HIDRATAÇÃO. Hidratação e microestrutura
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- Marcela Macedo Carvalhal
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1 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Cimento endurecimento lento Principalmente por causa da belite Por isso, NUNCA se considera que as reacções se completaram, mas sim que se atingiu 1 determinado grau de HIDRATAÇÃO T > velocidade de reacção > T < velocidade de reacção < anula-se para T -10ºC Processo na interface sólido / líquido hidratação do cimento microestrutura Resultam produtos com: estrutura complexa 1 superfície específica elevada
2 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura 2
3 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura 3
4 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura 4
5 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura 5
6 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação 0 min 10 min 10 h 6
7 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação (cont.) 18 h 1-3 d 7
8 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação (cont.) 14 d anos 8
9 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Constituição da pasta de cimento endurecida resíduo de cimento seco no centro dos grãos originais cristais de hidróxido de cálcio poros capilares compostos hidratados - silicatos de cálcio - aluminatos de cálcio - sulfaluminatos - ferrite φ (médio) nm material coloidal Superfície específica x > cimento GEL poros do gel φ - poucos nm 9
10 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Rede porosa da pasta de cimento de 1 betão macroporos poros capilares Resultam: da granulometria do ar misturado durante a amassadura que não se libertou poros do gel ou microporos 10
11 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Calor de hidratação dos componentes Calor de hidratação completa calores de hidratação completa de cada um dos componentes principais do cimento Calor de hidratação inicial Importante nas betonagens, de 1 só vez, de peças com as 3 dimensões > 1 2 m (exemplo barragens) 11
12 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Calor de hidratação dos componentes Calor de hidratação inicial Importante nas betonagens, de 1 só vez, de peças com as 3 dimensões > 1 2 m (exemplo barragens) INÍCIO Velocidade de saída do calor < taxa de libertação do calor de hidratação taxa de libertação do calor de hidratação diminui com o tempo massa de betão aquece massa de betão arrefece C 3 A e C 3 S hidratam + rapidamente Gradientes de temperatura >>> FISSURAÇÃO DO BETÃO < % calor inicial < Finura > > superfície específica reacções + rápidas > calor de hidratação inicial Fases + avançadas calor de hidratação não depende da finura 12
13 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Calor de hidratação dos componentes Influência na libertação de calor da % de C 3 A da % de C 3 S Redução do calor de hidratação usar cimento com % < de C 3 A e C 3 S usar cimento menos moído reduzir a dosagem de cimento na composição do betão 13
14 LIGANTES HIDRÓFILOS HIDRATAÇÃO Resistência dos componentes hidratados CIMENTOS 80 Contribuição de cada 1 dos compostos hidratados para a resistência do betão Elevada superfície específica das partículas de gel CSH 360 Responsável pela RESISTÊNCIA do cimento após a presa 14
15 LIGANTES HIDRÓFILOS HIDRATAÇÃO A água no cimento hidratado CIMENTOS Classificação da água de acordo com a dificuldade em se libertar para o exterior Quimicamente combinada Zeolítica ou intersticial (fisicamente) adsorvida Água de hidratação do cimento Não se liberta durante o processo de secagem Ligada à rede cristalina; interpõe-se entre as lamelas do gel Entrada ou saída não altera a estrutura nem as propriedades cristalinas Saída retracção (aproximação das lamelas) Saída reversível Capilar Vapor de água Livre Atraída por forças de Van der Waals para a superfície dos cristais HR < 30% - parte da água perde-se % significativa de retracção 15
16 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO A água no cimento hidratado Quimicamente combinada Zeolítica ou intersticial (fisicamente) adsorvida Capilar Classificação da água de acordo com a dificuldade em se libertar para o exterior Existe nos capilares É livre da acção das forças de adsorção % varia com HRatm e com o φ do capilar Entrada e saída reversíveis Vapor de água Livre Preenche parte dos poros maiores em conjunto com água Livre de se evaporar durante o endurecimento Água: Evaporável 16 Não evaporável
17 LIGANTES HIDRÓFILOS HIDRATAÇÃO Resistência química CIMENTOS C 2 S e C 4 AF > contribuição para a resistência química C 3 S > contribuição para a tensão de rotura > contribuição para o calor de hidratação (% C 3 S > 2-4 x C 3 A) 17
18 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Resistência química Presença de C 3 A no cimento indesejável Pode originar a desintegração do betão Devido à expansão resultante da formação do sulfoaluminato de cálcio Cimento Portland com >>> resistência química % <<< de C 3 A C 3 A fundamental para atingir a fase líquida da cozedura do clínquer Caso contrário, reacção mto + demorada e incompleta C 3 A indesejável no cimento C 3 A fundamental para um fabrico económico 18
19 LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Resistência química C 3 S não existia nos cimentos antes do Portland Responsável pelas elevadas tensões de rotura pelo betão armado e pré-esforçado (ph = 12 aço sem corrosão) Pode causar destruição do cimento Adição de pozolana escória granulada de alto forno, etc. Formação de sulfoaluminato de cálcio expansivo silicatos alcalinos expansivos 19 Diminuem o risco de expansão do betão
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