AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Departamento de Construção Civil TC 030 Materiais de Construção I AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Aulas: Prof a. Marienne R.M.Maron da Costa colaboração Prof.José Freitas (DCC/UFPR) Ano 2014

2 Depois de endurecidos, resistem bem a água. O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água. (reação de hidratação) 2

3 Exemplos principais: Cimento Portland, Cimento aluminoso Cal hidráulica 3

4 CIMENTO PORTLAND (CP) É um aglomerante hidráulico!!! Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma mistura calcário-argilosa que dá origem ao clinquer. 4

5 CIMENTO PORTLAND (CP) Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava aglomerante que endurecesse na presença de água, p/ 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. 5

6 CIMENTO PORTLAND (CP) 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. 6

7 CIMENTO PORTLAND (CP) Produção nacional 7

8 CIMENTO PORTLAND (CP) Produção nacional 8

9 CIMENTO PORTLAND (CP) Produção mundial 9

10 CIMENTO PORTLAND (CP) Dados de 2005 Maiores produtores 10

11 CIMENTO PORTLAND (CP) É um aglomerante hidráulico!!! FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin) Ø 90,0 % de Calcário Ø 9,50 % de Argila Ø 0,50 % de Minério de Ferro 11

12 CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO: (1,5 a 3%) CP V RS 12

13 CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO PUC - RJ 13

14 CALCÁRIO CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO CaCO 3 MgO SiO 2 ARGILAS Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Si O 2 VAI P/ FORNO MIN. FERRO Fe 2 O 3 Cia Cim. Rio Branco Votorantin 14

15 CIMENTO PORTLAND (CP) MOINHO DE ROLOS Para moagem da farinha crua. ITAMBÉ ITAMBÉ 15

16 AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Vista de dentro do forno VEM DO MOINHO DE FARINHA CIMENTO PORTLAND (CP) FORNO Cia Cim. Rio Branco Votorantin CLINQUER (Coutinho, J. S.; FEUP, 1988) ITAMBÉ VAI P/ MOINHO DE BOLAS 16

17 CIMENTO PORTLAND (CP) ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO Cia Cim. Rio Branco Votorantin 17

18 VEM DOFORNO CIMENTO PORTLAND (CP) Interior do moinho de bolas ITAMBÉ Cia Cim. Rio Branco Votorantin Cia Cim. Rio Branco Votorantin Cia Cim. Rio Branco Votorantin 18

19 CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO 19

20 CIMENTO PORTLAND (CP) COMPOSTOS DO CLINQUER Clinquer -> quatro compostos anidros principais 2 silicatos e 2 aluminatos Notação: C - CaO S - SiO2 A - Al2O3 C3S -3CaOSiO2 - Silicato tri-cálcico C2S - 2CaOSiO2 - Silicato di-cálcico C3A - 3CaOAl2O3 - Aluminato tri-cálcico F - Fe2O3 C4AF - 4CaOAl2O3Fe2O3 - Ferro Aluminato tetro-cálcico 20

21 CIMENTO PORTLAND (CP) COMPOSTOS DO CLINQUER C 2 S Estrutura de um clínquer de cimento Portland relativamente comum observado ao microscópio ótico: C 3 S 21

22 CIMENTO PORTLAND (CP) COMPOSTOS DO CLINQUER Belita, C 2 S ou silicato bicálcico Forma arredondada. Alita ou C 3 S ou silicato tricálcico Forma aproximadamente hexagonal. 22

23 CIMENTO PORTLAND (CP) COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND 67% CaO (C) 22% SiO 2 (S) 5% Al 2 O 3 (A) 3% Fe 2 O 3 (F) 3% de outros óxidos. 100 % - óxidos totais Outros compostos em menor quantidade Na 2 O, MnO, K 2 O, magnésio, enxofre, fósforo 23

24 CIMENTO PORTLAND (CP) COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados Alita (C 3 S): 50-70% Belita (C 2 S): 15-30% Aluminato tricálcico (C 3 A): 5-10% Ferroaluminato tetracálcico (C 4 AF): 5-10% 24

25 CIMENTO PORTLAND (CP) 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. 25

26 CIMENTO PORTLAND (CP) CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND 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 (Classe III) ou não. 26

27 CIMENTO PORTLAND (CP) CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão: É o controle de qualidade fundamental do produto. Limites mínimos de resistência à compressão exigidos para 3, 7 e 28 dias. NBR 7215/96 27

28 50 mm Capeamento com pasta de enxofre 100 mm Capeador CP moldado com proporção determinada por norma 28

29 CIMENTO PORTLAND (CP) ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Reações Químicas: Notação: 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH cal/g C - CaO S - SiO 2 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH + 62 cal/g A - Al 2 O 3 F - Fe C 3 A + CSH 2 Etringita cal/g 2 O 3 H - H 2 O Pega: é o começo do endurecimento S - SO 3 Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento 29

30 CIMENTO PORTLAND (CP) ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Teoria 1: Dissolução-precipitação 30

31 CIMENTO PORTLAND (CP) ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Teoria 2: Hidratação no estado sólido Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos do cimento anidro sem entrarem em solução 31

32 CIMENTO PORTLAND (CP) ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Estudos sobre microscopia de pastas de cimento demostraram que a teoria 1 prevalece nos estágios iniciais e a teoria 2 passa a prevalecer no estágio posterior, quando a mobilidade iônica na solução fica restrita. 32

33 CIMENTO PORTLAND (CP) ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND CRESCIMENTO DOS CRISTAIS 33

34 CIMENTO PORTLAND (CP) ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Silicatos Alita (C 3 S) Belita (C 2 S) ± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento de resistência Aluminatos Enrijecimento inicial da massa Aluminato tricálcico Ferroaluminato tetracálcico 34

35 CIMENTO PORTLAND (CP) Propriedades dos compostos do clínquer C 3 S Alita: 50 a 70% Responsável pela resistência nos primeiros dias de idade da pasta. Os cimentos ricos em C 3 S tem resistência inicial mais alta. Hidrata com velocidade mediana e libera não muito calor 35

36 CIMENTO PORTLAND (CP) Propriedades dos compostos do clínquer C 2 S Belita: 15 a 30% Reage com a água lentamente até os primeiros 28 dias. Apenas em pouco mais de 1 ano atinge a resistência do C 3 S. Como reage lentamente, apresenta pequeno calor de hidratação (USP) 36

37 CIMENTO PORTLAND (CP) Propriedades dos compostos do clínquer C 3 A Aluminato Tricálcico: 5 a 10% Pega quase instantânea. Pela intensidade de reação em curto espaço de tempo, desenvolve alto calor de hidratação. Resulta em composto de pouca resistência mecânica e baixa resistência a ação de águas agressivas. (USP) 37

38 CIMENTO PORTLAND (CP) Propriedades dos compostos do clínquer C 4 AF Ferroaluminato tetracálcico: 5 a 10% Apresenta pega em poucos minutos, mas não instantânea como o C 3 A. Os compostos formados apresentam resistência ligeiramente inferior aos formados pelo C 3 A. Porém, sua resistência a águas agressivas é maior. Como a hidratação é mais lenta, desenvolve menor calor do que o C 3 A. (USP) 38

39 CIMENTO PORTLAND (CP) Propriedades dos compostos do clínquer Resistência mecânica X efeitos da hidratação dos compostos anidros. (Zampieri, 1989) 39

40 PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER + C 2 S + C 2 S + C 3 S + C 3 S (Aulas USP) 40

41 CIMENTO PORTLAND (CP) Taxa de hidratação dos compostos: Taxa de hidratação (%) Tempo (dias) 41

42 CIMENTO PORTLAND (CP) Propriedades dos compostos do clínquer Teor (%) TABELA RESUMO: Taxa de Hidratação Resistência inicial Contribuição para Resistência final Calor de Hidratação C 3 S Alta Alta Baixa Alta C 2 S Baixa Baixa Alta Baixa C 3 A 5-10 Alta Alta Baixa Alta C 4 AF 5-10 Moderada Baixa Alta Baixa 42

43 CIMENTO PORTLAND (CP) PEGA DO CIMENTO PORTLAND Fatores que afetam: Aluminatos: Pega inicial (C 3 A cristaliza rápido) Finura: Mais fino, final de pega e endurecimento mais rápido Gesso (SO 3 ): (<3%) adicionado ao clinquer p/ retardar pega inicial do C 3 A 43

44 CIMENTO PORTLAND (CP) PEGA DO CIMENTO PORTLAND Aditivos: Fatores que afetam: Cloreto de cálcio: 1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera Cloreto de sódio: varia, em alguns CP retarda em outros acelera Carbonatos alcalinos: forte aceleração (1 a 2%, início de pega em poucos minutos) 44

45 CIMENTO PORTLAND (CP) PEGA DO CIMENTO PORTLAND Aditivos: Fatores que afetam: Hidróxidos de sódio, de potássio ou silicato de sódio: notável aceleração Açúcar: solução de 1 % impede a pega 45

46 CIMENTO PORTLAND (CP) CALOR DE HIDRATAÇÃO Fatores que afetam: - Composição química C 3 S mais calor que C 2 S - Finura do cimento mais fino, mais rápido hidrata - Adições pozolanas menos calor 46

47 CIMENTO PORTLAND (CP) CALOR DE HIDRATAÇÃO Finura X Calor de Hidratação (Aulas USP) 47

48 CIMENTO PORTLAND (CP) EXPANSIBILIDADE Agulha de Le Chatelier, Usada para avaliar a expansibilidade: e 0,5 cm (Neville, A.; 1995) 48

49 CIMENTO PORTLAND (CP) EXPANSIBILIDADE 30 mm 165 mm 30 mm Agulha de Le Chatelier 49

50 CIMENTO PORTLAND (CP) EXPANSIBILIDADE Problemas do cimento que causam expansão: Cal livre: CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação (Excesso de CaO no clínquer carência de argila) Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de Le Chatelier 50

51 CIMENTO PORTLAND (CP) EXPANSIBILIDADE Problemas do cimento que causam expansão: Periclásio: MgO + H 2 O = Mg(OH) 2 Menos reativa do que a Cal livre Origem: Calcário magnesiano Limitação por norma 6,5% 51

52 CIMENTO PORTLAND (CP) EXPANSIBILIDADE Problemas do cimento que causam expansão: - Excesso de gesso adicionado < 3% 52

53 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Pasta - pseudo-sólidos Aparência de sólidos - rede de poros muito finos contendo ar ou água. 53

54 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Pasta - pseudo-sólidos Propriedades diferentes das de muitos sólidos devido à presença de tensões capilares de água no interior dos poros. 54

55 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Tem tanta água assim em uma pasta, argamassa ou concreto? Teor de umidade ao ar Teor de umidade saturado ± 3% ± 6% ± 75 l/m 3 ± 150 l/m 3 Densidade do concreto 2500 kg/m 3 55

56 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Não é só isso que causa retração!!! Retração química 56

57 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO 57

58 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Quantidades de retração muito variável : Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m Concretos -0,2 a 0,7 mm/m 58

59 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Por que?

60 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Fatores que influenciam: Cimento: + fino > retração nas primeiras horas Traço: > quantidade de agregados < retração Água de amassamento: + água > retração 60

61 CIMENTO PORTLAND (CP) RETRAÇÃO Fatores que influenciam: Aditivos retardadores de pega: aumentam Dimensões das peças: + volumosas > retração Área de contato das peças: > área > retração Cura: > tempo < retração Umidade média do ar: > seco > retração 61

62 CIMENTO PORTLAND (CP) SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Etringita Sulfoaluminato de cálcio hidratado Volume: 15 a 20 % Início: etringita Depois: monosulfato hidratado (Mehta e Monteiro,1994) 62

63 CIMENTO PORTLAND (CP) SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Cristais de hidróxido de cálcio hidratado CH Cristais grandes hexagonais de Ca(OH) 2 Volume: 20 a 25% ph elevado da pasta (ph 13) (Andión et al., 2001) 63

64 CIMENTO PORTLAND (CP) SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Cristais de hidróxido de cálcio hidratado CH Porosos Baixa resistência mecânica Solúveis em água Muito reativos quimicamente (Andión et al., 2001) 64

65 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND 65

66 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) RAZÕES PARA O USO DAS ADIÇÕES TÉCNICAS: Melhoria de propriedades específicas ECONÔMICAS: Diminuição do consumo energético ECOLÓGICAS: Aproveitamento de resíduos poluidores ESTRATÉGICAS: Preservação das jazidas 66

67 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) USO DE ADIÇÕES: RAZÕES TÉCNICAS Redução da difusividade Redução da permeabilidade Redução da capilaridade Maior resistência a sulfatos Redução do calor de hidratação Inibição da reação álcali-agregado > DURABILIDADE 67

68 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Penetração de Cloretos Medeiros (2008)

69 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Fíler carbonático pó de calcário Inerte quimicamente; Não prejudica resistência mecânica; Melhora a trabalhabilidade e o acabamento; Redução de custos; 5 a 10 % do cimento; 69

70 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Fíler carbonático pó de calcário Preenche espaços, tornando a massa mais compacta. Efeito fíler

71 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA - definição - Definição inicial (restrita): Estava associado apenas a cinzas vulcânicas formadas naturalmente e argilas calcinadas que reagem com a cal na presença de água. - Definição atual (mais ampla): Refere-se a todo material sílico/aluminoso que finamente moído e na presença de água reage com o hidróxido de cálcio formando materiais com caráter cimentício (SABIR; BAI, 2001). 71

72 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA - definição Origem: a melhor variedade de cinzas vulcânicas se encontravam em Pozzoli, Itália. Daí o nome pozolana, usado até hoje. 72

73 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA - reação Reação no cimento (rápida) C 3 S + H C-S-H + CH Reação pozolânica (lenta) Pozolana + CH + H C-S-H 73

74 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA Cinza Volante (aumentada X) (MBinc.) 74

75 Chaminé ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA Cinza Volante Origem: Usinas de energia que queimam carvão. Inserir figura Aitcin p. 171 Fig Cinza volante Zona de combustão

76 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA Cinzas volantes Classe C Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas) 76

77 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA Cinza Volante Retarda o ganho de resistência mecânica Reduz o calor de hidratação Minimiza a permeabilidade do concreto Diminui ocorrência da reação álcali-agregados 77

78 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA): Blocos de fundações de ed. no Recife-PE (M. Pechhio, Y. Kihara e T. de Andrade,2006)

79 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) POZOLANA REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA): Parapeito de estrutura de ponte (David Stark- SHRP,1991) RAA em pavimento de concreto (David Stark- SHRP,1991)

80 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Escória de alto forno Subproduto da manufatura do ferro-gusa num alto forno. Definição: material não metálico formado essencialmente por silicatos ou por aluminosilicatos de cálcio e outras bases. 80

81 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Escória de alto forno Minério de ferro = Ferro Gusa + Escória 0,5 toneladas de escória tonelada de minério de ferro 81

82 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Escória de alto forno Resíduo do alto-forno siderúrgico Presença de C 2 S e C 3 S Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine Reduz custos e consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente 82

83 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Escória de alto forno A escória de alto forno é autocimentante, porém em taxas insuficientes para viabilizar o seu uso para fins estruturais. NÃO É UMA POZOLANA!!! 83

84 ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP) Escória de alto forno Não prejudica resistência mecânica Possível colocar altos % no cimento CPIII 65% Aumenta a resistência aos sulfatos 84

85 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND 85

86 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND NOMENCLATURA TIPO CP XXX RR Cimento Portland Composição ou qualificativo SIGLA Resistência aos 28 dias (MPa) CLASSE 86

87 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland Comum NBR 5732 Cimento Portland Composto NBR Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735 Cimento Portland Pozolânico NBR 5736 Cim. Portland de Alta Resistência Inicial NBR

88 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737 Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação NBR Cimento Portland Branco NBR Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR

89 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND PERFIL DA PRODUÇÃO EM 2002 FONTE : SNIC / 2003 COMUM (CP I) 1,2% COMPOSTO (CP II) 75,8% ALTO-FORNO (CP III) 8,1% POZOLÂNICO (CP IV) 7,6% BRANCO (CPB) <0,1% ARI (CP V-ARI) 7,3% TOTAL 100,0% 89

90 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland Comum Composto Sigla CP I CP I-S CP II-E CP II-Z CP II-F Classe Clínquer + Gesso Escória (E) Pozolana (Z) 100 % Carbonato (F)

91 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland Sigla Classe Clínquer + Gesso Escória (E) Pozolana (Z) Carbonato (F) Alto Forno CP III Pozolânico CP IV Ari CP V

92 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND 92

93 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO: 93

94 Tipo de cimento Portland Classe Resíduo peneira 75 µm (%) Finura Área específica (m 2 /kg) Tempos de pega (h) Início Fim Expansibilidade (mm) A frio A quente Resistência à compressão (MPa) 1 dia 3 dias 7 dias 28dias CPI CPI-S CPII-E CPII-Z CPII-F CPIII CPIV ,0 10,0 12,0 10, , , CPV-ARI 6, Garantem o desempenho 94

95 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737) Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições: Teor de C 3 A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente; 95

96 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737) Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições: Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa; 96

97 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737) Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições: Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa; 97

98 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737) Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições: Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos. 98

99 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CP V ARI - RS CIMENTO de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL RESISTENTE A SULFATOS NBR 5733 Resíduo na # 200 < 6 % Superfície específica Blaine > 300 (m²/kg) Tempo de pega mínimo 1h Expansibilidade a quente < 5 mm Resíduo insolúvel < 1,0 % Perda ao fogo < 4,5 % SO 3 < 3,5 Dióxido de carbono CO 2 < 3,0 % Óxido de magnésio MgO (%) < 6,5% Resistências 1d > 14 MPa 3d > 24 MPa 7d > 34 MPa 99

100 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) (NBR 13116) Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC. Geram até 260 J/g aos 3 dias e até 300 J/g aos 7 dias de hidratação Podem ser qualquer um dos tipos básicos. Ex: CP III-32 BC ou CP IV-32 BC Ensaio NBR 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. 100

101 Cimento Portland Branco (CPB) Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco NBR /93 101

102 Cimento Portland Branco (CPB) Difere do Portland comum pelo fato de apresentar reduzido teor de Fe 2 O 3. CPB - 0,2 a 0,80% de Fe 2 O 3 CP - 2 a 3,5% de Fe 2 O 3 102

103 Cimento Portland Branco (CPB) Aplicação: Fabricação do cimento Portland Colorido (branco + pigmentos) em rejuntamentos, em granilites e já como mármores artificiais. 103

104 Cimento Portland Branco (CPB) Concreto de CPB fck 50 MPa - Ponte Irineu Bornhausen - Brusque - SC 104

105 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: Reservas - Calcário: Muito amplas; Duração

106 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: Consumo de Energia: 90% - energia térmica gerada por combustível q Secagem; q Aquecimento; q Calcinação das matérias primas. Representa 25% do custo de produção 106

107 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: Consumo de Energia: 10% - energia elétrica q 25% moagem das matérias-primas; q 40 % do clínquer q 20 % operações do forno e resfriador Representa 50% do custo de produção 107

108 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: CO 2 Efeito estufa: Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer; Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO 2 Calcinação Calcário MUITO CO 2 Ø (CaCO 3 + calor -> CaO + CO 2 ) Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO 2 ; 108

109 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: CO 2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer; Indústria do cimento mais de 7% da emissão de CO 2 mundial. 109

110 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: Adição para cimento: Adições reduzem % de clínquer; Ø Minimizam emissões de CO 2 por kg de cimento; Resíduos industriais que iriam para aterros; Ø Cinzas Volantes CP IV 40% Cinzas Volantes; Ø Escórias de alto forno CP III 70% Escória; Substituição por materiais que emitem menos CO 2 Ø Fíler carbonático CP II F 10 % Fíler. 110

111 CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental: Emissões de CO 2 por tipo de cimento: Tipo Adição kg CO 2 /tonelada CP II F 10 % Fíler 820 CP II Z 24 % Pozolana + Fíler 700 CP II E 40% Escória + Fíler 580 CP III 75 % Escória 290 CP IV Cinzas Volantes 530 CP V 5 % Fíler

112 CAL HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado. Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC É um aglomerante hidráulico Características inferiores, em geral, que o Cimento Portland 112

113 CAL HIDRÁULICA Grau de hidraulicidade: Componentes argilosos CaO SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 CaO + MgO ou SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 CaO 113

114 CAL HIDRÁULICA Grau de hidraulicidade: Eminentemente hidráulica Hidráulica propriamente dita 114

115 CAL HIDRÁULICA Utilizações: - Argamassas de assentamento ou revestimento - Para a produção de blocos - Substituto do filer em pavimentos betuminosos 115

116 CIMENTO NATURAL Resulta do cozimento de calcários argilosos (teor argila %), não apresenta cal livre. A cal hidráulica apresenta cal livre. 116

117 CIMENTO NATURAL Tipos: De pega rápida - (cimento Romano) - Cozimento temper. < 1000 o C; De pega lenta - Cozimento a 1450 o C; De pega semi-lenta - intermediário entre os 2 anteriores. 117

118 CIMENTO NATURAL A rapidez da pega dos cimentos Romanos é atribuída a presença do teor mais elevado de aluminato de cálcio. Resistência dos cimentos naturais é baixa, (50% do CP), devido a composição do calcário não uniforme. 118

119 CIMENTO NATURAL Romanos desenvolveram um cimento altamente durável. Combinação de cal com "pozolana", (cinza vulcânica na zona de Pozzuoli, junto a Nápoles e ao Monte Vesúvio), permitia obter um cimento que oferecia maior resistência à ação da água. 119

120 CIMENTO NATURAL Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com argamassa de cimento pozolânico. 120

121 CIMENTO NATURAL Pantheon (Roma) d.c Paredes cilíndricas e cúpula (43,3 m diâmetro) em concreto maciço 10 MPa. Concreto maciço com cimento pozolânico. Na cúpula foram utilizados agregados leves (pedra pome). 121

122 CIMENTO NATURAL Na França e na Alemanha é empregado em condutos (esgotos, água, vedação de fugas e veios de água); nos EUA é empregado em pavimentação de estradas de rodagem. No Brasil não é empregado e nem fabricado. Sofre pequena retração, bom para argamassas e pastas

123 CIMENTO NATURAL x Cimento Portland (R. W. Lesley; J. B. Lober, and G. S. Bartlett, History of the Portland Cement Industry, International Trade Press, Chicago, 1924.) 123

124 Produção CIMENTO ALUMINOSO É um aglomerante hidráulico!!! Fundição de calcário (CaCO 3 ) e bauxita (Al 2 O 3 ), (teor bauxíta > 30%) moída misturadas, em fornos de alta temperatura, resfriado, britado e moído. 124

125 CIMENTO ALUMINOSO Características: Cura rápida - em 24 h resistência superiores a 45 MPa; Aglomerante de preço elevado; Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação; Não desprende cal livre, (CP desprende ± 20%); Alta resistência ao calor dos concretos/argamassas até 1200ºC; Alta resistência a abrasão e corrosão; Endurecimento normal em temperaturas baixas. 125

126 APLICAÇÕES: Concretos refratários; CIMENTO ALUMINOSO Rápida cura e altas resistências iniciais e finais; Pisos p/ usar após 6 horas; Chumbamentos; Reparo em cabeça de protenção, 24 h pode protender, (CP=7 dias); Concretagens junto ao mar p/ aproveitar maré baixa; Pré-moldados para uso imediato; Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários. 126

127 CIMENTO ALUMINOSO Alta resistência química p/ proteção de tubos para esgoto Pisos industriais Rápido endurecimento e cura (6 h) 127

128 CIMENTO ALUMINOSO Endurece em baixas temperaturas. Concreto em fundações de base francesa na Antártida Suporta altas temperaturas. Concreto em instalações de siderurgia 128

129 Materiais de Construção AGLOMERANTES Referências bibliográficas: Apostilas USP Aglomerantes CONCRETE, Microstucture,Properties and Materials,, P. Kumar Metha e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006 Cia. Cimento Itambé Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim 129