização e que vai crescendo
progressivamente com o desenvolvimento da microestrutura, obtendo cada vez mais
resistência mecânica até seu endurecimento total.
Segundo Baltar (2009), dois diferentes tempos de pega têm sido associados ao
endurecimento do gesso: o inicial e o final. O tempo de pega inicial acontece quando os
cristais do diidrato desenvolvem-se o suficiente para suportar seu próprio peso, isto é,
quando a pasta pode ser moldada sem acarretar distorções no molde. Já o tempo de pega
final ocorre quando a maior parte do processo de cristalização chegou ao fim, indicando
que pode haver o desmolde sem quebrar o material (LEINFELDER & LEMONF, 1989
apud BALTAR, 2009).
As pastas, argamassas e concretos de cimento são utilizados antes do início da
pega, isto é, o tempo disponível para seu preparo, transporte e aplicação é o tempo de
início de pega (ANTUNES, 1999). Manipulá-las após este tempo implica em perda de
resistência mecânica como consequência da destruição da microestrutura em formação.
De acordo com a NBR 12128 (ABNT, 1991), o tempo de início de pega é “o
tempo decorrido a partir do momento em que o gesso tomou contato com a água, até o
instante em que a agulha do aparelho de vicat não penetrar mais no fundo da pasta, isto
é, aproximadamente 1 mm acima da base.” Conforme a mesma norma, o tempo de fim
de pega é “o tempo decorrido a partir do momento em que o gesso entrou em contato
com a água, até o instante em que a agulha do aparelho de vicat não mais deixar
impressão na superfície da pasta”.
4.2.1 Fatores que influenciam no tempo de pega da pasta de gesso
Um fator que influencia as propriedades da pasta fresca e endurecida é a relação
água/gesso (a/g). O aumento da relação a/g provoca uma redução das propriedades
mecânicas, devido à relação existente entre teor de água da pasta e porosidade
resultante. No estado fresco, a relação a/g influencia a cinética da reação de hidratação e
o desenvolvimento da microestrutura. No estado endurecido interfere na porosidade da
pasta, e como consequência, nas suas propriedades mecânicas. Quanto mais elevada a
34
quantidade de água de amassamento, maior será o tempo necessário para saturar a
solução, provocando ampliação do período de indução, e consequentemente, retardando
o inicio da precipitação dos cristais de diidrato e, por conseguinte, aumentando o tempo
de pega. Logo, quanto maior a relação a/g, menor a taxa de reação e maior o tempo de
pega (NOLHIER, 1986, apud ANTUNES, 1999).
A matéria-prima e as condições de produção do gesso influenciam seu tempo de
pega. Impurezas presentes na matéria-prima podem alterar o tempo de pega e gessos
obtidos a partir de diferentes processos exibem reatividade diferente (SANTOS, 1998,
apud ANTUNES, 1999).
Os aditivos controladores de pega influenciam na velocidade da reação de
hidratação (acelerando-a ou retardando-a) e, portanto, no tempo de pega. Os
aceleradores elevam a solubilidade do gesso acelerando a hidratação (ANTUNES,
1999). Os retardadores dividem-se em dois grupos: os que prolongam o tempo de
indução da reação de hidratação sem alterar a velocidade da reação, como é o caso do
ácido cítrico (figura 9), e os que diminuem a velocidade da reação, isto é, interferem na
cinética de formação da microestrutura do diidrato, como é o caso da caseína (figura 10)
(HINCAPIE e CINCOTTO, 1997).
Figura 9: Curva de calor de hidratação de pastas de gesso em presença de ácido
cítrico.
Fonte: Hincapie e Cincotto, (1997).
35
Figura 10: Curva de calor de hidratação de pastas de gesso em presença de
caseína.
Fonte: Hincapie e Cincotto, (1997).
A temperatura da água de amassamento também influencia no tempo de pega do
gesso, uma vez que altera a sua solubilidade. Até 45ºC a solubilidade aumenta com o
incremento de temperatura, acelerando a hidratação. Acima desta temperatura tem-se
um efeito contrário (CLIFTON, 1973, apud ANTUNES 1999).
O tamanho das partículas altera a cinética da reação. Com a redução do tamanho
das partículas do material, e consequentemente o aumento de área específica, ocorre
elevação na taxa de hidratação (RIDGE, 1961; MAGNAM, 1973; KARNI; KARNI,
1995, apud ANTUNES, 1999).
4.3 ADITIVOS
4.3.1 Histórico
Os romanos já utilizavam em suas obras o concreto simples como material
estrutural. Obras como rodovias, pavimentos e o Panteão (figura 11), na antiga Roma,
36
existem até hoje. Usavam neste concreto certas substâncias que hoje chamaríamos de
aditivos: Albumina (sangue e clara de ovos) e álcalis (cal) (VEDACIT, 2010).
Figura 11: Panteão de Roma.
Fonte: http://asaladogrito.blogspot.com.br/2012/08/um-grito-devastador-panteao-de-roma.html,
acessado em 03/06/2013.
No Brasil, obras históricas como igrejas e pontes ainda permanecem em bom
estado de conservação. Em muitas delas foi utilizado o óleo de baleia na argamassa de
assentamento das pedras com o objetivo de plastificá-la, porém, o desenvolvimento dos
aditivos só foi efetivo com a descoberta do cimento Portland (VEDACIT, 2010).
Em 1824, o inglês Joseph Aspdin patenteou um cimento artificial produzido a
partir da calcinação de um calcário argiloso. Esse recebeu o nome de cimento Portland,
devido à sua semelhança, após a pega, com uma pedra utilizada para construções na ilha
Portland. Em 1873 esse produto passou a receber aditivos, gesso cru e cloreto de cálcio,
com intuito de regular o seu tempo de pega. No final do século, na Alemanha e França,
passou-se a adicionar graxa de cal ao cimento, a qual funcionava como plastificante e
hidrófugo (VEDACIT, 2010).
Depois de diversos estudos feitos com vários materiais, chegou-se a aditivos como
impermeabilizantes, aceleradores e retardadores, os quais começaram a ser
comercializados em 1910.
37
4.3.2 Definição
Segundo Adriolo e Sgarboza (1993, apud MUNIZ, 2008), aditivos são
substâncias adicionadas às misturas de concretos ou argamassas com objetivo de
melhorar certas caraterísticas da mistura básica ou sanar deficiências que não há como
aperfeiçoar com os materiais básicos.
Conforme as normas Norte-Americanas ASTM C125 (apud BAUER, 2011)
aditivo é um “material que não água, agregado ou cimento, empregado como
ingrediente do concreto ou da argamassa, adicionado estes, antes ou durante a mistura”.
Comumente, quando adicionados em pequenas quantidades, inferior a 10%,
melhoram as propriedades das pastas e argamassas empregadas na construção civil
(HENAO e CINCOTTO, 1997).
4.3.3 Classificação
Diversos aditivos podem ser utilizados com distintas funções (BALTAR et al.,
2005; DOMINGUEZ & SANTOS, 2001; PERES et al., 2001, apud BALTAR, 2009):
a) Agentes modificadores do tempo de pega (aceleradores ou retardadores): São
substâncias que agem aumentando ou diminuindo a solubilidade do hemidrato. Possui
finalidade de modificar o tempo de pega da pasta de gesso com intuito de ajustar o seu
intervalo de trabalhabilidade às necessidades do uso.
O sulfato de potássio é um exemplo de reagente que atua como acelerador de
pega (LEINFELDER & LEMONF, 1989, apud BALTAR, 2009).
Em relação aos retardadores de pega, podem ser de natureza orgânica ou
inorgânica. Os retardadores orgânicos mais utilizados são os ácidos carboxílicos,
caracterizados por possuírem grupo funcional – COOH, e as proteínas. Já os
inorgânicos destacam-se os fosfatos e os boratos.
Existe um grande número de substâncias que podem ser utilizadas como
retardadores do tempo de pega do gesso: citratos, acetatos, tartaratos, fosfatos, boratos,
proteínas (albumina, goma arábica, caseína, queratina), etc, que retardam tanto o início
38
como o fim de pega da pasta, possibilitando o mantimento da trabalhabilidade das
mesmas por um período maior (HENAO e CINCOTTO, 1997). Agopyan et al. (1982)
adicionou queratina as pastas de gesso, com intuito de retardar o tempo de pega,
necessário para produção de gesso reforçado com fibras.
Henao (1997) e Dominguez e Santos (2001, apud BALTAR, 2009),
classificaram os aditivos retardadores do tempo de pega, em três grupos, conforme a sua
forma de atuação:
1. Substâncias que reduzem a velocidade de dissolução do hemidrato por
inserirem outros íons na solução comprometendo a solubilidade dos íons
cálcio e sulfato, retardando a saturação da solução. São exemplos dessas
substâncias: os ácidos cítrico, fórmico, acético, láctico, e seus sais
alcalinos como os citratos e acetatos; o ácido bórico, fosfórico, a
glicerina, álcool, éter, acetona e carbonato sódico.
2. Substâncias que originam reações complexas, que por sua vez, resultam
em produtos poucos solúveis ou insolúveis ao redor dos cristais do
diidrato, retardando seu crescimento e, portanto, sua precipitação. Ex.:
boratos, fosfatos, carbonatos e silicatos alcalinos.
3. Produtos orgânicos com massa molecular alta que, adicionados à água,
formam um gel ao redor dos grãos do hemidrato, retardando o contato
daqueles com a água, e consequentemente, a dissolução e cristalização
do diidrato, retardando o tempo de pega. Ex.: queratina, caseína, goma
arábica, a gelatina, a pepsina, a peptona, a albumina, alginatos,
aminoácidos e formaldeídos condensados.
b) Espessantes: São aditivos que objetivam elevar a consistência da pasta de
gesso. Ex.: o amido.
c) Retentores de água: São aditivos que retêm a água de amassamento,
proporcionando uma recristalização homogênea. Alguns derivados de ésteres de
celulose podem ser utilizados com intuito de reter água. De acordo com López (1997,
apud BALTAR, 2009), o poder de retenção de água dependerá das seguintes
características: grau de viscosidade, já que quanto maior o grau de viscosidade dos
ésteres de celulose, maior será o poder de retenção de água; granulometria, quanto mais
fina maior será a capacidade de retenção de água por parte dos ésteres de celulose; e
temperatura, já que quanto maior a temperatura menor o poder de retenção de água.
39
Para uma mesma trabalhabilidade ou consistência, os aditivos retentores de água
diminuem a quantidade de água de amassamento.
d) Fluidificantes: Aditivos utilizados para elevar a trabalhabilidade e fluidez da
pasta ou para reduzir a quantidade de água de amassamento na pasta, com intuito de
elevar a resistência mecânica do gesso no estado endurecido. Ex.: Carbonato de cálcio.
e) Impermeabilizante: Aditivo que confere impermeabilidade ao gesso através da
obstrução dos poros do mesmo.
4.3.4 Ácido Cítrico
O ácido cítrico, ou citrato de hidrogênio, de nome oficial ácido 2-hidroxi-1,2,3-
propanotricarboxílico, é um ácido orgânico fraco, presente nos citrinos. É encontrado
em diversas frutas cítricas, como o limão e laranja, podendo apresentar cerca de 7% no
suco de limão (MORAIS, A. S. et al, 2008). Possui a seguinte fórmula química: C6H8O7
(figura 12). Sua acidez pode ser explicada pela presença dos três grupos carboxilas -
COOH que podem perder um próton em solução.
Figura 12: Estrutura química do ácido cítrico.
Fonte: Lopes (1998).
Há mais de dois séculos o homem obteve conhecimento de como isolar o ácido
cítrico das frutas (foi isolado em 1784 pela primeira vez. O químico sueco Carl Wilhelm
Scheele cristalizou-o a partir do suco do limão), e há mais de 60 anos iniciou-se a
produção mediante fermentação por fungos (LOPES, 1998).
Vários pesquisadores, entre eles, Hincapie e Cincotto (1997) e Henão e Cincotto
(1997), utilizaram o ácido cítrico para retardar o tempo de pega das pastas de gesso. A
concentração encontrada por elas, que retardaram o início de pega em 1 h, foi de 0,03%
40
de ácido cítrico. As primeiras estudaram o efeito de substâncias retardadoras na
hidratação do gesso através de um ensaio calorimétrico simples de laboratório, enquanto
que as segundas avaliaram o tempo de pega das pastas de gesso com e sem retardador
por meio do aparelho de vicat.
Lanzón e García-Ruiz (2012) utilizaram diferentes métodos, entre eles
medições da condutividade elétrica, para avaliar a influência de diferentes
concentrações de ácido cítrico nas pastas de gesso. Através do “método da faca” (the
knife method), os pesquisadores concluíram que concentrações entre 500 ppm e 1000
ppm deste ácido são suficientes para produzir pastas que permanecem trabalháveis por
até 50 min.
Singh e Garg (1997) estudaram o efeito de vários produtos químicos no tempo
de pega do gesso, na resistência à compressão e na microestrutura do referido. As
substâncias foram adicionadas na pasta de gesso a pH variando entre 4 e 12, ajustado
pela adição de HCl ou Ca(OH)2. No caso do ácido cítrico, quanto maior era o valor do
pH, maior era o fator de retardamento da pasta. O momento em que se obteve o maior
fator de retardamento foi com o valor de pH 10. Além deste, este fator caiu (figura 13).
Os autores concluíram que não há relação direta entre o fator de retardamento e
resistência à compressão do gesso, e que a sua força de compressão máxima foi obtida a
pH 7.
Figura 13: Relação entre pH e fator de retardamento das pastas de gesso.
Fonte: Singh e Garg (1997).
41
Badens, Veesler e Boistelle (1999) estudaram a influência de aditivos sobre a
cinética da cristalização e morfologia do cristal de gesso. A figura 14 mostra o efeito do
ácido cítrico sobre a taxa de retardamento.
Figura 14: Variação da condutividade versus tempo para a hidratação da
suspenção de sulfato de cálcio hemidratado à 50 g/l e à 20ºC em uma solução pura e na
presença de aditivos, com uma concentração incial de 1000 ppm.
Fonte: Badens, Veesler e Boistelle (1999).
4.3.5 Caseína
As proteínas do leite podem ser divididas em dois grandes grupos: as caseínas e
as proteínas do soro. As caseínas correspondem a aproximadamente 80% do total de
proteínas do leite, correspondendo a uma concentração média de 24-28 mg/mL.
A caseína é secretada nas células epiteliais da glândula mamária na forma de
micelas (Figura 15), as quais são agrupamentos de diversas moléculas de caseína
associadas a íons como o fosfato de cálcio.
42
Figura 15: Modelo de micela de caseína.
Fonte: Sgarbieri (2005)
Vários pesquisadores, entre eles, Hincapie e Cincotto (1997) e Henão e Cincotto
(1997), utilizaram a caseína para retardar o tempo de pega das pastas de gesso. A
concentração encontrada pelas primeiras que retardaram o início de pega em 1 h foi de
8% de caseína. Já as segundas encontraram o teor de 10% para retardar o mesmo tempo.
4.3.6 Albumina
Albumina refere-se de forma genérica a qualquer proteína que possui
solubilidade em água, é moderadamente solúvel em soluções salinas, e é desnaturada
com a ação do calor. Proteínas desta classe são encontradas no plasma sanguíneo, e
diferenciam-se das outras proteínas plasmáticas por não serem glicosiladas. Substâncias
constituídas por albuminas, como a clara do ovo, são nomeadas albuminóides.
43
5 MATERIAL E MÉTODOS
5.1 GESSO
O gesso utilizado nessa pesquisa foi adquirido em uma loja de materiais de
construção da cidade de Mossoró, vendido em sacos com 40 kg e proveniente do Estado
de Pernambuco. Utilizou-se 300 g de gesso em pó (figura 16) para o preparo de cada
molde.
Figura 16: Pesagem do gesso para preparação dos moldes.
Fonte: Autoria própria.
5.2 ADITIVOS RETARDADORES
Foram escolhias três substâncias consideradas como aditivos retardadores do
tempo de pega: limão (ácido cítrico), leite em pó integral (caseína) e clara de ovo
(albumina). A seleção destas substâncias foi realizada com base na literatura nacional e
internacional.
44
O limão (figura 17) utilizado nos experimentos foi adquirido em uma residência
na cidade de Mossoró. Trata-se de um fruto da espécie Citrus aurantifolia, conhecido
popularmente como limão-galego. Apresenta casca fina e lisa, e no momento da colheita
apresentava cor amarela-clara. A polpa tem de cinco a seis sementes e é rica em suco de
sabor ácido. Bastante comum nos quintais do nordeste e centro-oeste brasileiros, onde a
produtividade de frutos por pé é exuberante. A planta é de porte médio e produz muito o
ano inteiro.
Figura 17: Limoeiro do qual foi retirado os limões utilizados nos experimentos.
Fonte: Autoria própria
Para utilização como aditivo, o suco foi extraído do fruto e peneirado uma vez
(Figura 18). Foram incorporadas as concentrações de 0,5 ml, 1,0 ml e 1,5 ml a água de
amassamento, cuja relação água/gesso foi de 0,5 (figura 19).
45
Figura 18: Peneiramento do suco de limão.
Fonte: Autoria própria.
Figura 19: Medição da água e do aditivo para preparo da solução.
Fonte: Autoria própria.
46
O leite em pó foi obtido no comércio local. Trata-se de uma forma moderna de
consumo de leite, uma vez que desidratado tem sua longevidade prolongada. O leite em
pó é obtido a partir da desidratação do leite, isto é, da extração da água que corresponde
a aproximadamente 90% da massa do leite. Nas indústrias, o processo é realizado pela
evaporação lenta, mantendo as proteínas do produto. Foram incorporadas as
concentrações de 3 g, 4 g e 5 g a 300 g de gesso em pó para o preparo de cada molde
(figura 20 e 21).
Figura 20: Pesagem de 5 g de leite em pó.
Fonte: Autoria própria.
Figura 21: Adição de 5 g de leite em pó a 300 g de gesso.
Fonte: Autoria própria.
47
A parte do ovo (figura 22) utilizado neste experimento foi a clara. A clara do
ovo ou albúmen é a parte transparente da célula de ovo, que circunda a gema e é
formada predominantemente por água e pela proteína albumina. Para utilização como
aditivo, a clara foi manualmente separada da gema do ovo (figura 23). Foram
incorporadas as concentrações de 5,0 ml, 6,0 ml e 10 ml a água de amassamento, cuja
relação água/gesso foi de 0,5 (figura 24).
Figura 22: Ovo utilizado nos experimentos.
Fonte: Autoria própria.
Figura 23: Clara de ovo separada da gema.
Fonte: Autoria própria.
48
Figura 24: Adição de 5 mL de clara de ovo à 150 mL de água de amassamento.
Fonte: Autoria própria.
5.3 PREPARAÇÃO DAS PASTAS DE GESSO
Foram preparadas pastas de gesso controle e pastas de gesso com adições de
limão, leite em pó e clara de ovo. A relação a/g empregadas nos ensaios é constante, e
foi adotada com base no trabalho de Henão e Cincotto (1997), que propôs um fator a/g
de 0,5.
A quantidade de material utilizado na preparação das pastas é apresentada na
tabela 3. Para cada tipo de aditivo foram preparadas pastas de gesso com três
concentrações diferentes.
49
Tabela 3: Quantidade de material utilizado na preparação das pastas.
Tipo Fator (a/g) Gesso
(g)
Aditivo
(mL)
Aditivo
(g)
Água
(mL)
GC 0,5 300 - - 150
GL – 1 0,5 300 0,5 - 150
GL – 2
GL – 3
GLP – 1
GLP – 2
GLP – 3
GCO – 1
GCO – 2
GCO – 3
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
300
300
300
300
300
300
300
300
1,0
1,5
-
-
-
5
6
10
-
-
3
4
5
-
-
-
150
150
150
150
150
150
150
150
GC – Gesso Controle. GL – 1 – Gesso e Limão (concentração 1). GL – 2 – Gesso e limão
(concentração 2). GL – 3 – Gesso e limão (concentração 3). GLP – 1 – Gesso e Leite em Pó
(concentração 1). GLP – 2 – Gesso e Leite em Pó (concentração 2). GLP – 3 – Gesso e Leite em Pó
(concentração 3). GCO – 1 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 1). GCO – 2 – Gesso e Clara de Ovo
(concentração 2). GCO – 3 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 3).
A quantidade de retardador foi determinada por tentativas, observando-se seu
comportamento na pasta de gesso. No caso do limão e da clara de ovo, preparou-se uma
solução aquosa dos mesmos. Já no caso do leite em pó, foi feita uma mistura manual
com o gesso em pó por aproximadamente 2 min. O gesso ou gesso e aditivo foram
adicionados à solução polvilhando-os por aproximadamente 1 min e deixando em
repouso por 2 min (figura 25). Em seguida, misturou-se por 1 min a fim de obter-se uma
pasta uniforme conforme a NBR 12128 (ABNT, 1991). Todas as misturas foram feitas
manualmente com auxílio de uma espátula metálica (figura 26).
50
Figura 25: Descanso por 2 min da pasta de gesso com adição de 1,5 mL do suco
do limão.
Fonte: Autoria própria.
Figura 26: Mistura homogênea da pasta com adição do suco do limão.
Fonte: Autoria própria.
5.4 ENSAIO DE TEMPO DE PEGA
Mediu-se o tempo de início e fim de pega de pastas com três concentrações
diferentes para cada tipo de aditivo selecionado e sem aditivo, através da agulha de
Vicat (figura 27) e conforme NBR 12128 (ABNT, 1991). Os ensaios foram realizados
51
no Laboratório de Ensaios de Materiais (LEMAT) da Universidade Federal Rural do
Semi-árido (UFERSA).
Escolheram-se as concentrações que geram tempo de retardamento do início de
pega de aproximadamente 1 h, para cada uma das substâncias retardadoras, considerado
como o tempo de pega ótimo, com base na literatura de Henão e Cincotto (1997, apud
AGOPYAN 1982, ULLMANS 1985, WIRCHING 1991).
Figura 27: Realização do ensaio de tempo de pega através da agulha de Vicat.
Fonte: Autoria Própria.
Uma análise visual da fluidez da pasta também foi realizada, com intuito de
determinar se os aditivos melhoram ou não a trabalhabilidade daquela.
52
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1 INFLUÊNCIA DOS ADITIVOS NA CONSISTÊNCIA DA PASTA
Através de uma análise tátil-visual observou-se uma mudança na consistência
das pastas com o emprego dos aditivos. Com a adição do limão (ácido cítrico) e clara de
ovo (albumina) obteve-se um aumento na trabalhabilidade das pastas (Figura 28 e 30).
Já com a adição do leite em pó (caseína) obteve-se uma pasta com trabalhabilidade
reduzida, tornando-se difícil o seu preparo (figura 29).
Figura 28: À esquerda tem-se a pasta de gesso com adição de 1,5 mL do suco do
limão. Figura 29: À direita tem-se a pasta de gesso com adição de 5 g do leite em pó
(caseína). É possível visualizar claramente a diferença de consistência das pastas.
Fonte: Autoria Própria.
53
Figura 30: Pasta de gesso com adição de 6 mL de clara de ovo.
Fonte: Autoria Própria.
6.2 INFLUÊNCIA DOS ADITIVOS NO TEMPO DE PEGA
Os tempos médios de início e fim de pega das pastas de gesso com adição de
suco de limão, pastas de gesso com adição de leite em pó e pastas de gesso com adição
de clara de ovo são apresentados na tabela 4. Este tempo é a média de duas
determinações realizadas para cada uma das concentrações de aditivos.
Tabela 4: Tempos médios de início e fim de pega para cada teor de aditivo.
Tipo Início de pega Fim de pega
GC 19’48” 37’12”
GL – 1 33’36” 54’36”
GL – 2
GL – 3
GLP – 1
GLP – 2
GLP – 3
GCO – 1
1h 06’ 36”
2 h 06’ 36”
53’24”
1h 27’ 36”
1h 51’36”
37’48”
1h 24” 00”
2h 39’ 00”
1h 30’ 00”
2h 00’ 00”
2h 42’ 00”
57’00”
54
GCO – 2
GCO – 3
45’36”
1h 37’ 48”
1h 10’ 48”
1h 57’ 00”
GC – Gesso Controle. GL – 1 – Gesso e Limão (concentração 1). GL – 2 – Gesso e limão
(concentração 2). GL – 3 – Gesso e limão (concentração 3). GLP – 1 – Gesso e Leite em Pó
(concentração 1). GLP – 2 – Gesso e Leite em Pó (concentração 2). GLP – 3 – Gesso e Leite em Pó
(concentração 3). GCO – 1 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 1). GCO – 2 – Gesso e Clara de Ovo
(concentração 2). GCO – 3 – Gesso e Clara de Ovo (concentração 3).
Os resultados de início e fim de pega das pastas de gesso preparadas com
relação a/g de 0,5 e os 3 aditivos selecionados são apresentados nos gráficos das figuras
31, 32 e 33.
Figura 31: Influência do suco de limão no tempo de pega.
Fonte: Autoria própria.
55
Figura 32: Influência do leite em pó no tempo de pega.
Fonte: Autoria própria.
Figura 33: Influência da clara de ovo no tempo de pega.
Fonte: Autoria própria.
A partir dos gráficos apresentados nas figuras 31 e 32 observa-se que teores de 1
mL (0,33%) do suco de limão e 3 g (1%) do leite em pó retardaram o início de pega de
19’48” para aproximadamente 1 h, ou seja, o tempo de pega aumentou em 203,03%. No
caso da clara de ovo, com a concentração de 6 mL o referido retardou o início de pega
de 19’48” para aproximadamente 50 min. Como o aditivo vinha apresentando pequena
56
variação no início de pega a medida que incrementava-se o teor do aditivo, elevou-se a
quantidade para 10 mL, obtendo-se um tempo de início de pega de 1h 37’ 48” (figura
33). Sendo assim, por interpolação, verificou-se que seria necessário uma quantidade de
7 mL (2,33 %), aproximadamente, para retardar o início de pega em 1h.
Para todos os teores de adição ocorreu retardamento do início e fim de pega ao
aumentar-se os teores de aditivos utilizados, ou seja, o período de indução, no qual
inicia a nucleação dos cristais, está sendo influenciado por todos os aditivos.
O crescimento de núcleos do diidrato torna-se mais lento com o aumento dos
teores dos aditivos, possivelmente por inserirem outros íons na solução afetando a
solubilidade dos íons cálcio e sulfato, no caso do suco de limão, e por formarem um gel
ao redor dos grãos do hemidrato, retardando o contato destes com a água, no caso do
leite em pó e clara de ovo. Isto impede, por determinado período de tempo, a formação
daqueles núcleos e precipitação do diidrato.
Hincapie e Cincotto (1997) observaram, durante a utilização do ácido cítrico,
que apenas o período de indução era prolongado, enquanto que a velocidade de reação
após este período acontecia no mesmo tempo que a do GC, chegando inclusive a ser
acelerada. Em relação à caseína, as referidas observaram que tanto o período de indução
como a velocidade de hidratação do início ao fim de pega era prolongado. Em
comparação e a partir da análise das Figuras 30 e 31, pode-se afirmar que as pastas de
gesso com adição de limão (ácido cítrico) e as pastas de gesso com adição de leite em
pó (caseína) comportaram-se de maneira semelhante as substâncias químicas de alta
pureza utilizadas por Hincapie e Cincotto (1997).
De forma geral, pode-se afirmar que há uma diferença considerável na influência
dos diferentes aditivos empregados na pega do gesso, considerando-se o tipo e teor
utilizado, sendo, provavelmente, o mais adequado àqueles que são utilizados em
concentrações menores, sem aumentar o risco de mudança significativa nas
propriedades, bem como na microestrutura do material. Sendo assim, o aditivo que
apresentou o melhor comportamento, em termos de concentrações, foi o limão.
57
7 CONCLUSÃO
A utilização de aditivos orgânicos utilizados neste trabalho mostrou-se
eficiente no retardamento do início e fim de pega das pastas de gesso;
Os aditivos empregados neste trabalho influenciam na reação de
hidratação das pastas de gesso, já que ao aumentar o teor de aditivo o
período de indução é prolongado e, consequentemente, o início de pega é
retardado;
O crescimento de núcleos do diidrato torna-se mais lento com o aumento
dos teores dos aditivos por determinado período de tempo, impedindo a
formação dos núcleos e precipitação do diidrato;
A adição de limão prolonga apenas o período de indução, enquanto que
a velocidade da reação de hidratação permanece constante;
A adição do leite em pó prolonga tanto o período de indução, quanto a
velocidade da reação de hidratação;
Os teores encontrados que retardam o início de pega para 1 h foram os
seguintes: 1 mL (0,33%) do suco do limão; 3 g (1%) do leite em pó; 7
mL (2,33 %) da clara de ovo;
Quando a relação a/g permanece constante, a consistência das pastas de
gesso aumenta com a adição do suco do limão e clara de ovo,
melhorando a trabalhabilidade das referidas, porém, em presença do leite
em pó esta propriedade é prejudicada.
58
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