Sumário. Conceitos. Conceitos Produção e consumo Tipos e aplicações Composição química Características dos compostos Leitura obrigatória

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1 PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL TR Tecnologia dos Revestimentos Aula 3 Argamassas de revestimento: cimento Sumário Conceitos Produção e consumo Tipos e aplicações Composição química Características dos compostos Leitura obrigatória Profa. Dra. Yêda Vieira Póvoas Argamassa e cimento Conceitos Argamassa: Mistura homogênea de agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânicos(s) e água, contendo ou não aditivos, com propriedades de aderência e endurecimento, podendo ser dosada em obra ou em instalação própria (argamassa industrializada) (NBR 13281/05) (NBR 13281/05) 1

2 : palavra originária do Latim Caementum, que significa união Aglomerante hidráulico constituído de óxidos (cálcio, silício, ferro e alumínio) que em contato com a água tem a capacidade de endurecer. Produção e consumo 2

3 Fábricas de cimento no Brasil Tipos Portland Sigla Classe Clínquer Escória Pozolana Carbonato + Gesso CPI Comum CPI-S CPII-E Composto CPII-Z CPII-F ABCP (2002) Portland Alto forno CPIII Pozolânico CPIV Alta resistência CPVinicial ARI Clínquer Sigla Classe Escória Pozolana Carbonato + Gesso ABCP (2002) 3

4 Formação do cimento Composição química Calcinação (clínquer) Pedra calcária (~80%) CaO + CO 2 Argila (~20%) SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 + H 2 O Reações químicas que ocorrem no sistema de fornos de cimento 3CaO.SiO 2 2CaO.SiO 2 3CaO.Al 2 O 3 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 Fases do clínquer Elementos menores do clínquer C 3 S - 3CaO.SiO 2 Silicato tricálcico C 2 S - 2CaO.SiO 2 Silicato dicálcico C 3 A - 3CaO.Al 2 O 3 Aluminato tricálcico C 4 AF - 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 Ferro aluminato tetracálcico MgO cristalino (periclásio) expansão lenta CaO expansivo Na 2 O e K 2 O álcalis 0,3 a 1,5% reação álcali-agregado Eflorescências Sulfatos (SO 3 ) combustível Estimativa dos teores pelas fórmulas de BOGUE Composição química Análise química Análises químicas expressas em óxidos dos elementos presentes Óxido Abrev. Compostos Abrev. CaO * C 3CaO.SiO 2 C 3 S SiO * 2 S 2CaO.SiO 2 C 2 S Al 2 O * 3 A 3CaO.Al 2 O 3 C 3 A Fe 2 O * 3 F 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 C 4 AF MgO M 4CaO.3Al 2 O 3.SO 3 C 4 A 3 S SO 3 S 3CaO.2SiO 2.3H 2 O C 3 S 2 H 3 H 2 O H CaSO 4.2H 2 O CSH 2 * óxidos principais Óxido S 21,1 21,1 21,1 20,1 21,1 A 6,2 5,2 4,2 7,2 7,2 F 2,9 3,9 4,9 2,9 2,9 C 65,0 65,0 65,0 65,0 64,0 S 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Outros 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 MEHTA; MONTEIRO (1994) 4

5 Compostos Determinação da composição a partir da análise química (Equações de Bogue) C 3 S 53,7 58,0 62,3 53,6 42,0 C 2 S 19,9 16,2 12,5 17,2 28,8 C 3 A 11,4 7,1 2,8 14,0 14,0 C 4 AF 8,8 11,9 14,9 8,8 8,8 %C 3 S = 4,071C 7,600S 6,718A 1,430F 2,850S %C 2 S = 2,867S 0,7544C 3 S %C 3 A = 2,650A 1,692F %C 4 AF = 3,043F 2 e 3 Al 2 O 3 e Fe 2 O 3 C 3 A e C 2 S C 4 AF e C 3 S 4 e 5 CaO e SiO 2 C 3 S e C 2 S MEHTA; MONTEIRO (1994) Hidratação do cimento + água Adquire propriedade adesiva Ocorre reação química calor de hidratação Características dos compostos Transformações de matéria Variações de energia Velocidade de reação Produtos de hidratação têm propriedades aglomerantes Calor pode ser favorável ou desfavorável Determina o tempo de pega e de endurecimento Mecanismo de hidratação Nível de energia íons solução saturada início Pó Calcinado Anidro Endurecido Após 1 dia 5

6 Velocidade de liberação de calor (J/gh) Hidratação dos aluminatos Influência da relação aluminato/sulfato na pega Reação imediata C 3 A + xh C 3 AH 6, C 4 AH 9 ou C 2 AH 8 uso muito difícil (exceto concreto projetado) Retardada pela adição de Gipsita C 3 A + 3CSH H C 6 AS 3 H 32 C 3 A + CSH H C 4 ASH 18 (etringita) (monossulfato) Libera Calor Caso Reatividade do C 3 A no clínquer Disponibilidade de sulfato na solução Idade < 10 min min 1-2 h 2-4 h I Baixa Baixa Trabalháveis Trabalháveis Menos trabalhável II Alta Alta Trabalháveis Menos trabalhável III Alta Baixa Trabalháveis Pega rápida IV Alta Nenhuma ou muito baixa Pega instantânea V Baixa Alta Falsa pega Pega normal Pega normal METHA; MONTEIRO (1994) Hidratação dos silicatos Hidratação dos silicatos Reação rápida 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH Reação lenta 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH C-S-H e cal hidratada C-S-H e cal hidratada Libera Calor C 3 S menor resistência final que C 2 S C-S-H silicato de cálcio hidratado principal produto estequiometria variável C 2 S mais durável em ambientes ácidos e sulfatados que C 3 S maior velocidade de reação que o C 2 S C 3 S Compostos C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF % presente no cimento Velocidade de reação com a água Contribuição para a resistência nas primeiras idades Contribuição para a resistência nas últimas idades Calor de hidratação típico (cal/g) Média Lenta Rápida Média Boa Pequena Boa Boa Boa Excelente Média Média Médio 120 Baixo 60 Elevado 320 Médio 100 Calor de hidratação 30 A Fim de pega 20 C Início de pega B Tempo (h) A dissolução de aluminatos e sulfatos B redução da solubilidade dos aluminatos na presença dos sulfatos C formação da etringita e do C-S-H 6

7 Composição x resistência Composição x calor de hidratação METHA; MONTEIRO (1994) Temperatura e finura constantes METHA; MONTEIRO (1994) Temperatura e finura constantes Leitura obrigatória ABCP Guia básico de utilização do cimento Portland BT 106/2002 MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. Pini, São Paulo, (cap. 6) 7