[TC 030] Aglomerantes 2019 [Modo de …...Gesso de Paris Cimento Romano De pega semi-lenta De 8 a 30...

29/08/2019

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AGLOMERANTES TC 030 Materiais de Construção I

Materiais de Construção( TC-030)

AGLOMERANTES

Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Construção Civil

Versão 2019Versão 2019

Professores José de Almendra Freitas Jr. - [email protected] Valduga Artigas – [email protected]

Heloisa Fuganti Campos – [email protected]


DEFINIÇÃOSão 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 pela ação de reações químicas.

• Ex: cimento Portland, Cal aérea

AGLOMERANTES


CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:

• Quimicamente ativos:Endurecem devido a reações químicas.

• Aéreos –• Necessitam da presença do ar para endurecer;

• Hidráulicos –• Não necessitam da presença do ar para endurecer;

• Hidráulicos simples;• Hidráulicos compostos;• Hidráulicos mistos;• Hidráulicos com adições.

AGLOMERANTES


CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:

AGLOMERANTES AÉREOS:

Tem a capacidade de endurecer por reação com o dióxido de carbono ou por reações de re-

hidratação .

Depois de endurecidos, não resistem bem quando imersos na água.

Devem ser usados apenas em contato com o ar.

Ex.: CalCal aérea,aérea, GessoGesso dede ParisParis..

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:Depois de endurecidos, resistem bem a água.

O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água (reaçãode hidratação).

Ex.: Cal hidráulica, Cimento aluminoso, Cimento Portland.

AGLOMERANTES


AGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES:

Um único produto aglomerante, não tendo mistura.

Ex.:

• Cimento Portland Comum (Cimento Portland Comum (CP ICP I))

• Cimento aluminosoCimento aluminoso

• Gesso hidráulicoGesso hidráulico

• Cal hidráulicaCal hidráulica

CLASSIFICAÇÃO


AGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COMPOSTOS:

Misturas de um aglomerante simples com subprodutos industriais ou produtos naturais de baixo custo.

Ex.:

• CP IV - mistura de cimento Portland e pozolana

• CP III - mistura de cimento Portland e escória de alto forno

• CP II F - mistura de cimento Portland e fíler calcário

CLASSIFICAÇÃO

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS:

Mistura de dois aglomerantes simples.

Ex.:

• Gesso com Cal aérea

•Mistura de Cimento Portland com cimento aluminoso - tem pega muito rápida.

CLASSIFICAÇÃOAGLOMERANTES


AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COM ADICÕES:

Aglomerantes hidráulicos simples + adições para modificar certas características.

•Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação, retração ou preço.

•Aumento: resistência a agentes agressivos, plasticidade ou resistência a baixas temperaturas.

•Dar coloração especial.

CLASSIFICAÇÃOAGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:


Definições:

PegaPega - período inicial de solidificação pasta

Início de pegaInício de pega – Momento que a pasta começa a endurecer

Fim de pegaFim de pega - Momento que a pasta já está completamentesólida

EndurecimentoEndurecimento – Período de tempo em que o material ganha resistência, mesmo após o final de pega.

AGLOMERANTES

TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA


AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA

APARELHO DE VICAT

Ensaios(NBR 16606:2017 ) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (NBR 16607:2017) - Determinação dos Tempos de Pega

Luis J. Vicat, 1786-1861


APARELHO DE VICAT


(José A. Freitas Jr.)

Agulha com acessório anular para verificação do

final de pega

Final de pega = tempo até que acessório

anular não provoque nenhuma marca

escala

Início de pega = tempo Início de pega = tempo até que a agulha de até que a agulha de

Vicat penetre na pasta Vicat penetre na pasta (4(4++1)mm da base1)mm da base

DefineDefine--se os tempos de pega se os tempos de pega como o intervalo de tempo como o intervalo de tempo transcorrido desde a adição transcorrido desde a adição

de água ao cimento de água ao cimento

amostra = 500 g de cimento e água

(pasta consistência normal)

(José A. Freitas Jr.)

Agulha p/ Início Agulha p/ Início de pegade pega

Agulha p/ Final de pega


TEMPO DE INÍCIO DE PEGA

Arquivo: Filmes concreto / Cimentos/ Inicio de pega

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TEMPO DE FINAL DE PEGA

Arquivo: Filmes concreto / Cimentos/ Final de pega


O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega.

Classificação (AFNOR):


AGLOMERANTES TEMPO DE INÍCIO DE PEGA EXEMPLO

De pega rápida Menos de 8 minutosGesso de Paris

Cimento Romano

De pega semi-lenta De 8 a 30 minutos Alguns cimentos naturais

De pega lentaDe 30 minutos a 6 horas

Cimento PortlandCimento aluminosoCimento pozolânicoCimento metalúrgico

Cal aérea


MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA:

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente

(Volume aparente inclui os vazios entre os grãos)

AGLOMERANTE MASSA ESPECÍFICA(t/m3, kg/l ou g/cm3)

MASSA UNITÁRIA(t/m3, kg/l ou g/cm3)

Cimento Portland 3,00 a 3,15 ≅ 1,42

Cal hidratada 2,25 a 2,30 0,48 a 0,64

Gesso 2,55 a 2,60 0,65 a 0,80


MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA:

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa específica de materiais em pó é determinada utilizando o frasco de

“Le Chatelier” e balança de precisão.

NBR 16605:2017

Henry Le Châtelier, 1850 -1936

Frasco de Le Frasco de Le ChâtelierChâtelier

Balança

60 g de cimento

250 ml de querosene

ou xilol


SUPERFÍCIE ESPECÍFICA :

Superfície Específica: SE

Área dos grãos: soma áreas todos os grãos contidos na MU

Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das partículas determinado pelo permeâmetro Blaine.

AGLOMERANTE SUPERFÍCIE ESPECÍFICA(m2/kg)

Cimento Portland 240 a 300

Cal hidráulica ≈ 650

Sílica ativa 20.000


ηε

ε

ρ 1,0)1(

3tK

S ×−

×=

Caracteriza a finura, Quanto maior o valor do Blaine, maisfino é o aglomerante, mais rápida é sua hidratação.

• K é a constante do aparelho;

• ε é a porosidade da camada;

• 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 : Permeâmetro BlaineNBR 16372:2015

Roger L. Blaine, 1943 -

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SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro Blaine

Fluido

Entrada de ar

(F.Bauer)

Amostra

Abrir o registro e aspirar o líquido, levantando para a marca A, fechando o

registro.

Com a subpressão formada no tubo, o ar é forçado a fluir através da amostra e o fluido vai lentamente voltando a posição

de equilíbrio.

O cronômetro deve ser acionado quando o nível do fluido passar pela marca B e desligado quando atingir a

marca C, anotando-se o tempo


SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Granulômetro a laser

A difração do laser mede a intensidade da luz dispersa por

um grupo de partículas numa gama de ângulos (Catita, 2006)

(Alécio Mattana Jr., Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa)

Distribuição granulométrica dos cimentos a partir do Granulômetro a Laser

(Coutinho, J. S.)


AGLOMERANTES AÉREOS

Depois de endurecidos, não resistem bem quando imersos na água.

Devem ser usados apenas em contato com o ar.

Em geral precisam de componentes do ar para endurecer.

Exemplos principais:Cal aérea

Gesso


CAL = Cal Aérea É um aglomerante aéreo É um aglomerante aéreo

É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão (cerca de 900oC).

CaCO3 + calor → CaO + CO2

44 % do peso

12 a 20 % do volumePerde

CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva

(900oC)

a) Calcinação

CaCO3 = Carbonato de Cálcio

Etapas da cal:

Alterações físicas:

Rocha Calcária

ar


CAL = Cal Aérea

O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.

É um aglomerante aéreo É um aglomerante aéreo

b) Extinção da cal

CaO + H2O → Ca(OH)2 + calor

Ca(OH)2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio

Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos.

Muitíssimo

Etapas da cal:

Alteração física:


CAL = Cal Aérea Extinção da calExtinção da cal

Arquivo: Filmes concreto / CAL / Slaking rocklime

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CAL = Cal Aérea

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

ar ar

c) Endurecimento ou recarbonatação

CaCO3 = carbonato de cálcio

Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio

Etapas da cal:


CAL = Cal Aérea DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS

CaO

Ca(OH)2

CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado

CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação


CAL = Cal Aérea

Cal virgem cálcica:

CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais;

Cal virgem magnesiana:

CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais;

Cal virgem dolomítica:

CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais.Dolomita → CaCO3.MgCO3

Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:


CAL = Cal AéreaRendimento → ganho de volume da cal virgem ao hidratar.

Cal gorda:Rendimento em pasta >1,82

Calcários com impurezas < 5 %Produz maior volume de pasta, mais plástica, homogênea e mais

expansiva.

Cal magra:Rendimento em pasta <1,82

Calcários com impurezas > 5 %Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos

expansiva.


CALCÁRIO Reservas no Brasil:

Paraná

C = Calcário - CaCO3

D = Dolomito - CaCO3.MgCO3

Paraná


PRODUÇÃO DA CAL

C.N

atuc

ci, E

. M. A

raúj

o, F

. Mits

uhas

i; G

. Bal

bino

t, G

. Lor

enci

e J

.G.Y

ared

Mina de calcárioMina de calcário Britagem do calcárioBritagem do calcário

Produção em Rio Branco do Sul-PR

Separação do Separação do material menormaterial menor Forno de barrancoForno de barranco

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PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR

Forno de barrancoForno de barranco Queima de serragemQueima de serragem

Peneiramento da calPeneiramento da cal EstoqueEstoque

(alu

nos:

J. d

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go, J

. Lim

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’M.

Cos

tant

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R. S

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dt, S

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Alm

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Cin

tra)


CaOCALCINAÇÃO DA CAL:

Forno intermitente simples a lenha ou carvão

Forno de barranco

(Freitas Jr., J.)(Freitas Jr., J.)



Tempo de operação: 36

horas

Forno vertical contínuo



Forno horizontal contínuo giratórioPermanência no forno por 5 horas

Equipamentos muito flexíveis


Compostos CV-E CV-C CV-P

Anidrido carbônico (CO2)

Fábrica ≤ 6,0% ≤ 12,0% ≤ 12,0%

Depósito ou obra ≤ 8,0% ≤ 15,0% ≤ 15,0%

Óxidos totais na base não volátil(CaO total + MgO total)

1) ≥ 90,0% ≥ 88,0% ≥ 88,0%

Água combinada 2)Fábrica ≤ 3,0% ≤ 3,5% ≤ 3,0%

Depósito ou obra ≤ 3,6% ≤ 4,0% ≤ 3,6%1) O teor de óxidos totais na base não-voláteis (CaO total + MgO total) deve ser calculado como segue:

%(CaO total + MgO total) base de não-voláteis= [%(CaO total + MgO total) / (100 - % perda ao fogo) ] x 100

2) O teor de água combinada deve ser calculado como segue:

Água combinada = % perda ao fogo - % CO2

Exigências químicas:

CAL VIRGEM CV (CaO)


Cal em final de hidratação em caixa de madeira, típica de obra.

HIDRATAÇÃO DA CAL

Industrias: Equipamento vertical para hidratação de cal.

www.metso.com

Ca(OH)2

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HIDRATAÇÃO DA CALFluxograma da fabricação da cal hidratada: Cal virgem como matéria-prima,

hidratação, classificação granulométrica, moagem e estoque de cal hidratada.

Ca(OH)2

Hidratadores horizontais


CAL HIDRATADA CH Ca(OH)2

Exigências químicas – NBR 7175: CH I CH II CH III

Anidrido carbônico CO2 – na fábrica ≤ 5% ≤ 5% ≤ 13%

Anidrido carbônico CO2 – no depósito ou na obra ≤ 7% ≤ 7% ≤ 15%

Óxido não hidratado calculado ≤ 10% Não exigido ≤ 15%

Óxidos totais na base de não voláteis (CaO + MgO) ≥88% ≥88% ≥88%

Exigências físicas – NBR 7175: CH I CH II CH III

Finura (% retida acumulada) - #0,6mm n° 30 ≤ 0,5% ≤ 0,5% ≤ 0,5%

Finura (% retida acumulada) - #0,075mm n° 200 ≤ 15% ≤ 15% ≤ 15%

EstabilidadeAusência de cavidades ou

protuberâncias

Ausência de cavidades ou

protuberâncias

Ausência de cavidades ou

protuberâncias

Retenção de água ≥80% ≥80% ≥70%

Plasticidade ≥110 ≥110 ≥110

Incorporação de areia ≥2,5 ≥2,5 ≥2,2


HIDRATAÇÃO DA CAL

Tempos para extinção:

• Pasta obtida da cal em pedra

7 a 10 dias após a extinção (adição de água);

• Pasta obtida de cal pulverizada

20 a 24 horas após a extinção (adição de água);

•Pasta obtida de cal magnesiana

Duas semanas após a adição de água (a hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).


CAL Adulteração da cal:

(Aulas USP)Dissolução em HCl (20%)

(Prof. Mércia Barros)

Impurezas:• Partículas de carvão - riscos pretos• Contaminação por calcário • Partículas de sílica• Núcleos duros de CV na CH = vesículas

(Aulas USP)


Impacto Ambiental: CAL

Energia:

• Óleo combustível;• Madeira;• Bagaço de cana;• Forno descontínuo:

� 2 kcal/g• Forno contínuo:

� 0,9 kcal/g

Reservas:

• Calcário:

� Muito amplas.


Impacto Ambiental: CAL

CO2 – Efeito estufa:

• Descarbonatação:

� p/ uma tonelada de CaCO3

• 560 kg CaO

• 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação

• Massa de CO2 = 80% da massa de CaO

• Combustível:

�1 tonelada de CaO gera

� 300 Kg de CO2 - Forno contínuo

� 640 kg de CO2 – Forno descontínuo

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CAL Usos em argamassas:

• AreiaAreia ++ calcal hidratadahidratada ++ cimentocimento PortlandPortland ++ águaágua::

� Assentamento de blocos de concreto ou cerâmicos;

� Chapisco;

ChapiscoChapisco

Aumenta aderência do substrato com Aumenta aderência do substrato com o emboçoo emboço

AssentamentoAssentamento



• Areia + cal hidratada + cimento Portland + água:

�Revestimento bruto - emboço;

Preparo em obraPreparo em obra Aplicação manual Aplicação manual



Alisamento com réguaAlisamento com réguaRevestimento convencional de uma Revestimento convencional de uma

alvenariaalvenaria

• Areia + cal hidratada + cimento Portland + água:

�Revestimento bruto = emboço;


Emboço com argamassa de cal projetadaEmboço com argamassa de cal projetada

Arquivo: Filmes concreto / Revestimentos paredes/ Emboço projetado



• Cal hidratadoa+ água:� Revestimento fino – reboco (calfino)

Aplicação de calfinoAplicação de calfinoPreparo da pasta Preparo da pasta de cal com águade cal com água


Reboco com calfinoReboco com calfino

Arquivo: Filmes concreto / CAL / CALFINO

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GESSO ou GESSO DE PARIS

Produto da desidratação parcial da gipsita - (CaSO4. 2H20)

É um É um aglomerante aéreoaglomerante aéreo, não suporta contato com a água após endurecido., não suporta contato com a água após endurecido.

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

Edurecimento do gesso:

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

Gesso de EstucadorGesso RápidoGesso de Paris

CaSO4 CaSO4

H2O

Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19

Usual >0,45 para dar trabalhabilidade à pasta

16% da massa da gipsita



Gipsita

www.caer.uky.ed

CaSO4. 2H2O

Estrutura cristalina

Uso na medicina

Construção civil

Cristais ≅≅≅≅ 15 µµµµm


GESSO

ou GESSO DE PARIS

Prosseguindo o aquecimento além dos 200 0C:

200 0Canidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade ao ar, transformando-

se em hemidrato.

600 0Canidrita insolúvel - praticamente inerte, endurecendo lentamente quando em

contato com água.

1.000 a 1.200 0CGESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a 14 h, também chamado

GESSO LENTO ou GESSO HIDRÁULICO, resistência 100% superior ao gesso de Paris.


GESSO no BRASIL

Jazidas de Gipsita

Britagem da Gipsita

Extração da gipsita



Linha para produção de gesso em pó

Três sistemas:

• Trituração• Britador de mandíbulas, rolos ou de impactos;

• Moinho de martelos.

• Calcinação – 200oC•(Calcinar depois de moer ou moer depois de calcinar?)• Fornos contínuos ou descontínuos;

• Moagem• Moinho Raymond, vertical ou de cone;• Equipamento de graduação.



Panelões de aço circulares, abertos,com grande diâmetro e pequenaaltura.

Normalmente assentados sobre uma fornalha de alvenaria, utilizam lenhapara combustão. Pás agitadoras homogeneízam a calcinação e os controlesde temperatura e tempo de residência do material no forno são realizadosempiricamente, através da observação visual.

www.gessofortedobrasil.com.b

Tipos de fornos

Forno tipo panela(em extinção)

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Panelões fechados (cubas), onde o calor gerado na parte inferior é conseguidocom a queima de óleo BPF ou lenha.

A temperatura pode ser controlada através de pirômetros. Um sistema de palhetasinternas, na cuba, garante a homogeneidade do material.

Forno Tipo MarmitaForno Tipo Marmita

ww

w.g

esso

fort

edob

rasi

l.com

.b

Tipos de fornos


GESSO ou GESSO DE PARISTipos de fornos

Tubo giratório de aço, revestidointernamente com material refratário,de grande extensão e pequenainclinação.

O minério moído entra em contato direto com a chama, que sai do maçarico,no lado da alimentação.O minério sendo calcinado desce, por gravidade, toda a extensão do forno e otempo de residência é controlado pela velocidade de rotação do tubo.

www.gessofortedobrasil.com.b

Forno Tipo RotativoForno Tipo Rotativo



Tubo giratório de aço, com interiorrevestido com material refratário.Extensão depende do volume deprodução. Operação intermitente.

O minério moído não entra em contato direto com a chama.Podem ser controlados por computadores ou operados empiricamente. Podemter controle de tempo, temperatura, perda de massa e controlar a pressãointerna.

Forno Tipo Marmita GiratórioForno Tipo Marmita Giratório

Tipos de fornos

www.projetecnet.com.br


Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.


(Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P,

2002

)

Temperatura de calcinação


GESSO ou

GESSO DE PARIS

Maior quantidade de água de amassamento reduz a

resistência.

Também a absorção de água pelo gesso já endurecido reduz

a resistência.

Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19

Usual 45% da massa de gesso em água para dar

trabalhabilidade à pasta

(Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P,

2002

)

Resistências médias à compressão em corpos-de-prova secos e saturados de gesso de paris,

conservados 28 dias em ar seco.



(Aulas USP)

Calor de hidratação

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Tempo de pega


GESSO no BRASIL

Pólo gesseiro – PE: 94% da produção

Jazidas deGipsita

3.000 km frete p/ regiões SE e Sul

Para Curitiba o frete representa +- 50% do custo e das emissões de CO2


Propriedades:

- Pega rápida – minutos

- Solúvel em água após endurecido

- Resistência mecânica diminui com o teor de umidade

- Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto)

- Baixa condutibilidade térmica (isolante)

Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso



Bactérias redutoras de sulfato no gesso


Propriedades:

� O gesso é atacado por bactérias redutoras de sulfato, que utilizam o sulfato como agente oxidante, reduzindo-o a sulfeto;

� É corrosivo ao aço.


Produção de chapas de gesso acartonadoProdução de chapas de gesso acartonado

Arquivo: Filmes concreto / Gypsun – Drywall / fabrica PLACO


Sistema “Drywall”www.drywall.org.br

www.placo.com.br

Chapas de gesso acartonado


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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


Chapas de gesso acartonado –“Drywall”

Tipos de Chapas – cores:Standard (ST) – Branca – (áreas secas)

Resistente à Umidade (RU) – VerdeResistente ao Fogo (RF) – Rosa

(Coutinho,J. S.)


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

C = 240,0 ou 360,0 cm

Espessuras: 7; 10 12,5; 15, 20 e 25 mm


Chapas de gesso acartonado Chapas de gesso acartonado -- drywalldrywall

Arquivo: Filmes concreto / Elevações / Drywall Pré requisitos para a montagem


Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm.

As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são chumbadas com estopa (juta cardada) e fixadas ao teto com arame galvanizado.

GESSO ou GESSO DE PARISPlacas de gesso autoportantes

(Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari)


Divisórias em blocos



Peças decorativasGESSO ou GESSO DE PARIS

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Aplica-se uma única camada de pasta sobre superfícies de interiores, conferindo um aspecto

liso, bem acabado e apresenta uma elevada resistência mecânica.

Revestimento com pasta de gessoGESSO ou GESSO DE PARIS

(Quinália, E., Tècne julho de 2005)


Revestimento em gesso projetadoRevestimento em gesso projetado

Arquivo: Filmes concreto / Gypsun - Drywall/ Como aplicar gesso projetado



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 400 Kg de CO2

• Desidratação parcial libera H2O.

Impacto Ambiental:


AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Depois de endurecidos, resistem bem a água.

O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água (reação de hidratação).

Exemplos principais:• Cimento Portland,

• Cimento aluminoso • Cal hidráulica


CAL HIDRÁULICA = CalcárioCalcário argilosoargiloso calcinadocalcinado.

Grau de hidraulicidade:componentes argilosos

CaO(SiO2+Al2.O3+Fe2O3)

CaO + MgO(SiO2+Al2.O3+Fe2O3)

CaOou

Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC

É um aglomerante hidráulico É um aglomerante hidráulico

Características inferiores, em geral, ao Cimento Portland

A cal hidráulica apresenta cal livre.

ÍNDICE DE HIDRAULICIDADE

Teores de argila no calcário

(suposto puro) (%)Tipo de cal hidráulica Fim de pega

0,10 a 0,16 5,3 a 8,2 Fracamente hidráulica 4 semanas

0,16 a 0,31 8,2 a 14,8 Medianamente hidráulica 2 semanas

0,31 a 0,42 14,8 a 19,1 Hidráulica propriamente dita 1 semana

0,42 a 0,50 19,1 a 21,8 Eminentemente hidráulica 2 dias


CAL HIDRÁULICA x CIMENTOS

Aumento da hidraulicidade

A cal hidráulica apresenta muita cal livre. Cimentos bem menos.

(só cal livre)

Aumento resistência mecânica e da impermeabilidade

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Restauração de obra antiga: Restauração de obra antiga: CoimbraCoimbra--PortugalPortugal“cimento amarelo”“cimento amarelo”

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

CAL HIDRÁULICA


Características e vantagens:CAL HIDRÁULICA

Características Químicas Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue

Contribuição para a construção a recuperar

Resistência média a compressão a 28 dias > 8MPa

Confere resistência mecânica considerável às argamassas em que é usada.

Permite reparar fissuras em paredes de alvenaria sem prejuízo da sua resistência.Boa capacidade resistente de rebocos e

alvenarias.

Colabora na resistência mecânica das caldas de injeção.

Reparação de defeitos estruturais de alvenarias

Boa relação resistência tração / resistência à compressão Comportamento dúctil Não introdução de esforços nos suportes.

Endurecimento lento e retração pouco significativa

Argamassas “suaves” e sem retração.Absorção de esforços provocados por

oscilações dos suportes durante um longo período de tempo.Baixa fissuração dos rebocos.

Módulo de elasticidade baixo

Adaptação sem fissuras a deformações originadas por oscilações dos suportes ou

elementos de construção, ou variações dimensionais por ações térmicas.

Bom aspecto.Conforto visual e táctil.

CIMPOR


CAL HIDRÁULICACaracterísticas e vantagens:

Características Químicas:Benefício para as argamassas e caldas

em que é empregueContribuição para a construção a

recuperar

Pega hidráulica

Permite o trabalho em zonas e climas úmidos Rebocos com resistência e coesão

mesmo quando aplicados sob condições de umidade desfavoráveisEndurecimento da espessura da

argamassa

Baixo calor de hidratação com liberação lentaBaixa fissuração dos rebocos e conseqüente impermeabilidade

Proteção contra a entrada de umidade pelo exterior

Cal livre > 10%

Boa capacidade de relaxação de tensões Ausência de fissuração

Compatibilidade das argamassas com os materiais do suporte ou alvenarias

“Adaptação” dos rebocos às deformações naturais das construções

antigas

Progressão do endurecimento ao longo do tempo por carbonatação

As fissuras provocadas por ações em que se ultrapassou a resistência

mecânica da argamassa são naturalmente recuperadasCapacidade de auto-regeneração

CIMPOR


Características Físicas:Benefício para as argamassas e caldas em

que é empregueContribuição para a construção a

recuperar

Superfície específica > 6.500 cm2/g

Argamassas com melhor trabalhabilidade Rebocos bem aderentes ao suporte

Elevada porosidade das argamassas

Permeabilidade ao vapor de água

Evita eflorescências e umidade ascensional

Evita condensações em rebocos interiores

Caldas de injeção muito fluídas

Reparação de defeitos estruturais de alvenarias.

Disfarce de manchas e vestígios de siluetas.

Retenção de águaBoa progressão da hidratação mesmo quando

aplicadas sobre suportes absorventes.Melhoria da aderência ao suporte.

Hidratação adequada.

CIMPOR

Características e vantagens:

CAL HIDRÁULICA


Fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor bauxíta inferior a 30%), moída misturadas, em fornos de alta temperatura, resfriado, britado e moído.


CIMENTO ALUMINOSO

Características:• Cura rápida - em 24horas resistência superiores a 45 MPa;• Aglomerante de preço elevado;• Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação;• Não desprende cal livre, (o CP desprende + - 20%);• Produz concretos/argamassas com alta resistência ao calor, até 1200ºC;• Alta resistência a abrasão e corrosão;• Endurecimento normal em temperaturas baixas.

Produção:


APLICAÇÕES:

• Concretos refratários;

• Rápida cura e altas resistências iniciais e finais;

• Pisos para tráfego após 6 horas;

• Chumbamentos;

• Reparo em cabeça de protensão, 24h pode protender, (CP=7 dias);

• Concretagens junto ao mar para aproveitar maré baixa;

• Pré-moldados para uso imediato;

• Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários;

• Mistura ao cimento Portland para acelerar endurecimento.

CIMENTO ALUMINOSO

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15


Pisos industriaisRápido endurecimento

e cura (6 horas)

Argamassa centrifugada de alta resistência química para proteção de

tubos de esgoto

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m

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CIMENTO ALUMINOSO


CIMENTO ALUMINOSO

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Suporta altas temperaturas.Concreto

em instalações de siderurgia

Endurece em baixas temperaturas.Concreto em fundações de base francesa na Antártida

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m

Argamassas para assentamento de tijolos

refratários em churrasqueiras e lareiras

para suportar o calor

Apresenta excelentes propriedades a altas temperaturas, estabilidade volumétrica e resistência ao choque térmico. Sofre ataque químico de cloretos, resultando em amolecimento da superfície.


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w.c

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u.co

mClasse de cimentos que podem ser produzidos com emissões de gases de efeito estufa muito baixas.

Funções semelhantes as do cimento Portland, mas com uma química diferente.

O mais disponível comercialmente baseia-se em dois materiais: cinza volante e escória granulada de alto forno moída, no entanto podem ser feitos

com quase qualquer material com um teor suficientemente alto de aluminossilicatos (sílica - SiO2 e óxido de alumínio - Al2O3).

Obtidos reagindoObtidos reagindo--se um material sólido de se um material sólido de aluminossilicatoaluminossilicato com uma solução com uma solução alcalina alcalina -- conhecida como ativador alcalino.conhecida como ativador alcalino.

São aglomerantes hidráulicos São aglomerantes hidráulicos

CIMENTOS GEOPOLIMÉRICOS

(Lor

d, 2

017)



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u.co

m

Misturas geopoliméricas viáveis incluem:• cinzas volantes + escória granulada de AF + ativador

• cinzas volantes + ativador• cinzas volantes + resíduos de vidro + ativador

• argila (metacaulim) + ativador• argila (metacaulim) + lama vermelha + ativador.

Vantagens ambientais:Não há necessidade de calcinar calcário e sua fabricação é um processo à

temperatura ambiente.Produz 80 a 90% menos emissões que o cimento Portland.

As emissões resultam da produção do ativador alcalino - geralmente o silicato de sódio cuja produção requer uma grande quantidade de eletricidade.

(Lor

d, 2

017)



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tfond

u.co

m

(AUSTRÁLIA) - O concreto com cimento geopolimérico tem desempenho similar ao concreto de cimento Portland.

Já testado em uma ampla gama de aplicações, como grandes infra-estruturas e edifícios de vários andares.

O concreto geopolimérico endurece ao mesmo tempo que o concreto tradicional e fornece durabilidade e resistência equivalentes.

Em algumas áreas podem superar o concreto de CP:

• Maior resistência à flexão – flexiona mais sem fissurar

• Maior resistência a cloretos

• Maior resistência ao fogo

• Menor retração

(Lor

d, 2

017)



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u.co

m

Pátio no aeroporto de Brisbane Austrália

Global Change Institute Univ. de Queensland

Ed. residencial de 20 pav. Lipetsk, Russia 1989

Ed. residencial de 9 pav. Mariupol, Ucrania,1960

(Lor

d, 2

017)

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16


Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma mistura calcárioMaterial obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma mistura calcário--argilosa (clínquer).argilosa (clínquer).

Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava aglomerante que endurecesse na presença de água, para facilitar o trabalho de

reconstrução do farol de Eddystone, na Inglaterra.

Verificou que mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão resistente quanto as pedras utilizadas nas

construções.

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toita

mbe

.com

.br

CIMENTO PORTLAND (CP)É um aglomerante hidráulico É um aglomerante hidráulico


Primeira aplicação do cimento PortlandPrimeira aplicação do cimento PortlandArgamassa resistente para o farol de Eddystone

(Alvenarias com argamassas usuais não aguentavam o tranco...)

Estão fichando estagiários lá.......

Arq

uivo

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tos/

Far

ois

da b

reta

nha


Um pedreiro, Joseph Aspdin, 1824, patenteou a descoberta, batizando de cimento Portland,

referência a um tipo de pedra muito usada em construções na região de Portland, Inglaterra.

No pedido de patente constava que o calcário era moído com argila, em meio úmido, até transformar-

se em pó.

A água era evaporada e os blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem

finos.

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w.c

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toit

am

be.

co

m.b

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CIMENTO PORTLAND (CP)


Produção nacional

https://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_cimento.pdf



Fonte: www.snic.org.br


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

2014 2015 2016 2017

71,3

65,3

57,6

49,7

em m

ilhões de toneladas

Produção nacional de cimento Portland


Produção mundial

https://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_cimento.pdf


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17



FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)

� 90,0 % de Calcário� 9,50 % de Argila� 0,50 % de Minério de Ferro




Matérias Primas:

Mina de calcárioMina de calcário

Jazida Rio Bonito Jazida Rio Bonito –– ITAMBÉITAMBÉ


CIMENTO PORTLAND (CP)Matérias Primas:

Mina de argila

Britagem do calcário

Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)



Homogeneização do calcário:

Cia Cimento Itambé

Chegada do Chegada do calcário britadocalcário britado

Saída para Saída para moagemmoagem


CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO

(1,5 a 3%)


CIMENTO PORTLAND (CP) CIMENTO PORTLAND (CP) -- PRODUÇÃOPRODUÇÃO

Arquivo: Filmes concreto / Cimentos/ Cement Manufacturing Process

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18


PUC - RJ



CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO

CALCÁRIOCALCÁRIO

ARGILASARGILAS

MIN. FERROMIN. FERRO

VA

I P/ S

EC

AG

EM

E F

OR

NO

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

CaCO3

Fe2O3

Al2O3 Fe2O3 Si O2

MgO SiO2

Moagem da farinha


FORNO


ITAMBÉ

Vista de dentro do fornoMoinho de rolos para moagem da matéria prima:


FORNOFORNOVE

M D

O M

OIN

HO

DE

FA

RIN

HA

E S

EC

AG

EM

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

VAI P/ MOINHO DE BOLAS

clínquerclínquer (Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P, 1

988)


ITAMBÉ

Vista de dentro do forno

clínquer



ESQUEMA DA SECAGEM, MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO


Vista de dentro do forno de clínquer

Arquivo: Filmes concreto / Cimentos/ Non Infrared Video Footage inside a very hot kiln

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19



VE

M D

OF

OR

NO

Interior do moinho de bolas

Silo de estocagem de ClínquerSilo de estocagem de Clínquer

Cia

Cim

. Rio

Bra

nco

Vo

tora

ntin

Silos de armazenagem do Silos de armazenagem do clínquer moídoclínquer moído

Cia

Cim

. Rio

Bra

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Vo

tora

ntin

clínquer + clínquer + gesso (gipsita)gesso (gipsita)

Moinho de bolasMoinho de bolas



Moinho de bolas


ADIÇÃO DE GESSOCIMENTO PORTLAND (CP)

GessoGessoO gesso (gipsita) é adicionado de 1,5 a 3%, ao clínquer para retardar os efeitos

da hidratação prematura do C3A.

(falsa pega e perda de trabalhabilidade)

Moagem Clínquer + GessoMoagem Clínquer + Gesso

Moinho de bolasMoinho de bolas

ITAMBÉ

ITA

MB

É

Gipsita - CaSO4. 2H2O



ITAMBÉ

Cia

Cim

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Bra

nco

Vo

tora

ntin

Ensacadeira Ensacadeira automáticaautomática

Distribuição à granelDistribuição à granel

Silos de armazenagem do Silos de armazenagem do clínquer moídoclínquer moído

Silos de armazenagem Silos de armazenagem das adiçõesdas adições


COMPOSTOS DO CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND

Clínquer → quatro compostos anidros principais2 silicatos e 2 aluminatos

C3S -3CaO.SiO2 - Silicato tri-cálcico

C2S - 2CaO.SiO2 - Silicato di-cálcico

C3A - 3CaO.Al2O3 - Aluminato tri-cálcico

C4AF - 4CaO.Al2O3.Fe2O3 - Ferro Aluminatotetracálcico

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3


FORMAÇÃO DO CLÍNQUER

Transformação sofridas pela farinha crua até se transformar em clínquer. (Jackson,1998)

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20


COMPOSTOS DO CLÍNQUER

Alita (silicato tricálcico): cristais amarelados, de forma aproximadamente hexagonal.

Belita (essencialmente silicato dicálcico) – cristais, arredondados.

Estrutura de um clínquer de cimento Portland relativamente

comum observado ao microscópio ótico:

(Donald A. St John, Alan W. Poole and Ian Sims, 1998)

Alita

Belita


COMPOSIÇÃO TÍPICA DE UM CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND

67% CaO (CC), 22% SiO2 (SS), 5% Al2O3 (AA), 3% Fe2O3 (FF) e

3% de outros óxidos.

Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados

Alita (C3S): 42-60%

Belita (C2S): 14-35%

Aluminato tricálcico (C3A): 6-13%

Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5-10%

Outros compostos em menor quantidade

Na2O, MnO, K2O, magnésio, enxofre, fósforo


CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Difração de Raios – X:Técnica utilizada para a identificação das fases constituintes do clínquer.

Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura:Observação morfológica das amostras.

Ensaio de Lixiviação:Visa simular as condições de exposição do cimento ao meio ambiente.

Ensaio de solubilização:Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo é inerte ou não.

Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão:É o controle de qualidade fundamental do produto. Limites mínimos de resistência à compressãoexigidos para 3,7 e 28 dias.


Estagio IEstagio I: Em contato com a água ocorre uma rápida dissolução dos grãos do cimento. Sobem as concentrações de álcalis solúveis, Ca2+,

SO42- e íons OH em solução, resultando em um pH de 12 a13.

Estagio IIEstagio II: Os íons Ca2+, SO42- e íons OH reagem com os silicatos e

aluminatos para formar gel de C-S-H e etringita, formando uma barreira em torno dos grãos de cimento não hidratados, retardando

novas hidratações, permitindo um período de trabalhabilidadedurante o qual o concreto deve ser lançado e assentado.

Estágios:

( K. Luke)

HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND


Estagio IIIEstagio III: Durante o Estágio II a concentração de íons Ca2+ continua a aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos grãos de cimento atrás da barreira.

Com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de Ca(OH)2 ocorre uma rápida hidratação dos grãos de

cimento gerando gel de C-S-H e etringita.A formação de gel de C-S-H e o intertravamento das

partículas promovem a pega e o endurecimento.

( K. Luke)

Estágios:



•Estruturas Fibrilares: C-S-H

•Estruturas Prismáticas: C-H

•Etringita: C6ASH32

Diversos cristais são observados na pasta de cimento Portland hidratada:

•Monossulfato: C4AS.H12


(Portlandita)C-HC-S-H

EtringitaEtringita

http

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beto

n.fr

ee.fr

/cim

ent.h

tml

NotaçãoNotação::C C -- CaOCaOS S -- SiOSiO22

A A -- AlAl22OO33

F F -- FeFe22OO33

H H -- HH22OOS S -- SOSO44

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21


ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

C3A + CSH2 → Etringita (C6ASH32) + 300 cal/g

2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g

2C2S + 4H → C3S2H3 + CH + 62 cal/g

Reações Químicas: NotaçãoNotação::C C -- CaOCaOS S -- SiOSiO22

A A -- AlAl22OO33

F F -- FeFe22OO33

H H -- HH22OOS S -- SOSO44

Pega:é o início do endurecimento(passagem do estado plástico para o sólido)

Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento

SEQUÊNCIA DE HIDRATAÇÃO E SEQUÊNCIA DE HIDRATAÇÃO E ENDURECIMENTOENDURECIMENTO


CRESCIMENTO DOS CRISTAIS

C-S-H



Desenvolvimento microestrutural, durante a hidratação, de um grão de cimento. (Scrivener, 1989)



(Aulas USP)

C3S

(alita)

42 a 60% do clínquerÉ responsável pela resistência nos primeiros dias de idade da pasta.Os cimentos ricos em C3S tem resistência inicial mais alta.Hidrata com velocidade mediana e não libera muito calor.

C2S

(belita)

14 a 35% do clínquer.C2S endurece lentamente nos primeiros 28 dias.Segue aumentando a resistência e em 2 anos atinge a resistência do C3S.Intensidade de sua reação é lenta, sendo pequeno o calor desenvolvido

C3A6 a 13% do clínquer.Pega quase instantânea com intensidade rápida de reação com grande produção de calor.Tem pequena resistência mecânica.Resiste mal a águas agressivas.Importância ao cimento Portland é tornar possível menores temperaturas do forno.

C4AF5 a 10% do clínquer.Tem pega em poucos minutos mas não instantânea como o C3A.Comparado ao C3A Resistência ligeiramente inferior.Desenvolve menos calor de hidratação e é mais resistente a ação de águas agressivas.A alumina por ele fixada é menos nociva que a alumina ligada exclusivamente à cal.

PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER


Resistência mecânica x efeitos da hidratação dos compostos anidros do clínquer.

(Zam

pier

i, 19

89)


Belita

Alita


COMPOSIÇÃO x RESISTÊNCIA


A B C

C3S 49 30 56

C2S 25 46 15

C3A 12 5 12

C4AF 8 13 8

Temperatura e finura constantes

Belita

Alita

28

(Aulas USP)

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22


ALTERAÇÃO DA 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 clínquer para retardar pega inicial do C3A;

Temperatura ambiente: As reações de hidratação ganham velocidade com o aumento da temperatura;

Mal armazenamento: absorção de umidade retarda o inicio da pega absorção de CO2 acelera o inicio de pega.


Fatores que afetam:

Aditivos:• Cloreto de cálcio:

≤1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera• Cloreto de sódio:

Varia, em alguns CP retarda em outros a acelera• Carbonatos alcalinos e anidrido carbônico:

Aceleração forte (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)• Hidróxidos de sódio, de potássio ou de silicato de sódio:

Notável aceleração• Açúcar:

Solução de 1 % impede a pega

ALTERAÇÃO DA PEGA DO CIMENTO PORTLAND


CIMENTO PORTLAND – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

Corpo-de-prova cilíndrico 50 x 100mmTraço- 1 : 3 : a/c =0,48 (Areia Normal IPT)Enchimento dos moldes – 4 camadas com 30 golpesRompimento – 1 / 3 / 7 / 28 dias

NBR 7215: 1997 – Determinação da Resistência à compressão


CIMENTO PORTLAND – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

NBR 7215:1997

CP V - ARI:1 dia ≥ 14 MPa3 dias ≥ 24 MPa7 dias ≥ 34 MPa

Cimentos CP I, II e III:25, 32 e 40 MPa aos 28 dias

CP IV:25 ou 32 MPa aos 28 dias

Corpo-de-prova capeado com enxofre


CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO

Fatores que afetam:

• Composição química – C3S mais calor que C2S;

• Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata;

• Adições – pozolanas menos calor.

IdadeCalor de hidratação

(calorias/g)

3 dias 41 a 90

7 dias 46 a 97

28 dias 61 a 109

90 dias 72 a 114

180 dias 74 a 116



(Weiss, J.; 2005)

Cinética das velocidades das reações:

• C3A > C3S > C4AF > C2S

• A reatividade é influenciada pela finura e o resfriamento do clínquer;

• O C3A tem sua hidratação retardada pela adição do gesso;

• Reações complexas (C2S reage mais rápido quando C3S está presente devido a presença de OH- na solução);

• C3A e C4AF competem pelos sulfatos (gesso).

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23



(Dom

one,

199

4)

Tempo de dormência depende da quantidade de gesso


(Weiss, J.; 2005)

CIMENTO PORTLAND CALOR DE HIDRATAÇÃO

Comportamento dos compostos Contribuição para o cimento

CompostoVelocidade da

reaçãoCalor

liberadoResistência Mecânica

Liberação de calor

C3S Moderada Moderado Alta Alta

C2S Lenta Baixo Inicial baixa, final alta Baixa

C3A + CSH2 Rápida Muito alto Baixa Muito alta

C4AF + CSH2 Moderada Moderado Baixa Moderada



Finura e Calor de Hidratação

(Aulas USP)


CIMENTO PORTLAND - EXPANSIBILIDADE

Problemas do cimento que causam expansão:

-Periclásio - cristais de MgO – Excesso temperatura ou tempo no forno. %MgO < 6,5%

- Excesso de gesso adicionado

- Excesso de CaO no clínquer – carência de argila

Agulha de Le Châtelier, usada para avaliar a expansibilidade. e ≤ 0,5 cm

(NBR 11582:2016)

(Nev

ille,

A.;

1995

)

Henry Le Châtelier, 1850 -1936


PASTA DE CIMENTO PORTLAND – RETRAÇÃO

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

Propriedades diferentes das dos sólidos devido à presença de tensões capilares de água no interior dos poros.

Tensões tendem a desaparecer quando o corpo pseudo-sólido está seco ou saturado de água.

Quantidades de retração muito variável :

(Granato-BASF)

Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/mArgamassas - 0,6 a 1,5 mm/mConcretos -0,2 a 0,7 mm/m


Fatores que influenciam:

• CimentoCimento - mais fino, maior retração nas primeiras horas;

• TraçoTraço – maior quantidade de agregados, menor retração;

• Qtd. águaQtd. água de amassamento - mais água, maior retração;

• AditivosAditivos retardadores aumentam;

• DimensõesDimensões das peças – mais volumosas, mais retração;

• Procedimentos de CuraCura - mais tempo, menor retração;

• Umidade média do arUmidade média do ar – mais seco, mais retração.

PASTA DE CIMENTO PORTLAND – RETRAÇÃO

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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO

• Estruturas C-S-H

(Mehta e Monteiro,1994)

• Cristais de hidróxido de cálcio – CH

• Etringita

• Monossulfato



Estruturas – CSH

• Estruturas fibrilares;• Formadas pela hidratação dos silicatos;• Altíssima resistência mecânica;• Quimicamente bastante estáveis;• Baixa porosidade;• 50 a 60 % do volume da pasta.

2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g

2C2S + 4H → C3S2H3 + CH + 62 cal/g



Cristais de hidróxido de cálcio – CH

• Cristais grandes hexagonais de Ca(OH)2;• Volume: 20 a 25%;• Responsáveis pH elevado da pasta (pH≅ 13);• Porosos;• Baixa resistência mecânica;• Solúveis em água;• Muito reativos quimicamente.

(And

ión

et a

l., 2

001)



Etringita –

• Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso (SO3);• Cristais muito porosos com baixa resistência mecânica;• São os primeiros cristais da pasta a se formar;• Representam 15 a 20 % do volume de sólidos.• Formação pode causar falsa pega;

C6AS.H32



Monossulfato hidratado –

• Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso;• Cristais porosos em forma de “pétalas de rosa”;• Quimicamente instáveis;• Forma-se sob concentração baixa de sulfatos (SO3 do gesso);• Porosos;• Baixíssima resistência mecânica;• Solúveis em água.

C4AS.H18


Pozolanas - Cinzas volantes – Classe C

Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas)

AÇÃO POZOLÂNICA = SiO2 + Ca(OH)2 + H2O → Estruturas C-S-H

Tamanho dos grãos e S.E. semelhante aos do cimento Portland

ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND

Propriedade NBR 12653

CLASSE C

SiO2+Al2O3+Fe2O3 (% mínimo) 70,0

SO3 (% máximo) 5,0

Teor de umidade (% máximo) 3,0

Perda ao fogo (% máximo) 6,0

Álcalis disponível em Na2O (% máximo) 1,5

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25


(José Freitas Jr.)

Cinzas volantes:“FLY ASH”

Coleta das cinzas volantes

Usina Usina

termotermo--elétricaelétrica

a carvão minerala carvão mineral

(Jos

é F

reita

s Jr

.)



Pozolanas - Cinzas volantes – Classe C• Retardam o ganho de resistência mecânica;• Reduzem o calor de hidratação;• Melhoram a trabalhabilidade; • Minimiza a permeabilidade do concreto;• Diminuem ocorrência das reações álcali-agregado.

Cinzas volantes aumentadas 5.500

vezes.


(MBinc.) Pozolana


Escória granulada de Alto Forno - AÇÃO CIMENTANTEADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND

• Resíduo do alto-forno siderúrgico;• Resfriada com jatos de água;• Presença de C2S e C3S;• Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine;• Reduz custos;• Consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente.

Coque de carvão mineral-C

Minério de ferro – Fe2O3 Cástinas - CaCO3 SiO2 Fe2O3

C3S C2S ....(José Freitas Jr.)

ALTOALTO--FORNOFORNOSIDERÚRGICOSIDERÚRGICO

Escória Granulada

Resfriamento c/jatos de água

Aciaria(conversor)


Escória granulada de Alto Forno - AÇÃO CIMENTANTE

• Esfriada com jatos de água • Não prejudica resistência mecânica• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%• Aumenta a resistência aos sulfatos


Agregado de escória (Escória resfriada ao ar)



Filer carbonático – pó de calcário

• Inerte quimicamente – CaCO3;• Não prejudica resistência mecânica;• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;• Redução de custos;• Até 25 % em adição ao cimento.


TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

NBR 16697:2018

CP I

CP

BRANCO

CP RS

CP II CP BC

CP III

CP IV

CP V

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26


Fonte: Votorantim, 2018


Cimento Portland

Sigla ClasseClínquer

+Gesso

Escória (E)

Pozolana (Z) Carbonato (F)

Comum

CP I253240

95-100 0-5

CP I-S253240

90-946-10

Composto

CP II-E253240

51-94 6-34 0 0-15

CP II-Z253240

71-94 0 6-14 0-15

CP II-F253240

75-89 0 0 11-25

Fonte: NBR 16697, 2018


Cimento

PortlandSigla Classe

Clínquer+

GessoEscória (E) Pozolana (Z) Carbonato (F)

Alto Forno CP III

25

32

40

25-65 35-75 0 0-10

Pozolânico CP IV25

3245-85 0 15-50 0-10

Ari CP V --- 90-100 0 0 0-10

Fonte: NBR 16697, 2018


Fonte: NBR 16697, 2018

Tipo

de

cim

ento

P

ortla

nd

Cla

sse

FinuraTempos de

pega (h)Expansibilidade

(mm)Resist. à compressão (MPa)

Res

íduo

pe

neira

75 µ

m(%

)

Áre

a es

pecí

fica

(m2 /

kg)

Iníc

io

Fim

A fr

io

A q

uent

e

1 di

a

3 di

as

7 di

as

28di

as

CPICPI-S

25 ≤ 12,0 ≥ 240≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 --

≥ 8 ≥ 15 ≥ 2532 ≤ 10,0 ≥ 260 ≥ 10 ≥ 20 ≥ 3240 ≥ 280 ≥ 15 ≥ 25 ≥ 40

CPII-ECPII-ZCPII-F

25 ≤ 12,0 ≥ 240≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 --

≥ 8 ≥ 15 ≥ 2532 ≤ 10,0 ≥ 260 ≥ 10 ≥ 20 ≥ 3240 ≥ 280 ≥ 15 ≥ 25 ≥ 40

CPIIICPIV

25≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 --

≥ 8 ≥ 15 ≥ 2532 ≥ 10 ≥ 20 ≥ 3240 ≥ 12 ≥ 23 ≥ 40

CPV-ARI ≤ 6,0 ≥ 300 ≥ 1 ≤10 ≤ 5 ≤ 5 ≥ 14 ≥ 24 ≥ 34 --



Cimento Portland CP (RS)

Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:

• Teor de C3A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa;

• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 75% de escória granulada de alto-forno, em massa;

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

• Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios delonga duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.


Cimento Portland de

Baixo Calor de Hidratação (BC)

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 12006:1990 - 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.


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TIPOS DE CIMENTO PORTLANDResistências à compressão dos cimentos brasileiros.

Escala

Logarí

tmic

a



Cimento Portland Branco(CPB)

Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco

Características e propriedades UnidadeLimites

CPB-25 CPB-32 CPB-40 CPB

Resíduo na peneira de 45 µm % ≤ 12 ≤ 12

Tempo de início de pega h ≥ 1 ≥ 1

Expansibilidade a quente mm ≤ 5 ≤ 5

Resistência à compressãoMPa

≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 15,0≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 25,0≥ 25,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0

≥ 5,0≥ 7,0≥ 10,0

Brancura % ≥ 78 ≥ 82



Concreto de CPB fck 50 MPa, Ponte Irineu Bornhausen Brusque - SC

Cimento Portland Branco (CPB)


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 24 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 e 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.

CIMENTO PORTLAND - ARMAZENAMENTO


Reservas - Calcário:• Muito amplas;• Duração ........

Consumo de Energia:• 90% - energia térmica gerada pelo combustível (secagem, aquecimento e calcinação das matérias primas) – representa 25% do custo de produção;

• 10% - energia elétrica (25% moagem das matérias-primas, 40 % do clínquer, 20 % operações do forno e resfriador) – representa 50% do custo de produção;

Impacto Ambiental:



Impacto Ambiental:


CO2 – Efeito estufa:

• Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;

�Para 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2

• Calcinação Calcário – MUITO CO2

� (CaCO3+ calor -> CaO + CO2)

�Para 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;

• CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer

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Impacto Ambiental:


CO2 – Efeito estufa: Brasil � Roadmap tecnológico do cimento

• Emissões de CO2 da indústria do cimento:

�Média mundial: cerca de 7% das emissões totais;

�Brasil: cerca de 2,6%, segundo o Inventário Nacional de Gases de Efeito Estufa.

Fonte: SNIC, 2019


Impacto Ambiental:



Emissão específica na produção de cimento

Fonte: SNIC, 2019

564 kg CO2/t cimento


Impacto Ambiental:



Emissões de CO2da produção de cimento no Brasil

Fonte: SNIC, 2019


Impacto Ambiental:



• Consumo per capita de cimento:

�Média mundial: 553 kg/hab./ano;

�Brasil: 260 kg/hab./ano.

• Elevado déficit habitacional e de infraestrutura do país + expectativade crescimento populacional � retomada do crescimento naprodução em médio/longo prazo, aumentando entre 60% e 120% em2050 com relação a 2014 (nas variantes de baixa e alta demanda,respectivamente).

Fonte: SNIC, 2019


Impacto Ambiental:



Projeção da produção de cimento no Brasil

Fonte: SNIC, 2019


Impacto Ambiental:


CO2 – Efeito estufa: Brasil � Roadmap tecnológico do cimento• Alternativas para redução das emissões de carbono:

1. Elevar ainda mais o uso de adições - o Brasil é uma das referências mundiais- e reduzir o teor de clínquer no CP:

� A redução da razão clínquer/cimento de 67% em 2014 para 52% em 2050evitaria a emissão cumulativa de 290Mt de CO2 � 69% do potencial de redução do setor até 2050;

�A expectativa de redução na disponibilidade de escórias e cinzas volantes no longo prazo levará o setor a buscar outras soluções, como ampliar o uso defiler calcário e argilas calcinadas.

Fonte: SNIC, 2019

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Impacto Ambiental:



2. Uso de combustíveis alternativos, em substituição aos combustíveis fósseisnão renováveis:

� A ampliação destes energéticos de 15% em 2014 para 55% em 2050 poderesultar em uma redução cumulativa de 55Mt de CO2 � 13% do potencial deredução;

� O uso de Resíduos Sólidos Urbanos e Resíduos Sólidos Não Perigosos,ambos com elevado conteúdo de biomassa em sua composição, representa omaior potencial.

Fonte: SNIC, 2019


Impacto Ambiental:



3. Eficiência térmica e elétrica: substituição gradual de unidades e equipamentosobsoletos por novas linhas utilizando as melhores tecnologias disponíveis �

9% do potencial de mitigação do setor.

4. Tecnologias inovadoras e emergentes - Captura e Uso ou Estocagem deCarbono (CCUS): seria possível, a partir de 2040, atingir uma reduçãoacumulada de 38Mt de CO2 � 9% do potencial de mitigação do setor até 2050.

Fonte: SNIC, 2019


Impacto Ambiental:


CO2 – Efeito estufa: Brasil � Roadmap tecnológico do cimento• Potencial de mitigação na cadeia da construção:

� Industrialização do uso do cimento: concreto usinado ou industrializado � em média menor consumo de cimento/m3;

� Argamassas industrializadas: uso de ar incorporado, redução do uso da cal hidratada e em média menor consumo de cimento/m3;

� Produção de agregados: maior empacotamento � menor consumo de pasta de cimento para envolver os agregados;

� Racionalização na construção: redução das perdas.

Fonte: SNIC, 2019


Adição de Resíduos ao cimento:• Adições reduzem % de clínquer;

� Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento;

• Resíduos industriais que iriam para aterros;

� Cinzas Volantes – CP IV – 50% Cinzas Volantes;

� Escórias de alto forno – CP III – 75% Escória;

� Filer carbonático – CP II F – 25 % Fíler.

Impacto Ambiental:



Impacto Ambiental:

Emissões de CO2 por tipo de cimento:


Tipo Adição kg CO2/toneladaCP II F 10% Filer 820CP II Z 24% Pozolana + Filer 700CP II E 40% Escória + Filer 580CP III 75% Escória 290CP IV 45% Cinzas Volantes 530CP V 5% Filer 860


Coprocessamento de resíduos:• Fonte de Receita para as cimenteiras;• Queima no forno de resíduos diversos;

� Resíduos com poder calorífico;� Resíduos altamente tóxicos.

Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)

(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)

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Coprocessamento de resíduos:

• Queima no forno de resíduos diversos;• Resíduos com poder calorífico;

� Minimiza o consumo de combustível;• Co-incineração de resíduos altamente tóxicos;

� Solventes de indústria química, tintas, compostos clorados e fluorados.

� Queima a 1.450/2.000oC decompõe completamente as moléculas, não gerando gases tóxicos.

Impacto Ambiental:



Coprocessamento de resíduos:• Queima de resíduos com poder calorífico

• 1.000.000 t queimados em 2008;• Queima de pneus, borras de tintas, resíduos de plásticos ...• 33.000.000 pneus queimados em 2008.

Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)

(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)


CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS EM FORNOS ROTATIVOS DE clínquer (Cimento Portland)

PUC - RJ

Análises de laboratório de cada resíduo asseguram que nada possa afetar o cimento ou aumentar a emissão de gases

AFR ou matéria-prima é um combustível alternativo com especificação conhecida de poder calorífico e máximo de

contaminantes.

QuímicosQuímicos

PneusPneus

PlásticosPlásticos

Borras ÁcidasBorras Ácidas


Em quanto a bomba de concreto não vem....Em quanto a bomba de concreto não vem....

Arquivo: Filmes concreto / Flmes engraçados/ cementing_in_africa_02


Materiais de Construção I

AGLOMERANTES

Referências bibliográficas:

Apostilas USP – Aglomerantes

CONCRETE, Microstucture, Properties and Materials, P. Kumar Mehta e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006

Cia. Cimento Itambé

Cia. Cimento Rio Branco – Votorantim

Cimento Geopolimérico

Lord, M. Zero Carbon Industry Plan - Rethinking Cement. Published by Beyond Zero Emissions Inc. Kindness House, Fitzroy, Victoria 3065, Australia, August, 2017.

ROADMAP TECNOLÓGICO DO CIMENTO - Potencial de redução das emissões de carbono da indústria do cimento brasileira até 2050. Coordenação: Gonzalo Visedo e Marcelo Pecchio.

Rio de Janeiro: SNIC, 2019. 64 p.

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