AULA 4 AGLOMERANTES. Disciplina: Materiais de Construção I Professora: Dra. Carmeane Effting. 1 o semestre 2014

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1 AULA 4 AGLOMERANTES Disciplina: Materiais de Construção I Professora: Dra. Carmeane Effting 1 o semestre 2014 Centro de Ciências Tecnológicas Departamento de Engenharia Civil

2 AGLOMERANTES São materiais ligantes, geralmente pulverulentos, cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado.

3 AGLOMERANTES São principalmente substâncias minerais que geralmente misturados a água ou por aquecimento, formam uma pasta que endurece por processos físico-químicos, fazendo aderir entre si os componentes de uma argamassa ou de um concreto.

4 Argamassas e concretos: Misturas homogêneas entre aglomerantes e materiais inertes. Cales, gessos e os cimentos, são os produtos mais empregados para assentamento de alvenarias, execução de revestimentos e de peças estruturais.

5 AGLOMERANTES CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PRINCÍPIO ATIVO: AÉREOS: São aglomerantes que endurecem pela ação química do CO 2 do ar, como por exemplo a cal aérea. HIDRÁULICOS: São aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água, como, por exemplo o cimento.

6 AGLOMERANTES Principais materiais utilizados na construção civil como aglomerantes: Cimento Portland Asfalto Cal Gesso

7 CIMENTO PORTLAND É o produto obtido pela pulverização de clínquer e de adições que distinguem os diversos tipos existentes, conferindo diferentes propriedades mecânicas e químicas a cada um.

8 CLÍNQUER É o principal item na composição de cimentos Portland. A produção do clínquer é o núcleo do processo de fabricação do cimento, onde é misturado: Pedra calcária - cal (CaCO 3 ) Argila sílica (SiO 2 ) correspondem a 95% alumina(al 2 O 3 ) óxido de ferro(fe 2 O 3 ) Mistura também certa proporção de magnésia (MgO), anidrido sulfúrico (SO 3 ) para retardar o tempo de pega, óxido de sódio (Na 2 O), óxido de potássio (K 2 O), óxido de titânio (TiO 2 ) e outras substâncias de menor importância. Essa mistura é submetida à ação do calor no forno produtor do cimento (1500º C), que resulta na formação do clínquer.

9 Principais compostos químicos do clínquer: Silicato Tricálcico: C 3 S Silicato Dicálcico: C 2 S Aluminato Tricálcico: C 3 A Ferroaluminato Tetracálcico: C 4 AF

10 Compostos Químicos do cimento Portland Resistência Calor de Hidratação Pega Silicato Tricálcico C 3 S Maior responsável pela resistência em todas as idades Maior responsável pelo calor de hidratação Segundo responsável pelo tempo de pega. Silicato Dicálcico C 2 S Responsável pelo ganho de resistência em um ano ou mais. Segundo responsável no processo de liberação de calor. Hidrata lentamente. Aluminato Tricálcico C 3 A Responsável pela resistência especialmente no primeiro dia Pouco contribui. Maior responsável pela rapidez de pega Ferroaluminato Tetracálcico C 4 AF Nada contribui para resistência. Pouco contribui. Hidrata lentamente.

11 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND DENSIDADE O valor da densidade é usado para cálculos de consumo do produto. A densidade absoluta do cimento Portland é usualmente considerada 3,15. sem vazios Nas compactações usuais de armazenamento e manuseio do produto, a densidade aparente é da ordem de 1,5. Massa unitária -com vazios

12 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND FINURA É relacionada com o tamanho dos grãos do produto. A finura é o fator que governa a velocidade da reação da hidratação. O aumento da finura: > resistência > impermeabilidade > trabalhabilidade > coesão dos concretos < exsudação

13 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND ÍNDICE DE FINURA O índice de finura exigido por norma (NBR 11579) é a quantidade de material que pode ficar retido após o peneiramento na peneira malha 200 (0,075 mm), esse valor é de no máximo 12%. O cimento fabricado atualmente tem um elevado índice de finura cerca de 2 a 3%, pois o mercado exige um cimento que se hidrate rapidamente.

14 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND PEGA Pega é a perda de fluidez da pasta. Início de pega: é o período inicial de solidificação da pasta. Esse fenômeno é caracterizado pelo aumento brusco da viscosidade e pela elevação da temperatura da pasta. Fim de pega: é quando a pasta se solidifica completamente, não significando, entretanto, que ela tenha adquirido toda sua resistência, o que só será conseguido após anos.

15 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND A determinação dos tempos de início e de fim de pega do aglomerante são importantes, pois através deles pode-se ter idéia do tempo disponível para trabalhar, transportar, lançar e adensar argamassas e concretos, regá-los para execução da cura, bem como transitar sobre a peça. Com relação ao tempo de início de pega os cimentos brasileiros se classificam em: cimentos de pega normal tempo > 60 minutos cimentos de pega semi-rápida 30 min < tempo < 60 min cimentos de pega rápida tempo < 30 minutos

16 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND EXSUDAÇÃO É um fenômeno de segregação que ocorre nas pastas de cimento. Os grãos de cimento, sendo mais pesados que a água que os envolve, são forçados, por gravidade, a uma sedimentação. Resulta dessa tendência de movimentação dos grãos para baixo um afloramento do excesso de água.

17 PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND RESISTÊNCIA Determina a capacidade resistente do material ao diversos tipos de esforços. CP II Z 32 aos 28 dias 32MPa CPV ARI 4 DIAS 34 MPa A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela ruptura à compressão do corpos-de-prova realizados com argamassa.

18 PROPRIEDADES QUÍMICAS DO CIMENTO PORTLAND Estão diretamente ligadas ao processo de endurecimento por hidratação. CALOR DE HIDRATAÇÃO Representa o calor gerado pela reação exotérmica de hidratação do cimento.

19 PROPRIEDADES QUÍMICAS DO CIMENTO PORTLAND ESTABILIDADE VOLUMÉTRICA A estabilidade do cimento está ligada à possibilidade de ocorrer reações adversas. Pode ocorrer reação posterior ao endurecimento da argamassa ou concreto, pela hidratação tardia do cálcio e magnésia, presentes no cimento hidratado. Essa reação retrata a variação de volume do cimento, causando prejudiciais fissuras.

20 Classificação do CIMENTO PORTLAND

21 Gesso ou Sulfato de Cálcio Em todos os tipo de cimento é acrescentado cerca de 3% de gesso. O gesso atua como um retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento.

22 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND COMUM CP I E CP I-S Tipo de Cimento Portland COMUM Clínquer Sigla + Sulfato de Cálcio CP I 100 Composição (% em massa) Escória Material Granulada de Pozolânico (Z) Alto Forno (E) Material Carbonático (F) CP I-S Norma Brasileira NBR 5732 MATERIAL CARBONÁTICO (calcário): rochas moídas que apresentam em sua composição carbonato de cálcio. É empregado como elemento de preenchimento e age como lubrificante, tornando o material mais plástico. APLICAÇÃO: cimento de uso geral em locais sem exposição as águas sulfatadas. indicado para o uso em construções que não apresentem ambientes desfavoráveis como exposição à águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou qualquer outro meio com presença de sulfatos (águas sulfatadas).

23 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND COMPOSTO CP II Tipo de Cimento Portland COMPOSTO Sigla Clínquer + Sulfato de Cálcio Composição (% em massa) Escória Granulada de Alto Forno (E) Material Pozolânico (Z) Cimento Composto (clínquer +gesso) + adição de outro material Material Carbonático (F) CP II-E CP II-Z CP II-F Norma Brasileira NBR Escória granulada de alto forno propriedade de baixo calor de hidratação Recomendação: estruturas que exijam um desprendimento de calor lento. Material Pozolânico propriedade de menor permeabilidade Recomendação: ideal para obras subterrâneas, presença de água inclusive marítima. Material carbonático Recomendação: desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento.

24 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO CP III Tipo de Cimento Portland ALTO- FORNO Sigla Clínquer + Sulfato de Cálcio Composição (% em massa) Escória Granulada de Alto Forno (E) Material Pozolânico (Z) Material Carbonático (F) Norma Brasileira CP III NBR 5735 ESCÓRIA GRANULADA DE ALTO-FORNO: Resíduo da produção de ferro nas indústrias siderúrgicas. Propriedades: baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade. APLICAÇÃO: Obras de grande porte (concreto massa) e agressividade (barragens, fundações de máquinas, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos, efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos).

25 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO CP IV Tipo de Cimento Portland Sigla Clínquer + Sulfato de Cálcio Composição (% em massa) Escória Granulada de Alto Forno (E) Material Pozolânico (Z) Material Carbonático (F) Norma Brasileira POZOLÂNICO CP IV NBR 5736 POZOLANA: originalmente são argilas contendo cinzas vulcânicas, podendo ser usado cinzas volantes (combustão do carvão mineral) ou cinzas de origem vegetal (casca de arroz, palha de cana). Alta impermeabilidade e durabilidade. APLICAÇÃO: especialmente indicada para obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos.

26 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL CP V Tipo de Cimento Portland ALTA RESISTENCIA INICIAL Sigla Clínquer + Sulfato de Cálcio Composição (% em massa) Escória Granulada de Alto Forno (E) Material Pozolânico (Z) Material Carbonático (F) Norma Brasileira CP V-ARI NBR 5733 Não contém adições, porém o processo de dosagem e produção do clínquer é diferenciado (moagem mais fina) Alta resistência inicial do concreto (pode atingir 26 MPa de resistência a compressão em apenas 1 dia de idade) APLICAÇÃO: Indústria de pré-moldado, onde a desforma precisa ser rápida.

27 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND BRANCO CPB Tipo de Cimento Portland BRANCO ESTRUTURAL BRANCO NÃO ESTRUTURAL Sigla Clínquer + Sulfato de Cálcio Composição (% em massa) Escória Granulada de Alto Forno (E) Material Pozolânico (Z) Material Carbonático (F) CPB CPB Norma Brasileira NBR A cor branca é obtida a partir de matérias-primas com baixos teores de óxido de ferro e manganês, em condições especiais durante a fabricação, tais como resfriamento e moagem do produto. Aplicações: Estrutural: Em concretos brancos para fins arquitetônicos. Não estrutural: Em rejuntamento de azulejos e em aplicações não estruturais.

28 Aplicações Diversas para os vários tipos de Cimentos Centro de Ciências Tecnológicas Departamento de Engenharia Civil

29 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto armado Resistência de projeto I, II, III, IV Marginal do Rio Pinheiros/SP

30 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto para desforma rápida (sem cura térmica) Endurecimento rápido V, I, II Concreto para desforma rápida (com cura térmica) Endurecimento rápido I, II, III, IV Sede da Açovisa,Guarulhos /SP Pilares pré-moldados- Estaleiro Navship/SC

31 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto massa Baixo calor de hidratação III, IV, BC Barragem de Tucurui /PA

32 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Pavimento de concreto Pequena retração I, II, III, IV, V Ponte Rio Niteroi Rodoanel Sul

33 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Pisos industriais de concreto Resistência à abrasão I, II, III, IV, V

34 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto com agregados reativos Prevenção da reação álcali-agregado(raa) IV, III Bloco de fundação de edifícios residenciais da cidade de Recife/PE com fissuras devido à RAA

35 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Obras marítimas Resistência a sulfatos RS, III, IV Plataforma, Mar do Norte Porto de Pecem /CE

36 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Solo-cimento Aglomerante I, II, III, IV Casa com parede monolítica de solo-cimento Casa com tijolos de solo-cimento

37 Aplicações Aplicações Diversas Propriedade Desejada Tipo de Cimento Cimento queimado Estética Todos

38 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Artefatos de concreto Resistência I, II, III, IV,V Branco estrutural

39 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de rejuntamento de azulejos e ladrinhos Estética (cor branca) Branco

40 Aplicações Aplicações Propriedade Desejada DiversasTipo de Cimento Argamassa de chapiscos Aderência I, II

41 Aplicações Aplicações Diversas Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de revestimento e assentamento de tijolos e blocos Pequena retração, retenção de água e plasticidade I, II, III, IV

42 Aplicações Diversas Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estrutural Baha i Temple, Chicago Lotus Temple, New Delhi

43 Aplicações Aplicações Diversas Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estrutural Ponte Estaiada em Concreto Branco Brusque, SC Museu da Fundação Iberê Camargo,Porto Alegre

44 Uso vantajoso dos cimentos Cimentos CP I e CP II Aplicação geral, quando propriedades especiais não são requeridas Cimentos CP III e CP IV obras de concreto-massa como barragens e peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares etc. obras em contato com ambientes agressivos por sulfatos, terrenos salinos, etc. tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais

45 Uso vantajoso dos cimentos Cimentos CP III e CP IV concretos com agregados reativos pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras obras em zonas costeiras ou em água do mar pavimentação de estradas e pistas de aeroportos etc.

46 PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Etapas 1. Extração da matériaprima (calcário e argila) 2. Britagem da matériaprima rochosa 3. Dosagem e moagem da mistura crua (moinho de bolas) 4. Homogeneização (farinha crua) 5. Clinquerização (1450 o C) 6. Resfriamento 7. Adições finais e moagem 8. Ensacamento

47 Como é produzido o cimento? D-pYFTM