Materiais de Construção ( TC-030)

Transcrição

1 Ministério da Educação Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Construção Civil Materiais de Construção ( TC-030) AGLOMERANTES Prof. José de Almendra Freitas Jr. freitasjose@terra.com.br Versão 2013

2 DEFINIÇÃO AGLOMERANTES São 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

3 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER: Quimicamente ativos: Endurecem devido a reações químicas. Aéreos Necessitam da presença do ar para endurecer; Hidráulicos AGLOMERANTES Não necessitam da presença do ar para endurecer; Hidráulicos simples; Hidráulicos compostos; Hidráulicos mistos; Hidráulicos com adições.

4 CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA: AGLOMERANTES AÉREOS: Depois de endurecidos, não resistem bem quando imersos na água. Devem ser usados apenas em contato com o ar. Ex.: Cal aérea, a Gesso de Paris. AGLOMERANTES AGLOMERANTES HIDRÁULICOS: Depois de endurecidos, resistem bem a água. O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água (reação de hidratação). Ex.: Cal hidráulica, Cimento aluminoso, Cimento Portland.

5 AGLOMERANTES CLASSIFICAÇÃO AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES: Um único produto aglomerante, não tendo mistura. Ex.: Cimento Portland (CP), Cimento aluminoso, Gesso hidráulico ulico, Cal hidráulica ulica.

6 AGLOMERANTES CLASSIFICAÇÃO AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COMPOSTOS: Misturas de um aglomerante simples com subprodutos industriais ou produtos naturais de baixo custo. Ex.: CP IV - mistura de cimento Portland com pozolana CP III - mistura de cimento Portland e escória CP II F - mistura de cimento Portland e pó de calcário

7 AGLOMERANTES CLASSIFICAÇÃO AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS: Mistura de dois aglomerantes simples. Ex.: Cimento de Grappiers - Subproduto fabricação da cal hidráulica Mistura de CP com cimento aluminoso - tem pega muito rápida.

8 AGLOMERANTES CLASSIFICAÇÃO AGLOMERANTES HIDRÁULICOS: 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.

9 AGLOMERANTES TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA Definições: Pega - período inicial de solidificação pasta Início de pega Momento que a pasta começa a endurecer Fim de pega - Momento que a pasta já está completamente sólida Endurecimento Período de tempo em que o material ganha resistência, mesmo após o final de pega.

10 AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA APARELHO DE VICAT Luis J. Vicat, Ensaios (MB-3433, NM 43) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (MB-3434) - Determinação dos Tempos de Pega

11 APARELHO DE VICAT AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA Início de pega = tempo até que a agulha de Vicat penetre na pasta (4+1)mm da base Agulha p/ Final de pega escala Agulha p/ Início de pega Final de pega = tempo até que acessório anular não provoque nenhuma marca amostra = 500 g de cimento e água = pasta consistência normal, NM43 Agulha com acessório anular para verificação do final de pega (José A. A. Freitas Jr.) Jr.) Define-se os tempos de pega como o intervalo de tempo transcorrido desde a adição de água ao cimento

12 AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA Classificação (AFNOR): AGLOMERANTES De pega rápida De pega semi-lenta De pega lenta TEMPO DE INÍCIO DE PEGA Menos de 8 minutos De 8 a 30 minutos De 30 minutos a 6 horas EXEMPLO Gesso de Paris Cimento Romano Alguns cimentos naturais Cimento Portland Cimento aluminoso Cimento pozolânico Cimento metalúrgico Cal aérea O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega.

13 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 Cimento Portland Cal hidratada Gesso MASSA ESPECÍFICA (t/m 3, kg/l ou g/cm 3 ) 3,00 a 3,15 2,25 a 2,30 2,55 a 2,60 MASSA UNITÁRIA (t/m 3, kg/l ou g/cm 3 ) 1,42 0,48 a 0,64 0,65 a 0,80

14 MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA: Massa Específica: NBR NM 23 Massa específica de materiais em pó é determinada utilizando o frasco de Le Châtelier e balança de precisão. Balança ME = Massa / volume real Frasco de Le Châtelier Henry Le Châtelier,

15 SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Superfície Específica: SE SE = áreas dos grãos / MU 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 Cimento Portland Cal hidráulica Sílica ativa SUPERFÍCIE ESPECÍFICA (m 2 /kg) 240 a

16 SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro Blaine NBR NM 76 Caracteriza a finura, Quanto maior o valor do Blaine, mais fino é o pó do 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 3 K ε t S = ρ (1 ε ) 0, 1η ITAMBÉ Roger L. Blaine,

17 SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro Blaine Amostra (F.Bauer) Entrada de ar Fluido 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

18 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

19 CAL = Cal Aérea É um aglomerante aéreo a É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão (cerca de 900 o C). Rocha Calcária Etapas da cal: a) Calcinação ar CaCO 3 + calor CaO + CO 2 (900 o C) CaCO 3 = Carbonato de Cálcio CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva Alterações físicas: 44 % do peso Perde 12 a 20 % do volume

20 CAL = Cal Aérea Etapas da cal: É um aglomerante aéreo a b) Extinção da cal CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + calor Muitíssimo Ca(OH) 2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio Alteração física: Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos. O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.

21 CAL = Cal Aérea Etapas da cal: c) Endurecimento ou recarbonatação ar Ca(OH) 2 + CO 2 ar CaCO 3 + H 2 O Ca(OH) 2 = hidróxido de cálcio CaCO 3 = carbonato de cálcio

22 CAL = Cal Aérea DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado CaO CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação Ca(OH) 2

23 CAL = Cal Aérea Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante: 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 CaCO 3.MgCO 3

24 CAL = Cal Aérea Rendimento -> 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.

25 PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR Mina de calcário Britagem do calcário C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared Separação do material menor Forno de barranco

26 PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR Forno de barranco Queima de serragem (alunos: J. de Camargo, J. Lima Neto, M. Costantin Filho, R. Scheidt, Silvio Almeida Cintra) Peneiramento da cal Estoque

27 CALCINAÇÃO DA CAL: CaO Forno intermitente simples a lenha ou carvão Forno de barranco (Freitas Jr., J.) (Freitas Jr., J.)

28 CALCINAÇÃO DA CAL: CaO Forno vertical contínuo Tempo de operação: 36 horas

29 Exigências químicas: CAL VIRGEM CV CaO Anidrido carbônico (CO 2 ) Água combinada 2) Compostos Fábrica Depósito ou obra Óxidos totais na base não volátil (CaO total + MgO total ) 1) Fábrica Depósito ou obra 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: CV-E 6,0% 8,0% 90,0% 3,0% 3,6% Água combinada = % perda ao fogo - % CO 2 CV-C 12,0% 15,0% 88,0% 3,5% 4,0% CV-P 12,0% 15,0% 88,0% 3,0% 3,6%

30 HIDRATAÇÃO DA CAL Ca(OH) 2 Cal em final de hidratação em caixa de madeira, típica de obra. Industrias: Equipamento vertical para hidratação de cal.

31 HIDRATAÇÃO DA CAL Ca(OH) 2 Fluxograma da fabricação da cal hidratada: Cal virgem como matéria-prima, hidratação, classificação granulométrica, moagem e estoque de cal hidratada. Hidratadores horizontais

32 CAL HIDRATADA CH Ca(OH) 2 Exigências químicas NBR 7175: CH I CH II CH III Anidrido carbônico CO 2 na fábrica 5% 5% 13% Anidrido carbônico CO 2 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 % 15% 15% Estabilidade Ausência de cavidades ou protuberâncias Ausência de cavidades ou protuberâncias Ausência de cavidades ou protuberâncias Retenção de água 80% 80% 70% Plasticidade Incorporação de areia 2,5 2,5 2,2

33 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).

34 CAL Adulteração da cal: Impurezas: Partículas de carvão - riscos pretos Contaminação por calcário Partículas de sílica Núcleos duros de CV na CH = vesículas (Prof. Mércia Barros) (Aulas USP) Dissolução em HCl (20%) (Aulas USP)

35 CAL Impacto Ambiental: Reservas: Calcário: Muito amplas. Energia: Óleo combustível; Madeira; Bagaço de cana; Forno descontínuo: 2 kcal/g Forno contínuo: 0,9 kcal/g

36 CAL Impacto Ambiental: CO 2 Efeito estufa: Descarbonatação: p/ uma tonelada de CaCO kg CaO 440 kg CO 2 - Reabsorvido na recarbonatação Massa de CO 2 = 80% da massa de CaO Combustível: 1 tonelada de CaO gera 300 Kg de CO 2 - Forno contínuo 640 kg de CO 2 Forno descontínuo

37 CAL Usos em argamassas: Areia + cal hidratado + cimento Portland + água: Assentamento de blocos ou tijolos cerâmicos Chapisco; Assentamento Chapisco Aumenta aderência do substrato com o emboço

38 CAL Usos em argamassas: Areia + cal hidratado + cimento Portland + água: Revestimento bruto - emboço; Preparo em obra Aplicação manual

39 CAL Usos em argamassas: Areia + cal hidratado + cimento Portland + água: Revestimento bruto = emboço; Alisamento com réguar Revestimento convencional de uma alvenaria

40 CAL Usos em argamassas: Cal hidratado + água: Revestimento fino reboco (calfino) Preparo da pasta de cal com água Aplicação de calfino

41 GESSO ou GESSO DE PARIS Produto da desidratação parcial da gipsita - (CaSO 4. 2H 2 0) É um aglomerante aéreoa reo,, não suporta contato com a água após s endurecido. 2(CaSO 4. 2H 2 O) + calor 2(CaSO 4.1/2 H 2 O) + 3H 2 O 190 o C hemidrato CaSO 4 CaSO 4 H 2 O Edurecimento do gesso: Gesso de Estucador Gesso Rápido Gesso de Paris 2(CaSO 4.1/2 H 2 O) + 3H 2 O 2(CaSO 4.2H 2 O) gipsita Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19 Usual >0,45 para dar trabalhabilidade à pasta 16% da massa da gipsita

42 GESSO ou GESSO DE PARIS Gipsita CaSO 4. 2H 2 O Uso na medicina Estrutura cristalina Construção civil

43 GESSO ou GESSO DE PARIS Prosseguindo o aquecimento além dos C: C anidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade ao ar, transformando-se em hemidrato C anidrita insolúvel - praticamente inerte, endurecendo lentamente quando em contato com água a C GESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a 14 h, também chamado GESSO LENTO ou GESSO HIDRÁULICO, resistência 100% superior ao gesso de Paris.

44 GESSO no BRASIL Extração da gipsita Britagem da Gipsita Jazidas de Gipsita

45 GESSO ou GESSO DE PARIS Linha para produção de gesso em pó Três sistemas: Trituração Britador de mandíbulas, rolos ou de impactos; Moinho de martelos. Calcinação 200 o C (Calcinar depois de moer ou moer depois de calcinar?) Fornos contínuos ou descontínuos; Moagem Moinho Raymond, vertical ou de cone; Equipamento de graduação.

46 GESSO ou GESSO DE PARIS Tipos de fornos Forno tipo panela (em extinção) Panelões de aço circulares, abertos, com grande diâmetro e pequena altura. Normalmente assentados sobre uma fornalha de alvenaria, utilizam lenha para combustão. Pás agitadoras homogeneízam a calcinação e os controles de temperatura e tempo de residência do material no forno são realizados empiricamente, através da observação visual.

47 GESSO ou GESSO DE PARIS Tipos de fornos Forno Tipo Marmita Panelões fechados (cubas), onde o calor gerado na parte inferior é conseguido com a queima de óleo BPF ou lenha. A temperatura pode ser controlada através de pirômetros. Um sistema de palhetas internas, na cuba, garante a homogeneidade do material.

48 GESSO ou GESSO DE PARIS Tipos de fornos Forno Tipo Rotativo Tubo giratório de aço, revestido internamente com material refratário, de grande extensão e pequena inclinação. 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 o tempo de residência é controlado pela velocidade de rotação do tubo.

49 GESSO ou GESSO DE PARIS Tipos de fornos Forno Tipo Marmita Giratório rio Tubo giratório de aço, com interior revestido com material refratário. Extensão depende do volume de produção. Operação intermitente. O minério moído não entra em contato direto com a chama. Podem ser controlados por computadores ou operados empiricamente. Podem ter controle de tempo, temperatura, perda de massa e controlar a pressão interna.

50 GESSO ou GESSO DE PARIS (Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) Temperatura de calcinação Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.

51 GESSO ou GESSO DE PARIS Maior quantidade de água de amassamento reduz a resistência. Usual 45% da massa de gesso em água para dar trabalhabilidade à pasta Resistências médias à compressão em corpos-de-prova secos e saturados de gesso de paris, conservados 28 dias em ar seco. (Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) Também a absorção de água pelo gesso já endurecido reduz a resistência. Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19

52 GESSO ou GESSO DE PARIS Calor de hidratação (Aulas USP)

53 GESSO ou GESSO DE PARIS Tempo de pega

54 GESSO no BRASIL Pólo gesseiro PE: 94% da produção Jazidas de Gipsita km frete p/ regiões SE e Sul

55 GESSO ou GESSO DE PARIS Propriedades: Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso - 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)

56 GESSO ou GESSO DE PARIS Propriedades: O gesso é atacado bactérias redutoras de sulfato, que utilizam o sulfato como agente oxidante, reduzindo-o a sulfeto; É corrosivo ao aço. Bactérias redutoras de sulfato no gesso

57 GESSO ou GESSO DE PARIS Chapas de gesso acartonado Sistema Drywall

58 GESSO ou GESSO DE PARIS 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 14715:2001, NBR 14716:2001 e NBR 14717:

59 GESSO ou GESSO DE PARIS Chapas de gesso acartonado Drywall (Coutinho,J. S.) Tipos de Chapas cores: Standard (ST) Branca (áreas secas) Resistente à Umidade (RU) Verde Resistente ao Fogo (RF) Rosa 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

60 GESSO ou GESSO DE PARIS Placas de gesso autoportantes (Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari) 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.

61 GESSO ou GESSO DE PARIS Divisórias em blocos

62 GESSO ou GESSO DE PARIS Peças decorativas

63 GESSO ou GESSO DE PARIS Revestimento com pasta de gesso Aplica-se uma única camada de pasta sobre superfícies de interiores, conferindo um aspecto liso, bem acabado e apresenta uma elevada resistência mecânica. (Quinália, E., Tècne julho de 2005)

64 GESSO ou GESSO DE PARIS Impacto Ambiental: Reservas: Muito amplas; Duração... Consumo de Energia: O menor dentre os aglomerantes; CO 2 Efeito estufa : Queima de Combustíveis - 0,15 a 0,20 kcal/g gesso; 1 tonelada de gesso gera 400 Kg de CO 2 Desidratação parcial libera H 2 O.

65 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

66 CAL HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado. Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC Grau de hidraulicidade: componentes argilosos (SiO 2 +Al 2.O 3 +Fe 2 O 3 ) CaO + MgO É um aglomerante hidráulico Características inferiores, em geral, ao Cimento Portland A cal hidráulica apresenta cal livre. ou CaO (SiO 2 +Al 2.O 3 +Fe 2 O 3 ) CaO 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

67 CAL HIDRÁULICA x CIMENTOS A cal hidráulica apresenta muita cal livre. Cimentos bem menos. Aumento da hidraulicidade Aumento resistência mecânica e da impermeabilidade (só cal livre)

68 CAL HIDRÁULICA Utilizações: -Argamassas de assentamento ou revestimento -Para a produção de blocos -Tratamento de solos -Substituto do filer em pavimentos betuminosos Restauração de obra antiga: Coimbra-Portugal cimento amarelo

69 CAL HIDRÁULICA Características e vantagens: Características Químicas Resistência média a compressão a 28 dias > 8MPa Boa relação resistência tração / resistência à compressão Endurecimento lento e retração pouco significativa Módulo de elasticidade baixo Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue Confere resistência mecânica considerável às argamassas em que é usada. Colabora na resistência mecânica das caldas de injeção. Comportamento dúctil Argamassas suaves e sem retração. Baixa fissuração dos rebocos. Adaptação sem fissuras a deformações originadas por oscilações dos suportes ou elementos de construção, ou variações dimensionais por ações térmicas. Contribuição para a construção a recuperar Permite reparar fissuras em paredes de alvenaria sem prejuízo da sua resistência. Boa capacidade resistente de rebocos e alvenarias. Reparação de defeitos estruturais de alvenarias Não introdução de esforços nos suportes. Absorção de esforços provocados por oscilações dos suportes durante um longo período de tempo. Bom aspecto. Conforto visual e táctil. CIMPOR

70 CAL HIDRÁULICA Características e vantagens: Baixo calor de hidratação com liberação lenta CIMPOR Características Químicas: Pega hidráulica Cal livre > 10% Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue Permite o trabalho em zonas e climas úmidos Endurecimento da espessura da argamassa Baixa fissuração dos rebocos e conseqüente impermeabilidade Boa capacidade de relaxação de tensões Compatibilidade das argamassas com os materiais do suporte ou alvenarias Progressão do endurecimento ao longo do tempo por carbonatação Capacidade de autoregeneração Contribuição para a construção a recuperar Rebocos com resistência e coesão mesmo quando aplicados sob condições de umidade desfavoráveis Proteção contra a entrada de umidade pelo exterior Ausência de fissuração Adaptação dos rebocos às deformações naturais das construções antigas As fissuras provocadas por ações em que se ultrapassou a resistência mecânica da argamassa são naturalmente recuperadas

71 CAL HIDRÁULICA Características e vantagens: Características Físicas: Superfície específica > cm 2 /g CIMPOR Retenção de água Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue Argamassas com melhor trabalhabilidade Elevada porosidade das argamassas Caldas de injeção muito fluídas Boa progressão da hidratação mesmo quando aplicadas sobre suportes absorventes. Contribuição para a construção a recuperar Rebocos bem aderentes ao suporte Permeabilidade ao vapor de água Evita eflorescências e umidade ascensional Evita condensações em rebocos interiores Reparação de defeitos estruturais de alvenarias. Disfarce de manchas e vestígios de siluetas. Melhoria da aderência ao suporte. Hidratação adequada.

72 CIMENTO NATURAL Aglomerante hidráulico Resulta do cozimento de calcários argilosos (teor argila %) Não apresenta cal livre. A cal hidráulica apresenta cal livre. Tipos: De pega rápida -(cimento Romano) - Cozimento temperatura < 1000 o C; De pega lenta- Cozimento a 1450 o C; De pega semi-lenta- intermediário entre os 2 anteriores. 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.

73 CIMENTO NATURAL Aglomerante hidráulico 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. Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com argamassa de cimento pozolânico.

74 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

75 Produção: CIMENTO ALUMINOSO É um aglomerante hidráulico Fundição de calcário (CaCO 3 ) e bauxita (Al 2 O 3 ), (teor bauxíta inferior a 30%), moída misturadas, em fornos de alta temperatura, resfriado, britado e moído. 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 %); Produz concretos/argamassas com alta resistência ao calor, até 1200ºC; Alta resistência a abrasão e corrosão; Endurecimento normal em temperaturas baixas.

76 APLICAÇÕES: Concretos refratários; Rápida cura e altas resistências iniciais e finais; Pisos para tráfego após 6 horas; Chumbamentos; CIMENTO ALUMINOSO 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.

77 CIMENTO ALUMINOSO Argamassa centrifugada de alta resistência química para proteção de tubos de esgoto Pisos industriais Rápido endurecimento e cura (6 horas)

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

79 CIMENTO ALUMINOSO Argamassas para assentamento de tijolos refratários em churrasqueiras e lareiras para suportar o calor Cimento aluminoso, apresenta excelentes propriedades a altas temperaturas, estabilidade volumétrica e resistência ao choque térmico.

80 CIMENTO PORTLAND (CP) É um aglomerante hidráulico Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma mistura calcário rio-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.

81 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. 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.

82 CIMENTO PORTLAND (CP) É um aglomerante hidráulico 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

83 CIMENTO PORTLAND (CP) Matérias Primas: Mina de calcário Jazida Rio Bonito ITAMBÉ

84 CIMENTO PORTLAND (CP) Matérias Primas: Mina de argila Britagem do calcário Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)

85 CIMENTO PORTLAND (CP) Homogeneização do calcário: Chegada do calcário britado Saída para moagem Cia Cimento Itambé

86 CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO (1,5 a 3%)

87 CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO PUC - RJ

88 CALCÁRIO AGLOMERANTES CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO CaCO 3 MgO SiO 2 ARGILAS Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Si O 2 VAI P/ SECAGEM E FORNO Moagem da farinha MIN. FERRO Fe 2 O 3 Cia Cim. Rio Branco Votorantin

89 CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO Moinho de rolos para moagem da Vista matéria de dentro prima: do forno ITAMBÉ FORNO

90 CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO VEM DO MOINHO DE FARINHA E SECAGEM FORNO Cia Cim. Rio Branco Votorantin clínquer Vista de dentro do forno clínquer (Coutinho, J. S.; FEUP, 1988) ITAMBÉ VAI P/ MOINHO DE BOLAS

91 CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO ESQUEMA DA SECAGEM, MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO

92 CIMENTO PORTLAND (CP) VEM DOFORNO Silo de estocagem de Clínquer Moinho de bolas clínquer + gesso Cia Cim. Rio Branco Votorantin Cia Cim. Rio Branco Votorantin Silos de armazenagem do clínquer moído Interior do moinho de bolas

93 CIMENTO PORTLAND (CP) Moinho de bolas

94 CIMENTO PORTLAND (CP) Gesso ITAMBÉ ADIÇÃO DE GESSO O gesso (gipsita) é adicionado de 1,5 a 3%, ao clínquer para retardar os efeitos da hidratação prematura do C 3 A. (falsa pega e perda de trabalhabilidade) Moagem Clínquer + Gesso Moinho de bolas ITAMBÉ

95 CIMENTO PORTLAND (CP) Silos de armazenagem do clínquer moído Silos de armazenagem das adições ITAMBÉ Distribuição à granel Ensacadeira automática tica Cia Cim. Rio Branco Votorantin

96 COMPOSTOS DO CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND Clínquer quatro compostos anidros principais 2 silicatos e 2 aluminatos Notação: C - CaO S - SiO 2 A - Al 2 O 3 C 3 S -3CaO.SiO2 - Silicato tri-cálcico C 2 S - 2CaO.SiO2 - Silicato di-cálcico C 3 A - 3CaO.Al2O3 - Aluminato tri-cálcico F - Fe 2 O 3 C 4 AF - 4CaO.Al2O3.Fe2O3 - Ferro Aluminato tetro-calino

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

98 COMPOSTOS DO CLÍNQUER Alita Estrutura de um clínquer de cimento Portland relativamente comum observado ao microscópio ótico: Belita (Donald A. St John, Alan W. Poole and Ian Sims, 1998) Alita (silicato tricálcico): cristais amarelados, de forma aproximadamente hexagonal. Belita (essencialmente silicato bicálcico) cristais, arredondados.

99 COMPOSIÇÃO TÍPICA DE UM CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND 67% CaO (C), 22% SiO 2 (S), 5% Al 2 O 3 (A), 3% Fe 2 O 3 (F) e 3% de outros óxidos. 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): 5-15% Outros compostos em menor quantidade Na 2 O, MnO, K 2 O, magnésio, enxofre, fósforo

100 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 compressão exigidos para 3,7 e 28 dias.

101 HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Estágios: Estagio I: I Em contato com a água ocorre uma rápida dissolução dos grãos do cimento. Sobem as concentrações de álcalis solúveis, Ca 2+, SO 2-4 e íons OH em solução, resultando em um ph de 12 a13. Estagio II: Os íons Ca 2+, SO 2-4 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 trabalhabilidade durante o qual o concreto deve ser lançado e assentado. ( K. Luke)

102 HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Estágios: Estagio III: Durante o Estágio II a concentração de íons Ca 2+ continua a aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos grãos de cimento atrás da barreira. Com a supersaturação de Ca 2+, 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)

103 Estruturas Fibrilares: C-S-H HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Diversos cristais são observados na pasta de cimento Portland hidratada: Estruturas Prismáticas: C-H Etringita: C 6 ASH 32 (Portlandita) C-S-H Etringita C-H Monossulfato: C 4 AS.H 12

104 ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Reações Químicas: 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH cal/g 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH + 62 cal/g C 3 A + CSH 2 Etringita cal/g Pega:é o início do endurecimento (passagem do estado plástico para o sólido) Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento Notação ão: C - CaO S - SiO 2 A - Al 2 O 3 F - Fe 2 O 3 H - H 2 O S - SO 3 SEQUÊNCIA DE HIDRATAÇÃO E ENDURECIMENTO

105 ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

106 ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Desenvolvimento microestrutural, durante a hidratação, de um grão de cimento. (Scrivener, 1989)

107 PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER C 3 S (alita) C 2 S (belita) C 3 A C 4 AF 42 a 60% do clínquer É 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 não libera muito calor. 14 a 35% do clínquer. C 2 S endurece lentamente nos primeiros 28 dias. Segue aumentando a resistência e em 2 anos atinge a resistência do C 3 S. Intensidade de sua reação é lenta, sendo pequeno o calor desenvolvido 6 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. 5 a 10% do clínquer. Tem pega em poucos minutos mas não instantânea como o C 3 A. Comparado ao C 3 A 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. (Aulas USP)

108 PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER Resistência mecânica x efeitos da hidratação dos compostos anidros do clínquer. Belita Alita (Zampieri, 1989)

109 PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER COMPOSIÇÃO x RESISTÊNCIA Belita A B C C 3 S C 2 S Alita C 3 A C 4 AF Temperatura e finura constantes (Aulas USP)

110 ALTERAÇÃO DA 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 clínquer para retardar pega inicial do C 3 A; Mal armazenamento: absorção de umidade retarda o inicio da pega absorção de CO 2 acelera o inicio de pega.

111 ALTERAÇÃO DA PEGA DO CIMENTO PORTLAND 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

112 CIMENTO PORTLAND RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NBR 7215 Determinação da Classe do Cimento Portland Corpo-de-prova cilíndrico 50 x 100mm Traço- 1 : 3 : a/c =0,48 (Areia Normal) Enchimento dos moldes 4 camadas com 30 golpes Rompimento 1 / 3 / 7 / 28 dias

113 CIMENTO PORTLAND RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NBR 7215 Determinação da Classe do Cimento Portland Corpo-de-prova capeado com enxofre Cimentos CP I, II e III: 25, 32 e 40 MPa aos 28 dias CP IV: 25 ou 32 MPa aos 28 dias CP V - ARI: 1 dia 14 MPa 3 dias 24 MPa 7 dias 34 MPa

114 CIMENTO PORTLAND - 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. Idade 3 dias 7 dias 28 dias 90 dias 180 dias Calor de hidratação (calorias/g) 41 a a a a a 116

115 CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO Cinética das velocidades das reações: C 3 A > C 3 S > C 4 AF > C 2 S A reatividade é influenciada pela finura e o resfriamento do clínquer; O C 3 A tem sua hidratação retardada pela adição do gesso; Reações complexas (C 2 S reage mais rápido quando C 3 S está presente devido a presença de OH - na solução); C 3 A e C 4 AF competem pelos sulfatos (gesso). (Weiss, J.; 2005)

116 CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO (Domone, 1994) Tempo de dormência depende da quantidade de gesso

117 CIMENTO PORTLAND CALOR DE HIDRATAÇÃO Comportamento dos compostos Composto C 3 S C 2 S C 3 A + CSH 2 C 4 AF + CSH 2 Velocidade da reação Moderada Lenta Rápida Moderada Calor liberado Moderado Baixo Muito alto Moderado Contribuição para o cimento Resistência Mecânica Alta Inicial baixa, final alta Baixa Baixa Liberação de calor Alta Baixa Muito alta Moderada (Weiss, J.; 2005)

118 CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO Finura e Calor de Hidratação (Aulas USP)

119 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 (Neville, A.; 1995) Agulha de Le Châtelier, usada para avaliar a expansibilidade. e 0,5 cm Henry Le Châtelier,

120 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 pseudosólido está seco ou saturado de água. 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 (Granato-BASF)

121 PASTA DE CIMENTO PORTLAND RETRAÇÃO Fatores que influenciam: Cimento - mais fino, maior retração nas primeiras horas; Traço maior quantidade de agregados, menor retração; Qtd. água de amassamento - mais água, maior retração; Aditivos retardadores aumentam; Dimensões das peças mais volumosas, mais retração; Procedimentos de Cura - mais tempo, menor retração; Umidade média m do ar mais seco, mais retração.

122 SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Estruturas C-S-H Cristais de hidróxido de cálcio CH Etringita Monossulfato (Mehta e Monteiro,1994)

123 SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Estruturas CSH Estruturas fibrilares; Formadas pela hidratação dos silicatos; Altíssima resistência mecânica; Quimicamente bastante estáveis; Baixa porosidade; 50 a 60 % do volume da pasta. 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH cal/g 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH + 62 cal/g

124 SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO 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. (Andión et al., 2001)

125 SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Etringita C 6 AS.H 32 Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso (SO 3 ); Cristais muito porosos com baixa resistência mecânica; São os primeiros cristais da pasta a se formar; Formação pode causar falsa pega; Representam 15 a 20 % do volume de sólidos.

126 SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO Monossulfato hidratado C 4 AS.H 18 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 (SO 3 do gesso); Porosos; Baixíssima resistência mecânica; Solúveis em água.

127 ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND Pozolanas - Cinzas volantes Classe C Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas) AÇÃO POZOLÂNICA = SiO 2 + Ca(OH) 2 + H 2 O Estruturas C-S-H Propriedade NBR CLASSE C SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 (% mínimo) 70,0 SO 3 (% máximo) 5,0 Teor de umidade (% máximo) 3,0 Perda ao fogo (% máximo) 6,0 Álcalis disponível em Na 2 O (% máximo) 1,5 Tamanho dos grãos e S.E. semelhante aos do cimento Portland

128 ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND Usina termo-el elétrica a carvão mineral (José Freitas Jr.) Cinzas volantes: FLY ASH Coleta das cinzas volantes (José Freitas Jr.)

129 ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND 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 vezes. (MBinc.) Pozolana

130 ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND Escória granulada de Alto Forno - AÇÃO CIMENTANTE Resíduo do alto-forno siderúrgico; Resfriada com jatos de água; Presença de C 2 S e C 3 S; Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine; Reduz custos; Consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente. Minério de ferro Fe 2 O 3 Cástinas - CaCO 3 Coque de carvão mineral-c SiO 2 Fe 2 O 3 ALTO-FORNO SIDERÚRGICO RGICO Resfriamento c/ jatos de água Aciaria (conversor) (José Freitas Jr.) Escória Granulada C 3 S C 2 S...

131 ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND 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)

132 ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND Filer carbonático pó de calcário Inerte quimicamente CaCO 3 ; Não prejudica resistência mecânica; Melhora a trabalhabilidade e o acabamento; Redução de custos; 5 a 10 % do cimento.

133 TIPOS DE CIMENTO CIMENTO PORTLAND COMUM NBR 5732 CP I Cimento Portland Comum CP I S Cimento Portland Comum com Adição Não comercializado Sigla CP I CP I - S Finura CIMENTO Expansibilidade Resistência à compressão Classe 25 / 32 / / 32 / 40 Determinações químicas Resíduo insolúvel - RI Perda ao fogo PF Características e propriedades Resíduo na peneira 200 Tempo de início de pega Tempo de fim de pega (*) clínquer + Sulfato de cálcio À quente À frio 99 a 95 CP I (a) Teor do CaCO 3 do filer deve ser de no mínimo 85% 100 Superfície específica (Blaine) 3 dias de idade 7 dias de idade 28 dias de idade Limites em % de massa CP I 1,0 2,0 Unidade % m 2 /kg h h mm mm MPa MPa MPa Escória Óxido de magnésio - MgO 6,5 Trióxido de enxofre SO 3 4,0 Dióxido de carbono CO 2 1, Limites de Classe 8,0 15,0 25,0 Pozolana Limites em % de massa 0 1 a 5 CP I -S 5,0 4,5 3, ,0 10,0 5,0 5,0 10,0 20,0 32,0 Filer (a) ,0 25,0 40,0

134 TIPOS DE CIMENTO CP II CIMENTO PORTLAND COMPOSTO CP II - E Cimento Portland Composto com escória CP II Z Cimento Portland Composto com pozolana CP II F Cimento Portland Composto com filer NBR Sigla CP II - E CP II - Z CP II - F Finura CIMENTO Resistência à compressão Classe 25 /32 /40 25 /32 /40 25 /32 /40 Determinações químicas Resíduo insolúvel - RI Perda ao fogo PF Expansibilidade Clínquer + Sulfato de cálcio 94 a a a 90 Características e propriedades Tempo de início de pega Tempo de fim de pega (*) À quente À frio CP II - E 2,5 Resíduo na peneira 200 Superfície específica (Blaine) 3 dias de idade 7 dias de idade 28 dias de idade Escória 6 a 34 (a) Teor do CaCO 3 do filer deve ser de no mínimo 85% Limites em % de massa Óxido de magnésio - MgO 6,5 Trióxido de enxofre SO 3 4,0 Dióxido de carbono CO 2 5,0 - - Unidade % m 2 /kg h h mm mm MPa MPa MPa CP II - Z 16 6,5 Pozolana Limites em % de massa a Limites de Classe 8,0 15,0 25, ,0 10,0 5,0 5,0 10,0 20,0 32,0 Filer (a) 0 a 10 0 a 10 6 a 10 CP II - F 2, ,0 25,0 40,0

135 TIPOS DE CIMENTO CP III NBR 5735 Sigla CP III CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO CIMENTO Classe 25 / 32 / 40 clínquer + Sulfato de cálcio 65 a 25 (a) Teor do CaCO 3 do filer deve ser de no mínimo 85% Determinações químicas Resíduo insolúvel - RI Limites em % de massa Escória granulada 35 a 70 Perda ao fogo PF 4,5 Trióxido de enxofre SO 3 4,0 Dióxido de carbono CO 2 3,0 Filer ou material carbonático (a) 1,5 0 a 5 Limites em % de massa Características e propriedades Unidade Limites Finura Resíduo na peneira 200 % 8 % Tempo de início de pega h 1 Expansibilidade a quente mm 5 Classes Resistência à compressão 3 dias de idade 7 dias de idade MPa MPa dias de idade MPa

136 TIPOS DE CIMENTO CP IV CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO NBR 5736 CIMENTO Sigla CP IV Finura Classe 25 / 32 Determinações químicas Resíduo insolúvel - RI Perda ao fogo PF clínquer + Sulfato de cálcio 85 a 55 (a) Teor do CaCO 3 do filer deve ser de no mínimo 85% Características e propriedades Resíduo na peneira 200 Superfície específica (Blaine) Limites em % de massa Escória 15 a 40 Óxido de magnésio - MgO 6,5 Trióxido de enxofre SO 3 4,0 Dióxido de carbono CO 2 3,0 Unidade % m 2 /kg - 4,5 Pozolana 15 a 40 Limites em % de massa Limites de Classe 25 8,0 Filer (a) 0 a ,0 Tempo de início de pega Tempo de fim de pega (*) Expansibilidade Resistência à compressão À quente À frio 3 dias de idade 7 dias de idade 28 dias de idade 91 dias de idade h h mm mm MPa MPa MPa MPa 1,0 12,0 5,0 5,0 8,0 10,0 15,0 20,0 25,0 32,0 32,0 40,0

137 TIPOS DE CIMENTO CP V - ARI NBR 5733 AGLOMERANTES CIMENTO PORTLAND de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL Finura CIMENTO Sigla CP V - ARI Determinações químicas Resíduo insolúvel - RI Perda ao fogo PF Óxido de magnésio - MgO Trióxido de enxofre SO 3 Quando C 3 A do clínquer 8% Quando C 3 A do clínquer > 8% Dióxido de carbono CO 2 Resistência à compressão Resíduo na peneira 200 Tempo de início de pega Tempo de final de pega Expansibilidade a quente Expansibilidade a quente clínquer + Sulfato de cálcio 1 dias de idade 3 dias de idade 7 dias de idade 100 a 95 Características e propriedades Superfície específica (Blaine) Limites em % de massa Unidade % m 2 /kg h h mm mm MPa MPa MPa Filer ou material carbonático (a) 0 a 5 Limites em % de massa 1,0 4,5 6,5 3,5 4,5 3,0 Limites 6 % ,0 24,0 34,0

138 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; Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% 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 de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.

139 TIPOS DE CIMENTO CP V - ARI - RS CIMENTO PORTLAND de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL RESISTENTE A SULFATOS NBR 5733 e NBR 5737 Determinações químicas Resíduo insolúvel - RI Perda ao fogo PF Limites em % de massa 1,0 4,5 Óxido de magnésio - MgO 6,5 Trióxido de enxofre SO 3 3,5 Dióxido de carbono CO 2 3,0 Finura Características e propriedades Tempo de início de pega Tempo de final de pega Expansibilidade a quente Expansibilidade a quente Resistência à compressão Resíduo na peneira 200 Superfície específica (Blaine) 1 dias de idade 3 dias de idade 7 dias de idade Unidade % m 2 /kg h h mm mm MPa MPa MPa Limites 6 % ,0 24,0 34,0

140 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.

141 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Resistências à compressão dos cimentos brasileiros. Escala Logarítmica

142 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland Branco (CPB) Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco NBR /93 Características e propriedades Unidade CPB-25 CPB-32 Limites CPB-40 CPB Resíduo na peneira de 45 µm % Tempo de início de pega h 1 1 Expansibilidade a quente mm 5 5 Resistência à compressão MPa 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

143 TIPOS DE CIMENTO PORTLAND Cimento Portland Branco (CPB) Concreto de CPB f ck 50 MPa, Ponte Irineu Bornhausen Brusque - SC

144 CIMENTO PORTLAND (CP) Reservas - Calcário: Muito amplas; Duração... Impacto Ambiental: 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 matériasprimas, 40 % do clínquer, 20 % operações do forno e resfriador) representa 50% do custo de produção;

145 CIMENTO PORTLAND (CP) Impacto Ambiental: CO 2 Efeito estufa: Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer; Para 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO 2 Calcinação Calcário MUITO CO 2 (CaCO 3 + calor -> CaO + CO 2 ) Para 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO 2 ; CO 2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer; Indústria do cimento 7% das emissões de CO 2 mundiais.

146 CIMENTO PORTLAND (CP) Impacto Ambiental: Adição de Resíduos ao cimento: Adições reduzem % de clínquer; Minimizam emissões de CO 2 por kg de cimento; Resíduos industriais que iriam para aterros; Cinzas Volantes CP IV 40% Cinzas Volantes; Escórias de alto forno CP III 70% Escória; Filer carbonático CP II F 10 % Filer.

147 CIMENTO PORTLAND (CP) Impacto Ambiental: Emissões de CO 2 por tipo de cimento: Tipo Adição kg CO 2 /tonelada CP II F 10 % Filer 820 CP II Z 24 % Pozolana + Filer 700 CP II E 40% Escória + Filer 580 CP III 75 % Escória 290 CP IV Cinzas Volantes 530 CP V 5 % Filer 860

148 CIMENTO PORTLAND (CP) Impacto Ambiental: Coprocessamento de resíduos: Fonte de Receita para as cimenteiras; Queima no forno de resíduos diversos; Resíduos com poder calorífico; Resíduos altamente tóxicos. (Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)

149 CIMENTO PORTLAND (CP) Impacto Ambiental: 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 1.450/2.000 o C decompõe completamente as moléculas, não gerando gases tóxicos.

150 CIMENTO PORTLAND (CP) Impacto Ambiental: Coprocessamento de resíduos: Queima de resíduos com poder calorífico t queimados em 2008; Queima de pneus, borras de tintas, resíduos de plásticos pneus queimados em (Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)

151 CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS EM FORNOS ROTATIVOS DE clínquer (Cimento Portland) Pneus AFR ou matéria-prima é um combustível alternativo com especificação conhecida de poder calorífico e máximo de contaminantes. Químicos Plásticos Borras Ácidas PUC - RJ Análises de laboratório de cada resíduo asseguram que nada possa afetar o cimento ou aumentar a emissão de gases

152 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