08:59 1. Ligantes de construção cimento, cal, gesso, betume, asfalto (hidrófobos)

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1 Materiais de Construção I Ligantes: Tipos de Ligantes: 1) Ligantes aéreos (Cal aérea e Gesso) ) Ligantes Hidráulicos (Cal Hidráulica e Cimento). Cimento portland: Definição Composição da matéria-prima Fabricação, transporte e armazenamento Hidratação do cimento portland 08:59 1 Ligantes No estado inicial devem ser fluidos Devem molhar os materiais a ligar Depois de algum tempo devem endurecer A ligação com os inertes (areias, godos, pedra britada, etc.) deve permanecer solida mesmo depois do endurecimento do ligante Ligantes de construção cimento, cal, gesso, betume, asfalto (hidrófobos) Ligantes técnicos: ligantes fosfatados, vidro líquido, etc Ligantes de construção: Hidraulicos presa e endurecimento ao ar e endurecimento na agua ex: Cal hidráulica, Cimento. Aereos endurecem ao ar por acção Quimica ex: cal aérea e gesso Cimentos- Silicioso (CPN e derivados) CS, CS, C4AF, CA) Aluminoso CA Outros 08:59 de ferro, de cromio, etc 1

2 Cal Aérea É o ligante resultante da calcinação/decomposição, a cerca de 900 o C, de calcários, com teor em carbonato de cálcio, ou de cálcio e magnésio não inferior a 95%. O produto obtido pela cozedura destes calcários designa-se cal viva (óxido de cálcio) que, por reacção com água (extinção), fornece a cal apagada (ou cal hidratada). A reacção para obtenção da cal viva é: CaCO + 4,5 calorias CaO + CO (g) 08:59 A cais aéreas derivadas de calcários quase puros, com teores de carbonato não inferiores a 99%, são consideradas gordas e; as cais aéreas provenientes de calcários com teores de argila e outras impurezas compreendidos entre 1 a 5%, denominam-se magras. Quando o teor em Oxido de Magnesio, associado ao de cálcio, é superior a 07%, A cal designa-se dolomítica. 4

3 Antes de aplicada, a cal viva tem de ser extinta por imersão ou aspersão com água, produzindo-se a seguinte reacção: CaO +H O (l) Ca (OH) + 15,5 calorias O produto final: cal em pó e leite de cal 08:59 5 O processo do endurecimento da cal aerea passa pela combinação com o dióxido de carbono da atmosfera, a reacção é: Ca(OH) + CO CaCO + H O (g) + 4,5 calorias A cal aérea pode ser aplicada no fabrico de blocos siliciosos; no fabrico de estuques misturada com o gesso; na execução de argamassas misturadas com areia siliciosa ou calcária; em argamassa adicionada ao cimento portland e/ou cal hidráulica; usada na caiação de muros e certas paredes sob forma de leite de cal. 08:59 6

4 Gesso O gesso é um ligante aéreo que é obtido a partir da calcinação parcial ou total da gipsita (pedra natural do gesso - sulfato de cálcio desidratado). Depois da extração, a pedra e desintegrada e submetida ao tratamento termico convertendo-se em sulfato de cálcio hemihidratado (gesso de presa rapida) ou anidrico (gesso de presa lenta). Por fim, o produto final e moido. CaSO 4.H O CaSO 4 + H O O gesso pode ser aplicado em alvenaria (confecção de argamassas simples ou compostas, construção de muros, tabiques e pilares, pavimentos, arcos e abóbadas, tectos lisos, etc., assim como para rebocos e estucagem); na fabricação de pedras artificiais e pré-fabricados (ladrilhos e blocos, mosaicos, placas entalhadas para tectos falsos, paredes, muros, etc.); em decoração (artesanato, tectos, etc.). 08:59 7 Gesso Propriedade Gesso Presa rápida Gesso presa lenta Gesso anidrico Densidade Baridade Tamanho partícula 10-5% >0.mm 15% >0.09mm Inicio presa 4-8 minutos -5 horas 1-5 horas Fim de presa minutos 6-8 horas -8 horas (max. 0) Agua de amassadura Resistência Compressão 5-80% 5-5% MPa 7dias 5-15 MPa 8 dias 10-0 MPa 8 dias 10-5 MPa Variação de volume na presa Expansão 0.1-1% Em volume Ligeira retração Ligeira retração ou expansão segundo activador 08:59 8 4

5 Cal Hidráulica Quando o calcário que se sujeita a acção da temperatura (neste caso, entre 100 e 1500 o C) tem quantidades de argila compreendidas entre 5 a 0%, além da formação do óxido de cálcio, há combinação de sílica e alumina com este, formando-se silicatos e aluminatos de cálcio, semelhantes aos que se formam do CPN (excepto CS) que, hidratandose, dão origem a produtos que endurecem tanto na água como ao ar são denominadas por cais hidráulicas. A calcinacao da cal hidráulica é feita em fornos verticais ou rotativos, com revestimento refractário, seguida de desintegracao sem apagamento. Tendo em conta as suas características de resistência mecânica, as cais hidráulicas são utilizáveis na alvenaria corrente, betão em massa sujeito a tensões moderadas, fundações, rebocos, etc.. 08:59 9 Cimento É um material inorgânico finamente moído, que convenientemente amassado com água forma uma pasta que, devido a reacções de hidratação, sofre presa e endurece ao ar, permanecendo estavel mesmo na água. O cimento aplica-se, basicamente combinado com outros materiais, na confecção de aglomerados, especialmente, argamassas e betões. O ligante hidráulico mais importante de todos é o Cimento Portland. 08:

6 Cimento Portland O nome portland derivou do facto de do cimento produzido se obtinha uma massa pétrea semelhante em cor, solidez e durabilidade a uma rocha que ocorre na ilha de Portland. Definição É uma mistura devidamente proporcionada de calcário (carbonato de cálcio), argila (silicatos de alumínio e ferro) e, eventualmente, outras substâncias apropriadas ricas em sílica, alumina ou ferro, reduzida a um pó muito fino que se sujeita a acção de temperaturas da ordem de 1450 o C, obtidas geralmente em grandes fornos rotativos. 08:59 11 Composição da matéria-prima (Cimento Portland) A mistura das matérias-primas, calcário e argila, é doseada de tal modo que, depois de perder a água e o dióxido de carbono, devido à elevada temperatura atingida no forno, tenha uma composição química (centesimal) dentro dos limites seguintes: CaO 60 a 68% SiO 17 a 5% Al O a 9% Fe O 0,5 a 6% Para além destes compostos principais, a matéria-prima contém ainda metais alcalinos, magnésio, manganês, titânio, fósforo, e, eventualmente, sulfatos: MgO 0 a % K O e Na O 0,5 a 1,5% 08:59 1 6

7 Com o fim de obter produtos com a necessária regularidade de composição e de propriedades, é preciso que entre os óxidos elementares existam certas relações, denominadas módulos. Módulo Hidráulico SiO CaO Al O Fe O (1,7 Módulo Silícico Módulo de Fundentes SiO Al O Fe O AlO Fe O a 1,5 a,5 Grau de Saturação em Cálcio,8SiO CaO 1,18Al O 0,65Fe O 0,90 a 0,98 08:59 1 Fabricação, transporte e armazenamento do cimento portland O processo de fabricação do cimento portland consiste essencialmente em etapas básicas: Preparação da mistura Cozedura Moagem No preparo da mistura, esta deve ficar homogénea e dividida, com elevada superfície para permitir um maior contacto entre os componentes, de modo que a proporção entre os constituintes surge como factor básico da sua qualidade, procurando-se respeitar determinadas relações entre as percentagens de CaO, SiO, Al O e Fe O (módulos). 08:

8 Há dois processos de fabrico do cimento: um em que a matéria-prima é moída e homogeneizada dentro da água (via húmida) e outro em que a moedura e homogeneização é feita a seco (via seca). Na cozedura as temperaturas atingidas no interior do forno ( o C) e o posterior arrefecimento são também de grande importância, para permitirem a formação dos compostos do clinquer (material duro e granulado com dimensões variáveis entre mm e 0 mm), que apresenta a composição característica do cimento. 08:59 Vista parcial de um forno rotativo para fabricação de cimento. 15 O arrefecimento do clinquer a saída do forno é rápida (até 180 a 15 o C) e usa-se, correntemente, um dispositivo chamado planetário constituído por vários tubos arrefecedores que envolvem o forno. Armazenado, o clinquer arrefece até temperaturas ambientes. Na fase de moagem, dentro de um moinho de bolas procede-se à transformação do clinquer em pó (como se apresenta no nosso quotidiano), onde se controla a finura e a superfície específica conforme a qualidade do cimento pretendida, e se adiciona gesso ( a %) para regular a presa. Daí o cimento passa para grandes silos, onde é homogeneizado e depois distribuído, a granel ou em sacos. Sendo que cerca de 70 a 80% da matéria-prima é o calcário, normalmente a fabrica de cimento situa-se junto de uma formação calcária, ou preferencialmente, de calcário margoso. 08:

9 Pelo facto de o cimento ser um produto que não suporta grandes despesas de transporte (em geral não mais do que 100 km) é recomendável que a fabrica se situe próxima dos centros consumidores. No transporte e armazenamento do cimento, é necessário ter em conta a protecção contra a humidade e sobreposição de sacos com vista a evitar a respectiva presa antecipada e a perda de qualidade. 08:59 17 Hidratação do cimento portland Para se obter, a partir do cimento, um sólido com resistência necessária, é preciso misturá-lo com água, fazendo com que os sais minerais que o compõem reajam dando origem a um novo sistema de compostos hidratados estáveis que cristalizam, emaranhando-se e colando-se uns aos outros, o que confere ao conjunto uma resistência notável. A precipitação dos produtos da reacção dos componentes do clinquer com a água permite a dissolução de nova quantidade dos componentes anidros e assim sucessivamente, continuando a reacção até haver água suficiente para transformação integral do sistema anidro em hidratado. 08:

10 Na passagem ao estado sólido da mistura de cimento com água (pasta de cimento) distinguem-se dois períodos: a presa e o endurecimento. A presa consiste na perda progressiva da consistência pastosa da mistura de cimento com água. O instante em que a massa começa a perder a sua consistência pastosa é o início de presa. O instante em que a massa deixa de ser deformável, transformando-se numa massa rígida, é o fim da presa e o início do endurecimento. O endurecimento é o aumento de rigidez ao longo do tempo. Refere-se ao desenvolvimento de todas as características necessárias para que o material desempenhe o seu papel na construção. 08: