Formação: Mestrado em Engenharia de Materiais DISSERTAÇÃO DE MESTRADO OBTIDA POR. Luciana Cristina Armange

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1 1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM Formação: Mestrado em Engenharia de Materiais DISSERTAÇÃO DE MESTRADO OBTIDA POR Luciana Cristina Armange UTILIZAÇÃO DE AREIA DE FUNDIÇÃO RESIDUAL PARA USO EM ARGAMASSA Apresentada em 25 / 02 / 2005 Perante a Banca Examinadora: Dr. Enori Gemelli UDESC (Presidente) Dr. Carlos A. K. Gouvêa SOCIESC (Membro) Dr. Nelson H. A. Camargo UDESC (Membro) Dr. Masahiro Tomiyama UDESC (Membro)

2 2 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS PGCEM DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Mestranda: LUCIANA CRISTINA ARMANGE Licenciada em Matemática Orientador: Prof. Dr. ENORI GEMELLI CCT/UDESC JOINVILLE UTILIZAÇÃO DE AREIA DE FUNDIÇÃO RESIDUAL PARA USO EM ARGAMASSA DISSERTAÇÃO APRESENTADA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM ENGENHARIA DE MATERIAIS DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA, CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT, ORIENTADA PELO PROF. DR. ENORI GEMELLI Joinville 2005

3 3 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO - CPG " Utilização de Areia de Fundição Residual para Uso em Argamassa " por Luciana Cristina Armange Essa dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de MESTRE EM ENGENHARIA DE MATERIAIS na área de concentração "Cerâmica", e aprovada em sua forma final pelo CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS DO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA Dr. Enori Gemelli UDESC (Presidente) Banca Examinadora: Dr. Carlos A. K. Gouvêa - SOCIESC Dr. Nelson H. A. Camargo UDESC Dr. Masahiro Tomiyama UDESC

4 4 FICHA CATALOGRÁFICA NOME: ARMANGE, Luciana Cristina Armange DATA DEFESA: 25/02/2005 LOCAL: Joinville, CCT/UDESC NÍVEL: Mestrado Número de ordem: CCT/UDESC FORMAÇÃO: Engenharia de Materiais ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Cerâmica TÍTULO: Utilização de Areia de Fundição Residual para Uso em Argamassa PALAVRAS - CHAVE: Resíduo, Argamassa, Areia de fundição, Materiais de Construção NÚMERO DE PÁGINAS: 104 p. CENTRO/UNIVERSIDADE: Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC PROGRAMA: Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM CADASTRO CAPES: P-9 ORIENTADOR: Dr. Enori Gemelli PRESIDENTE DA BANCA: Dr. Enori Gemelli MEMBROS DA BANCA: Dr. Carlos A. K. Gouvêa, Dr. Nelson H. A. Camargo, Dr. Masahiro Tomiyama

5 5 A meu esposo Daniel, aos meus pais Eladio e Eloir, por todo apoio, incentivo, carinho e atenção dedicados, em todos momentos.

6 6 AGRADECIMENTOS A Deus em primeiro lugar pois sem o seu auxílio divino nada seria possível. Ao Prof. Dr. Enori Gemelli, que como orientador e amigo soube cobrar e não mediu esforços em oferecer todas as condições necessárias à realização deste trabalho. À Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC e ao Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais PGCEM pela realização do presente trabalho. Ao Centro de Ciências Tecnológicas CCT e ao Departamento de Engenharia Mecânica DEM pela infra-estrutura oferecida. À empresa EMBRACO FUNDIÇÃO S. A. pelo fornecimento do resíduo industrial utilizado nesse trabalho. Ao Laboratório de Materiais de Construção do departamento de Engenharia Civil na pessoa da Prof. Lígia V. Maia por todo auxílio na fabricação das argamassas. Ao bolsista Luiz Fernando Neppel pela colaboração referente à preparação das argamassas. A todos os professores e colegas mestrandos do Curso de Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais, que de uma forma direta ou indireta contribuíram para a realização desse trabalho. A meu esposo Daniel pela compreensão, companheirismo e apoio durante esses anos de estudo. Aos demais familiares e amigos, pelo apoio técnico e moral recebido durante o desenvolvimento desse trabalho.

7 7 SUMÁRIO LISTA DE SIMBOLOS...IX RESUMO...XI ABSTRACT...XII INTRODUÇÃO GERAL...13 Capítulo 1: Características das matérias-primas Aglomerantes Composição química do Cimento Portland Hidratação do Cimento Portland Etringita primária e monossulfoaluminato Etringita tardia Alterações possíveis na microestrutura de materiais cimentícios por etringita tardia Hidratação dos silicatos Pega e endurecimento do cimento Cimento Portland resistente aos sulfatos Influência dos tipos de cimento nas argamassas e concretos Agregados Água...41 Capítulo 2: Características das argamassas Composição das argamassas Resistência mecânica das argamassas e dos concretos Reações que podem ocorrer durante a cura ou o envelhecimento da argamassa/concreto Reação álcali-minerais do agregado Reação álcali-sílica Reação álcali-silicato Reação álcali-carbonato Carbonatação...51

8 8 Capítulo 3: Resíduos Sólidos Industriais Utilizados em Argamassas/Concretos Resíduos provenientes da indústria têxtil Resíduos provenientes da indústria alimentícia Resíduos provenientes das termoelétricas Resíduos provenientes da indústria metalúrgica Utilização de areia de fundição em argamassa Utilização da escória de cobre como agregado em argamassa e concreto Utilização da escória de aciaria elétrica em concreto...69 Capítulo 4: Materiais e Métodos Experimentais Materiais utilizados Areia de fundição Cimento Portland C-II-Z Areia Água Metodologia experimental Preparação das argamassas Moldagem e cura dos corpos de prova Ensaio de granulometria Ensaio de compressão Determinação da umidade em estufa Caracterização microestrutural Ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização...78 Capítulo 5: Resultados Experimentais Ensaio granulométrico Características dos agregados Resistência à compressão das argamassas Caracterização microestrutural das argamassas Ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização...92 CONCLUSÃO GERAL...98

9 6. Sugestões para o próximo trabalho...99 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

10 10 LISTA DE SIMBOLOS AFm monossulfoaluminato de cálcio hidratado AFt trissulfoaluminato de cálcio Arg. - Argamassa A Al 2 O 3 C CaO H H 2 O F Fe 2 O 3 M MgO S SiO 2 C 3 S Silicato tricálcico C 2 S Silicato dicálcico C 3 A Aluminato tricálcico C 4 AF Ferro aluminato tetracálcico C 6 AS 3 H 32 Etringita C 4 AS 3 H 18 Monossulfato C-S-H Silicato de Cálcio hidratado Ca(OH) 2 Hidróxido de Cálcio CP Cimento Portland MF Módulo de Finura A/C Relação água cimento fc Resistência mecânica RAM Reação álcali-minerais do agregado P.F. Perda ao Fogo EDX Análise química qualitativa por dispersão de energia MEV Microscópio eletrônico de varredura µm mícron MPa Mega Pascal T Tonelada Slamp test- Abatimento de tronco de cone, que é um ensaio realizado para verificar a consistência do concreto/argamassa.

11 11 RESUMO Este trabalho teve por objetivo estudar a utilização da areia de fundição residual como fonte de matéria-prima para fabricação de argamassas utilizadas na construção civil. O resíduo usado neste trabalho (areia de fundição residual) foi fornecido por uma fundição de Joinville - SC e é classificado como resíduo classe II, conforme NBR 10004/87. A areia residual de fundição (resíduo) e a areia de construção civil (areia comum) foram caracterizadas por meio de ensaios físicos, análise morfológica e análise qualitativa, realizados com auxílio de microscopia eletrônica de varredura e pela micro análise de EDX. O resíduo estudado foi usado como agregado em substituição à areia comum em porcentagens que variaram de 0 a 100% em massa. Os corpos-de-prova foram curados sob imersão em água alcalina por 28 dias. Corpos-de-prova sem resíduo e com 30% de resíduo foram envelhecidos naturalmente por seis e doze meses após 28 dias de cura saturada. Após a cura, foram testados em compressão uniaxial, posteriormente analisados por microscopia eletrônica de varredura e ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização. A investigação por intermédio dessas técnicas de caracterização nos permitiu observar que não existe influência significativa do resíduo areia de fundição na resist6encia mecânica das argamassas. O aglomerante utilizado na areia de fundição (bentonita e pó de carvão) favorecem a germinação e crescimento de cristais de etringita, principalmente por causa da presença de enxofre no pó de carvão. Com o tempo, a etringita presente nas argamassas com resíduo se transforma em monossulfato. As argamassas curadas são formadas principalmente de silicatos de cálcio hidratados (fases C-S-H). Com relação aos ensaios de lixiviação e análise de massa, foi observado que todos os elementos químicos analisados estão abaixo do máximo estabelecido pela NBR 10004/87. Os ensaios de solubilização mostraram que a adição de resíduo na argamassa deve ser limitada para evitar impacto ambiental. Nas amostras de argamassa com 30% de resíduo e sem resíduo tem-se um pequeno excesso de alumínio.

12 12 ABSTRACT This work studies the use of a residual foundry sand as raw material in mortars for building material applications. The residue used (residual foundry sand) was supplied by a foundry industry from Joinville-SC and is classified as residue class II, according to the Brazilian normatization NBR 10004/87. The residue and the ordinary sand were characterized by physical tests and by chemical and morphological analyses through the Scanning Electron Microscope (SEM). The residue was incorporated into mortars to partially replace the ordinary sand from 0,00 to 100% (in mass). The samples were cured in alkaline water immersion for 28 days. Samples without residue and with 30% of residue were cured naturally during six and twelve months after 28 days of cure in saturate water. After these aging times the samples were tested by uniaxial compression, analyzed by SEM and by leaching and solubilization tests. The investigation through these techniques allowed us to observe that the residue has not influence in the mechanical strength of the mortars. The binder used in the foundry sand (bentonite plus coal powder) leads to a nucleation and growth of ettringite crystals, mainly due to the presence of sulfur in the coal powder. Thus, the ettringite stabilize chemically, at least partially, the sulfur present in the residue. The ettringite contained in the mortars produced with residue turns into monossulphate with the aging time. The mortars are mainly constituted of C-S-H phases. Regarding the leaching tests it was found that, in every sample, the chemical elements analyzed all have the concentrations bellow the maximum limits established by the NBR 10004/87. The solubilization test showed that the residue concentration in mortars must be limited to avoid environmental impact. On the samples composed with 30% of residue and without residue it was found a small surplus of aluminum.

13 INTRODUÇÃO 13 O método de moldagem mais utilizado em todo o mundo para a produção de peças fundidas é a moldagem em areia. Pode-se estimar que mais de 80% das peças fundidas produzidas utilizam moldes feitos de areia aglomerada. O aglomerante mais comum é a argila. Areias aglomeradas com argila são, em geral, empregadas para confeccionar os moldes. Após vários ciclos de operação as características da areia mudam, tornando-a imprópria para a moldagem. A partir desse instante, a areia tem que ser renovada, gerando então o resíduo de areia de fundição. A areia a ser descartada é colhida em um ponto conveniente do sistema de transporte interno. Os pedaços de moldes que não se desagregam totalmente (torrões) e que ficam retidos na peneira rotativa também são rejeitados. O total de excedentes de areia de fundição gerados em todo Brasil no ano de 2004 atinge aproximadamente 2,3 milhões de toneladas anuais, requerendo à mineração igual quantidade de areia nova [ABIFA, 2005]. Considerando os demais Estados, esses números praticamente dobram. A disposição dessa areia em aterros contribui de forma marcante para o agravamento dos problemas ambientais, principalmente nos grandes centros urbanos, constituindo tarefa potencialmente poluidora do solo e principalmente das águas superficiais e do subsolo. A implementação de regulamentos ambientais mais restritivos nos últimos anos tem obrigado as fundições a destinar seus excedentes de areia para aterros controlados, muitas vezes distantes da fundição, onerando consideravelmente seus custos. Por outro lado, também têm-se perdas econômicas pelo não aproveitamento desses materiais. De modo geral, esses resíduos são classificados como não perigosos, classe II, segundo a NBR 10004/87 da ABNT. Portanto, muitos desses materiais apresentam potencial para outras aplicações. O presente trabalho faz parte de um projeto em estudo que visa buscar uma destinação alternativa para os resíduos de fundição com o objetivo de diminuir o impacto ambiental e os custos com a disposição dos resíduos em aterros industriais. Uma das soluções que está sendo investigada é a utilização desses resíduos como matéria-prima para a fabricação de argamassas. Vários estudos mostram que essa é uma solução sustentável, com a vantagem de diminuir os custos de produção [PEREIRA et al., 200], [WATANABE et al., 2002]. No que concerne a utilização de resíduos como fonte de matéria-prima, trabalhos recentes mostraram que eles podem ser utilizados para a

14 14 produção de argamassa para aplicação na construção civil. Dependendo da composição química, esses resíduos podem substituir o aglomerante (cimento) e (ou) o agregado (areia). Este trabalho consiste na elaboração e caracterização de argamassas com diferentes concentrações (em massa) de resíduos. O resíduo estudado foi incorporado em argamassas em substituição ao agregado em diferentes porcentagens, e, em seguida, as amostras obtidas foram caracterizadas para conhecimento de suas propriedades e características. Esses resultados serão apresentados e discutidos a seguir.

15 15 Capítulo 1 Características das Matérias-Primas As argamassas são fabricadas basicamente pela mistura de três componentes: aglomerante, agregado miúdo e água. O tipo e a quantidade relativa, normalmente em volume, desses componentes, chamada de traço, é que determinam as propriedades de uma argamassa. O aglomerante é o principal componente da argamassa, pois é ele que contém os compostos químicos que fazem parte do processo de hidratação. Portanto, a qualidade de uma argamassa depende das características de seus componentes, principalmente do aglomerante. Sendo assim, antes de fabricar uma argamassa, é preciso ter conhecimento a respeito dos seus componentes. Os principais deles serão abordados a seguir. 1.1 Aglomerantes O aglomerante utilizado na fabricação de argamassas é o cimento. Ele é constituído em grande parte por silicatos hidráulicos de cálcio. As fontes industriais de cálcio mais comuns são: rocha calcária, giz, mármores e conchas do mar, tendo argila e dolomita como principais impurezas. As fontes industriais de sílica são as argilas e xistos argilosos, que, ao contrário da sílica quartzítica e arenítica, reagem com mais facilidade. Essas argilas contêm alumina e óxido de ferro, os quais formam aluminatos e ferroaluminatos durante o processo de clinquerização. Outras fontes eventuais de óxido de ferro e de alumina são os minérios de ferro e bauxita, respectivamente. Essas matériasprimas são moídas, misturadas e tratadas termicamente para a produção dos clínqueres. Os clínqueres são compostos químicos com nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro obtidos pela sinterização de calcário e argila, por aquecimento até fusão incipiente (30% de fase líquida aproximadamente) de modo que toda cal combine com os compostos argilosos sem que haja formação de cal livre em quantidade prejudicial. As reações adivindas dos compostos abaixo são: CaO + CO 2 (rocha calcária) (1.1) SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 + H 2 O (argila) (1.2) Formando compostos de: 3CaO.SiO 2 (silicato tricálcico) (1.3)

16 16 2CaO.SiO 2 (silicato dicálcico) (1.4) 3CaO.Al 2 O 3 (aluminato tricálcico) (1.5) 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 (ferroaluminato tetracálcico) (1.6) Esses compostos são responsáveis pelas propriedades do aglomerante [BAUER, 1985]. O cimento, obtido pela moagem e pulverização do clínquer mais gipsita, é constituído de partículas inferiores a 75 µm, podendo conter adições de certas substâncias, como por exemplo sulfatos, que modificam suas propriedades ou facilitam o seu emprego. As partículas de cimento, quando em contato com a água, hidratam-se e adquirem resistência mecânica. Portanto, o cimento é um aglomerante hidráulico, ou seja, não só endurece por meio de reações com a água, como também forma um produto resistente à água, ao contrário dos aglomerantes cal e gesso que necessitam de uma adição de material pozolânico para terem comportamento semelhante. Hoje isso justifica a utilização do cimento em concreto estrutural, visto que ele é insolúvel em água [PETRUCCI, 1979; ALVES 1980; BAUER, 1985] Composição química do cimento Portland O cimento Portland consiste essencialmente de vários compostos de cálcio. As análises químicas de rotina são expressas em termos de óxidos dos elementos presentes, porque a determinação da composição direta dos compostos requer equipamentos e técnicas especiais. As matérias-primas utilizadas para fabricação do cimento Portland são basicamente ricas em sílica e cálcio, por isso o cimento Portland é constituído de cal (CaO), sílica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), óxido de ferro (Fe 2 O 3 ), certa proporção de óxido de magnésio (MgO) e uma pequena porcentagem de anidrido sulfúrico, que é adicionado após a calcinação para retardar o tempo de pega do produto. Também existem as impurezas constituídas de óxido de sódio (Na 2 O), óxido de potássio (K 2 O), óxido de titânio (TiO 2 ) e outras substâncias de menor importância [PETRUCCI, 1979; ALVES, 1980; BAUER, 1985]. Os óxidos de potássio e sódio constituem os denominados álcalis de cimento. As propriedades do cimento Portland estão estritamente relacionadas com o teor dos compostos formados após a obtenção do clínquer. Esses óxidos são os formadores dos compostos principais do cimento (silicatos e aluminatos) e são os primeiros a colaborar com características de resistência, pega e estabilidade de volume, alguns tem até função de

17 17 mineralizadores (permitem que haja a formação de compostos do cimento a temperaturas consideravelmente mais baixas do que seria possível de outro modo) ou fundentes. Como exemplos, podemos citar o óxido de cálcio (CaO), em que a resistência do cimento aumenta de acordo com o teor desse óxido; a sílica (SiO 2 ) combinada com o CaO resulta nos compostos mais importantes do cimento; a alumina (Al 2 O 3 ) combinada com a cal, acelera a pega do aglomerante e reduz sua resistência aos sulfatos, age também como fundente, reduzindo a temperatura exigida para a formação do clínquer; o óxido de ferro (Fe 2 O 3 ), como a alumina, age também como fundente; o sulfato de cálcio adicionado corretamente ao cimento regula sua pega, retardando-a; o óxido de magnésio (MgO) em quantidades superiores a certos limites atua como expansivo, agindo de forma nociva sobre a estabilidade do volume de argamassas e concretos; os álcalis, representado por K 2 O e Na 2 O, desenvolvem papel de fundentes e agem como aceleradores de pega [PETRUCCI, 1979]. Para simplificar, na prática usam-se abreviações para representar os óxidos e os compostos presentes no cimento (tabela 1.1) [METHA, 1994]. Tabela 1.1 Óxidos formadores dos compostos do cimento e suas respectivas abreviações [METHA, 1994] ÓXIDO SIMBOLOGIA COMPOSTO ABREVIAÇÃO CaO C 3CaO.SiO 2 C 3 S SiO 2 S 2CaO.SiO 2 C 2 S Al 2 O 3 A 3CaO.Al 2 O 3 C 3 A Fe 2 O 3 F 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 C 4 AF SO 3 S_ 3CaO.2SiO 2.3H 2 O C 3 S 2 H 3 MgO M 4CaO.3Al 2 O 3.SO 3 C 4 A 3 S H 2 O H CaSO 4.2H 2 O CSH 2 _ Como as análises químicas dos compostos do Cimento Portland são apresentadas em termos de óxidos, é difícil apresentar qualquer conclusão, em termos de propriedades, baseada apenas nos percentuais de óxidos existentes. Utiliza-se, então, uma série de equações que foram desenvolvidas por R.H. Bogue [BAUER, 1985], válidas para uma relação A/F(Al 2 O 3 /Fe 2 O 3 ) maior ou igual a 0,64. Essas equações admitem que as reações químicas de formação dos compostos estão completas e que impurezas, tais como MgO e

18 18 álcalis, possam ser ignoradas. Considera também que o cimento é inteiramente cristalino, sem qualquer fase vítrea, o que não é verdade. Outro fator importante é que a altas temperaturas de clinquerização os elementos presentes no sistema, inclusive as impurezas, como Mg, Na, K e S, possuem capacidade de entrar em soluções sólidas com cada um dos principais compostos do clínquer. Pequenas quantidades de impurezas em solução sólida podem não alterar significativamente a natureza cristalográfica e a reatividade de um composto com a água, porém grandes quantidades sim [PETRUCCI, 1979; METHA, 1994; MONTEIRO, 1994]. As propriedades do cimento estão relacionadas não somente com os óxidos existentes, mas principalmente com o teor de silicatos e aluminatos, além do MgO e pequena quantidade de cal livre, devendo-se considerar ainda a existência de gesso. O comportamento mecânico de cada composto do cimento Portland pode ser melhor visualizado pelo gráfico da figura 1.1. As reações dos silicatos (C 3 S e C 2 S) com a água resultam na formação de silicato de cálcio hidratado ( C-S-H). O C 3 S é o responsável pela resistência inicial da pasta endurecida e aumento da resistência final, enquanto que o C 2 S é responsável pelo aumento da resistência em idades avançadas. Os produtos formados pela hidratação dos aluminatos (C 3 A e C 4 AF) são estruturalmente semelhantes àquele formados do C 3 A. A reação do C 3 A com a água é rápida e provoca a liberação de uma grande quantidade de calor. Desta forma, ocorre uma rápida formação de hidratos cristalinos, tais como C 3 AH 6, C 4 AH 9 e C 2 AH 8. O C 4 AF também apresenta uma hidratação rápida e conseqüentemente também é o responsável pelas primeiras reações, mas apresenta um desprendimento de calor médio. No entanto esses dois últimos compostos apresentam baixa resistência mecânica comparando-os com os dois primeiros [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994]. Figura 1.1. Comportamento mecânico dos compostos do cimento [TARTUCE e GIOVANNETTI, 1990; SILVA, 1991]

19 A tabela 1.2 apresenta algumas propriedades de cada um dos compostos de cimento Portland apresentados [TARTUCE e GIOVANNETI, 1990]. 19 Tabela 1.2. Propriedades dos compostos do cimento Portland [TARTUCE e GIOVANNETI, 1990] Propriedades C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF Resistência à compressão nas Boa Fraca Boa Fraca primeiras idades Idades posteriores (28 dias) Boa Boa Fraca Fraca Velocidade de reação com a água Média Lenta Rápida Rápida (hidratação) Quantidade de calor gerado na Média Pequena Grande Média hidratação Resistências a águas agressivas Média Boa Fraca Fraca Hidratação do cimento Portland Chama-se hidratação a reação química do cimento com a água a qual gera produtos com características de pega e endurecimento, transformando compostos anidros mais solúveis em compostos hidratados menos solúveis [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994; PETRUCCI, 1979]. Os compostos presentes no cimento Portland, como mencionado anteriormente, foram obtidos por meio de reações à alta temperatura (clinquerização) e, portanto, não estão em equilíbrio estável à temperatura ambiente. Quando esses compostos reagem com a água (hidratação), tendem a atingir estados mais estáveis, de menor energia, liberando então energia na forma de calor (reações exotérmicas) [ MEHTA, 1994]. Foram propostos dois mecanismos de hidratação do cimento Portland. Um desses mecanismos é a hidratação por dissolução precipitação, que envolve a dissolução de compostos anidros em seus constituintes iônicos, formação de hidratos na solução e, por causa da sua baixa solubilidade, tem-se a precipitação de hidratos provenientes da solução supersaturada [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994]. Esse mecanismo visa a uma completa reorganização dos constituintes dos componentes originais durante a hidratação do cimento. No outro mecanismo, denominado topoquímico ou hidratação no estado sólido do cimento, as reações ocorrem diretamente na superfície dos componentes do cimento

20 20 anidro sem entrarem em solução [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994]. A partir de estudos sobre pastas de cimento com microscópio eletrônico, parece que o mecanismo de dissolução-precipitação é dominante nos estágios iniciais de hidratação do cimento. Em estágios posteriores, quando a mobilidade iônica na solução se torna restrita, a hidratação da partícula residual de cimento pode ocorrer por reações no estado sólido [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994]. Sendo o cimento formado por vários compostos, estes não se hidratam a mesma velocidade, como por exemplo, os aluminatos se hidratam muito mais rapidamente que os silicatos. Dessa forma, as reações de hidratação dos aluminatos nos permitem analisar a perda de consistência (enrijecimento) e a solidificação (pega), visto que os aluminatos são os primeiros a se hidratarem. Os silicatos, em maioria na pasta (presentes em 75% do cimento), são responsáveis pela taxa progressiva de resistência Etringita primária e monossulfatoaluminato A gipsita é adicionada ao clínquer do cimento para evitar a pega instantânea do C 3 A(aluminato tricálcico) durante a hidratação dos cimentos Portland, em geral. Uma das teorias aceitas para explicar este fenômeno diz que os sulfatos, álcalis e íons hidroxila, ao entrarem em solução, acabam diminuindo a solubilidade do aluminato tricálcico [AGUIAR, 2004]. A reação do C 3 A com a água é imediata (pega instantânea) e a menos que a velocidade desta reação seja desacelerada, os materiais cimentícios feitos com cimento Portland não têm tempo de trabalhabilidade suficiente para serem utilizados [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994]. De acordo com a teoria clássica, em compostos de cimento puros, em função da concentração do C3A e dos íons sulfato (SO -2 4 ) na solução, o produto cristalino formado é o trissulfoaluminato de cálcio (sigla AFt) ou o monossulfoaluminato de cálcio hidratado (sigla AFm). O trissulfoaluminato de cálcio é também conhecido como etringita. Como consagrado na literatura e evidenciado em Taylor [1996], o formação da etringita está condicionada a uma alta relação SO -2 4 / Al(OH) - 4, junto com a presença de Ca +2, OH - e água, como descrita na Eq. 1.7.

21 [ Al( OH ) ] ( SO ).26 H O Ca + 2Al( OH ) 4 + 4OH + 3SO H 2O Ca Eq. 1.7 A Eq. 1.8 mostra a reação Eq. 1.7 escrita de uma maneira diferente, em termos dos compostos: ( CaSO.2H O) 3CaO. Al2O H 2O 3CaO. Al2O3.3CaSO4. 32H 2O Eq alu min atotricálcico sulfato de cálcio dihidratado água etringita A etringita é geralmente o primeiro hidrato a cristalizar-se em virtude de elevada relação sulfato/aluminato na fase aquosa durante a primeira hora de hidratação. Mais tarde as características da solução se alteram, aumentando a solubilidade dos aluminatos. Esta etringita formada nas primeiras horas de hidratação é chamada etringita primária. Depois do sulfato da solução ter sido consumido, quando a concentração de aluminatos se eleva novamente devido à renovação de hidratação do C 3 A e do C 4 AF, a etringita torna-se instável e é gradativamente convertida em monossulfoaluminato de cálcio. A figura 1.2 ajuda a entender a interação que ocorre em função da disponibilidade de sulfatos, aluminatos e óxidos de cálcio na matriz cimentícia. Figura 1.2 Diagrama de fases da formação do AFt e AFm [TAYLOR,1997] A reação de conversão da etringita em monossulfoaluminato de cálcio está descrita na Eq. 1.9, de TAYLOR [1996]: - Ca 6 [Al(OH) 6 ] 2 (SO 4 ) 3.26H 2 O + 4Al(OH) 4 + 6Ca OH - 3Ca 4 [Al(OH) 6 ] 2 (SO 4 ).6H 2 O + 8 H 2 O Eq. 1.9 Reescrevendo a 1.9 em termos de compostos, tem-se a Eq. 1.10

22 22 [ 3CaO. Al2O3 ] + 3CaO. Al2O3.3CaSO4.32H 2O+ 4H { 2O aluminatotricálcico etringita [ CaO. Al O. CaSO.12H O] monossulfoaluminatodecálcio água Eq De acordo com a teoria clássica, como citado, por exemplo [MEHTA,1994], o monossulfoaluminato é o produto final da hidratação dos cimentos Portland com mais de 5% de C 3 A. Ainda pela teoria clássica, a Figura 1.3 mostra a redução da concentração de etringita e o aumento da formação do monossulfoaluminato ao longo do tempo de hidratação, onde percebe-se a formação do monossulfoaluminato e a redução da etringita a partir de 24 horas, aproximadamente, do início da hidratação do cimento Portland. Cabe salientar que a hidratação da fase ferrita (C 4 AF) ocorre paralelamente à do C 3 A, com formação de fases análogas à etringita (AFt) e à fase monossulfoaluminato (AFm). As reações são mais lentas do que as do C 3 A e desenvolvem menos calor. O C 4 AF nunca reage rapidamente e a gipsita retarda ainda mais sua hidratação. [CAMARINI, 1995]. Figura 1.3. Produtos da hidratação do cimento x tempo [AGUIAR, 2004] A teoria clássica é registrada e evoluiu através de publicações desde o começo do século 20 e até hoje é reconhecido por autores que pesquisam o assunto, como é o caso de [TAYLOR, 1996; KUSEL, 1996; COLLEPARDI, 2003].

23 23 Taylor [1996] evidencia que para a ocorrência da conversão de etringita em monossulfoaluminato, a relação entre SO 3 e Al 2 O 3 precisa ser de 0,79, em massa. Kuzel [1996] salienta ainda que a concentração de SO 3 dentro da solução dos poros precisa cair abaixo de 2,35 mg/l para que a etringita esteja estável e não se converta em monossulfoaluminato Etringita tardia Quando a etringita é formada na pasta endurecida é chamada de etringita tardia. A sua expansão é heterogênea e em um concreto já endurecido e muito rígido pode causar fissuras e lascamentos, ou seja, a sua deterioração progressiva. Collepardi [2003] considera que isto ocorre meses ou anos depois da produção do material. A formação da etringita em idades mais avançadas dos materiais cimentícios está relacionada com a conversão do monossulfoaluminato novamente em etringita, em função da presença de íons SO -2 4 no sistema. Segundo Collepardi [2003], os termos etringita tardia ou etringita secundária são em geral usados para descrever apenas a etringita formada a partir de sulfatos internos ou intrínsecos à pasta. Entretanto, ele considera que o termo etringita tardia deve ser usado para descrever qualquer etringita formada posteriormente ao endurecimento da pasta e que o emprega também para descrever a etringita formada pelo ataque de sulfatos externos. Como pode ser visto na literatura técnica, os termos usados para descrever a etringita formada após endurecimento dos produtos cimentícios divergem de autor para autor. Em vista dessa terminologia se confusa, Odler [1997], por exemplo listou vários tipos de etringita e suas características peculiares, como mostrado na Tabela 1.3. Tabela 1.3 Termos associados às formas de etringita em pastas de cimentos Portland [ODLER, 1997] Designação da Prazo de Condição de Origem do Cristal/ etringita formação formação Al 2 O 3 Expansão Inglês Português

24 24 Early Primária Primeiras horas Condições normais C 3 A Microcristalino/ primary após a de hidratação não hidratação Late Primária Primeiros dias Quantidade C 3 A Microcristalino/ primary atrasada ou semanas excessiva de gesso sim após hidratação no cimento External Externa Em qualquer Migração de SO 3 do monossulfato Microcristalino/ tempo ambiente externo sim Delayed Tardia Meses após a Após cura a vapor monossulfato Microcristalino/ cura a vapor com temperaturas sim maiores que 70ºC Secondary Secundári Meses após a Recristalização da etringita Microcristalino/ a cura a vapor etringita em fissuras não formadas após molhagem e secagem Além dos prazos e origens de formação resumidos por Odler [1997], que consta na tabela 1.3, verifica-se por outros artigos, como o de Taylor; Famy; Scrivinir [2001], que há discussões sobre a formação da etringita secundária, embora equivocadas na opinião desses autores. Collepardi [2003] propõe que o termo formação de etringita tardia (em inglês DEF Delayed Ettringite Formation) seja usado para descrever qualquer tipo de etringita formada após o final de pega, quando o concreto ou argamassa já se encontram endurecidos Alterações possíveis na microestrutura de materiais cimentícios por etringita tardia Reações envolvendo a formação de etringita em idades mais avançadas, após o fim da pega, podem estar relacionadas com processos destrutivos que se iniciam a partir da formação de etringita tardia dentro de poros de concretos, argamassas ou pastas no estado endurecido

25 25 A formação da etringita tardia não ocorre de forma homogênea em toda matriz cimentícia, ocasionando um aumento de volume, gerando tensões que podem provocar fissuras nos concretos e argamassas endurecidos [COLLEPARDI, 2003]. A relação SO -2 4 /Al 2 O 3 é um dos fatores principais na formação de etringita tardia e suas conseqüências, pois este afeta a estabilidade da etringita primária. Em relações ricas em SO -2 4, a etringita encontra-se estável. Já em relações baixas, há a presença de monossulfoaluminato, ou seja, a matriz está mais susceptível à reversão do monossulfoaluminato novamente em etringita, em função do aumento da relação SO -2 4 /Al 2 O 3 como conseqüência da presença de íons sulfato provenientes de fontes externas ou internas. A formação de etringita tardia pode provocar pressões, causando expansão e fissuração, pois as reações de hidratação do cimento já estão avançadas e já ocorreu o fim da pega não havendo mais espaço para o aumento de volume causado pelas 32 moléculas de água do composto, conforme a Eq. 1.10, no item A estrutura cristalina da etringita e do monossulfoaluminato não é a mesma. A da etringita é a de cristais aciculares e monossulfoaluminato é de placas hexagonais, como pode ser visto na figura 1.4. Figura 1.4. Micrografia eletrônica de varredura de cristais hexagonais típicos de monossulfato hidratado e cristais aciculares de etringita formados pela mistura de soluções de aluminato de cálcio e de sulfato de cálcio [MEHTA, 1994]

26 26 A figura 1.5 mostra uma representação esquemática do que acontece nos poros com a transformação do monossulfoaluminato em etringita, em função de suas estruturas cristalinas, podendo afetar as propriedades dos materiais cimentícios. Figura 1.5. Representação esquemática da pressão causada nos poros devido à transformação do monossulfoaluminato em etringita [AGUIAR, 2004] A possibilidade da reação expansiva tem a ver com a relação SO -2 4 /Al 2 O 3. Há situações onde há a presença de sulfato, mas este se encontra combinado ou apresenta baixa solubilidade. Nestes casos a formação de etringita é afetada. Em alguns casos pode haver a liberação do sulfato ao longo do tempo levando à formação da etringita tardia. Outro caso é a disponibilização de sulfato na matriz, proveniente do meio externo, provocando o desequilíbrio da relação SO -2 4 /Al 2 O 3 (AFt AFm) e a formação da etringita. A escola clássica defende a reversão do monossulfoaluminato em etringita em função do ingresso de íons sulfato no sistema. No entanto, estudos, como os de Taylor [1996] e Kuzel [1996], consideram que esta reversão possa ocorrer em função da presença de outros íons ou compostos no sistema como, por exemplo, o CO2 e a portlandita, como descrito na Eq. 1.11, transcrita de Taylor [1996]. 3Ca Ca [ Al( OH ) 6 ] ( SO4 ).6 H 2O + 2Ca + CO3 + 2OH + 19 H 2O 2 [ Al( OH ) ] ( SO ).26 H O + 2Ca [ Al( OH ) ] ( CO ) ( OH ).5,5 H O ,5 2 Eq Reescrevendo Eq em função dos compostos, temos a Eq. 1.12, transcrita de Kuzel [1996].

27 27 ( C A. CaSO.14H O) + CO { + 2Ca ( OH ) monossulfoalu min ato C3 A.3CaSO4.33H 2O+ 2C3 A.1/ 2CaCO3.1/ 2Ca( OH ) 2.11,5 H 2O etringita 2 gás carbônico H 2O portlandita hemicarbonato Eq Como se pode ver neste caso, a reação leva à formação de etringita e à ocorrência de carbonatação. Kuzel [1996] explica que o concreto contendo monossulfoaluminato é atacado pelo CO 2. O SO -2 4 na estrutura cristalina do monossulfoaluminato é substituído pelo CO -2 3 (figura 1.6); como resultado, a concentração de sulfato na solução dos poros aumenta, e a etringita é formada novamente. Figura 1.6. Troca de íons SO 4-2 monossulfoaluminato [KUZEL, 1996] por CO 3-2 na estrutura cristalina do Kuzel [1996] discute a ocorrência de monossulfoaluminato nos materiais cimentícios em função do teor de CO 2 na matriz cimentícia, como pode ser visto na figura 1.7. Todavia, o autor reconhece que não é claro ainda se a etringita tardia formada pela carbonatação, de acordo com a Eq. 1.12, é meramente de interesse teórico ou se pode também afetar a durabilidade de materiais cimentícios na prática, porque as informações são muito limitadas quanto aos hidratos presentes em concretos e argamassas coletados em campo. De forma preventiva à formação de etringita por carbonatação, esse pesquisador ainda recomenda que o cimento Portland sempre contenha algum teor de carbonato de cálcio reativo, de modo a ocorrer o que apresenta o lado direito da figura 1.7.

28 28 Figura 1.7. Influência do CO 2 nas reações de hidratação do C 3 A em cimentos Portland [KUZEL, 1996] Taylor [1997], também fala da conversão de monossulfoaluminato em etringita pela disponibilização de íons SO -2 4 a partir de anidrita, e nestes casos pouca ou nenhuma dissolução da portlandita e ou descalcificação de C-S-H precisam ocorrer. De qualquer forma, o que se pode concluir da literatura, é que a existência do monossulfoaluminato, condicionado ou não à disponibilidade de íons SO 4, é um fator de risco para a formação de produtos expansivos, visto que esse é o único íon passível de propiciar a reversão do monossulfato em etringita e hoje muito se discute a importância da presença de CO Hidratação dos silicatos A hidratação do C 3 S (alita) e do βc 2 S (belita) no cimento Portland produz família de silicatos de cálcio hidratados com estruturas similares, mas com composição química diferente quanto à relação cálcio/sílica e ao teor de água quimicamente combinada [MEHTA, 1994]. Os silicatos de cálcio hidratados são poucos cristalinos e formam um sólido poroso com características de gel rígido, o qual a literatura se refere como gel de tobermorita. Esse nome não é mais aceito, pois a tobermorita é um mineral cuja semelhança na estrutura com esse gel ainda é muito pobre. Tornou-se comum, por causa da composição química dos silicatos dependerem da relação água/cimento, temperatura e

29 29 idade de hidratação, referir-se a esses hidratos simplesmente como C-S-H, o que não implica em uma composição fixa. Na hidratação completa a composição que mais se aproxima é C 3 S 2 H 3. Os cristais de C-S-H, podem ser visualizados na figura 1.8. Figura 1.8: Micrografia de uma pasta de cimento mostrando os silicatos hidratados de cálcio (fase C-S-H), [MEHTA, 1994] As reações estequiométricas para as pastas completamente hidratadas de C 3 S e C 2 S podem ser expressas nas equações 1.13 e 1.14: 2C 3 S + 6H 2 O C-S-H + 3Ca(OH) 2 Eq C 2 S + 4H 2 O C-S-H + 3Ca(OH) 2 Eq.1.14 Os produtos das reações de hidratação dos compostos C 3 S e C 2 S são similares [MEHTA, 1994]. Porém alguns pontos que devem ser observados estão descritos a seguir: Cálculos estequiométricos mostram que a hidratação do C 3 S produziria 61% de C 3 S 2 H 3 e 39% de hidróxido de cálcio, enquanto que a hidratação do C 2 S produziria 82% de C 3 S 2 H 3 e 18% de hidróxido de cálcio. Se a área específica e, conseqüentemente, a aderência da pasta de cimento for principalmente em virtude da formação de silicatos de cálcio hidratados, espera-se que, para um cimento de alto teor de C 3 S, a resistência final seja menor que a do cimento com alto teor de C 2 S. A durabilidade da pasta endurecida a águas ácidas e sulfáticas é reduzida com a presença de hidróxidos de cálcio. Então, espera-se que um cimento contendo uma proporção maior de C 2 S seja mais durável em ambientes ácidos e sulfatados do que outros contendo maior

30 30 proporção de C 3 S. Muitas especificações objetivam limitar o teor máximo de C 3 S nos cimentos, outras recomendam o uso de pozolanas, que inibem o excesso de hidróxido de cal na pasta hidratada. Para a hidratação completa, o C 3 S e o C 2 S exigem 24% e 21% de água, respectivamente. As equações estequiométricas não dizem nada sobre a velocidade de reação. De acordo com a tabela 1.3, pode-se perceber que o C 3 S hidrata a uma velocidade maior que a do C 2 S. Na presença de gipsita o C 3 S em finas partículas começa a hidratar uma hora após a adição de água ao cimento e contribui para o tempo final de pega e a resistência final da pasta de cimento. Essa evolução rápida de hidratação do C 3 S é um importante fator em cimentos de alta resistência inicial. Tabela 1.4 Calores de hidratação dos compostos do cimento Portland [METHA, 1994] Compostos Calores de hidratação (cal/g) 3 dias 90 dias 13 anos C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF Por outro lado, Petrucci [1979] confirma um dos pontos destacados acima: O C 3 S hidrata-se dentro de poucas horas, desprendendo-se calor; o composto anidro vai passando pela solução aparecendo hidróxidos de cálcio, enquanto uma massa gelatinosa de silicatos hidratado se forma em torno dos grãos originais. O C 2 S é atacado lentamente pela água; depois de semanas os cristais se recobrem de silicato hidratado. Forma-se também o hidróxido de cálcio, porém em menor quantidade do que no C 3 S. As reações da alita e belita são aceleradas na presença de íons sulfatos na solução, o que ao contrário ocorre com os aluminatos, que diminuem sua solubilidade na presença de íons sulfatos. Uma problemática é que a adição de gipsita provoca o retardamento na hidratação dos aluminatos, que seria imediata, mas um efeito colateral é que essa adição provoca a aceleração na hidratação da alita sem a qual os cimentos não endureceriam a taxas mais lentas [MEHTA, 1994].

31 31 Dos compostos resultantes, o único solúvel em água é o hidróxido de cálcio, sendo essa solubilidade a principal causa de desagregação do cimento endurecido. Nos cimentos Portland comuns formam-se de 13 a 17% de Ca(OH) 2, os cristais de Ca(OH) 2 pode ser melhor visualizado na figura 1.9. O hidróxido de cálcio, Ca(OH) 2, pode se dissolver com a umidade do ar e reagir com o CO 2 na superfície da argamassa, formando o CaCO 3. Esse carbonato insolúvel forma eflorescência (depósito de sais sobre a superfície do concreto). Na água do mar, o sulfato de magnésio nela contido reage com o Ca(OH) 2, e resulta CaSO 4, sulfato de cálcio, com conseqüente depósito de hidróxido de magnésio. Esse sulfato de cálcio ocasiona a expansão da massa de cimento e, juntamente com o existente na água do mar, combina-se com a alumina e forma o sal de Candlot, o que agrava com o tempo a fragmentação do cimento [PETRUCCI, 1979]. Figura 1.9: Micrografia de uma pasta de cimento mostrando cristais de hidróxido de cálcio fase (Ca(OH) 2 ), [MEHTA, 1994] Pega e endurecimento do cimento O endurecimento é o ganho de resistência mecânica com o tempo e é fortemente marcado pela hidratação do C 3 S durante muitas semanas. Durante esse tempo, também ocorre o preenchimento progressivo dos espaços vazios na pasta com os produtos da reação, o que resulta em decréscimo de porosidade e de permeabilidade e, em contrapartida, um ganho de resistência. Os dados de estudos de calor de hidratação podem ser usados para caracterizar o comportamento de pega e endurecimento do cimento e para prever a elevação da

32 32 temperatura. Lerch [1946], usando um calorímetro de condução, registrou a taxa de evolução de calor das pastas de cimento durante a pega e o período inicial de endurecimento, como mostra a figura 1.2. Percebe-se uma rápida evolução do calor (pico A), o que representa a dissolução de aluminatos e sulfatos. Devido aos sulfatos reduzirem a solubilidade dos aluminatos, essa evolução termina rapidamente. O segundo pico (B) é atingido entre 4 e 8 horas de hidratação e representa o calor de formação da etringita. Figura 1.2 Taxa de liberação de calor de uma pasta de cimento Portland durante a pega e o período inicial de endurecimento [MEHTA, 1994] O valor do calor de hidratação do cimento Portland ordinário varia entre 85 e 100 cal/g, reduzindo-se para 60 a 80 cal/g nos cimentos de baixo calor de hidratação [BAUER, 1985]. A pega e o endurecimento são dois aspectos do mesmo processo de hidratação do cimento, vistos em períodos diferentes: a pega na primeira fase do processo e o endurecimento na segunda e última fase [SILVA, 1991; BAUER 1985]. A pega é a mudança da pasta de cimento do estado fluido para o estado rígido. É causada por uma reação seletiva de compostos do cimento. Os dois principais compostos que reagem são C 3 A e o C 3 S [NEVILLE, 1982; PRIM, 1998]. O endurecimento é a perda de consistência da pasta plástica de cimento e está associado ao fenômeno de perda de abatimento no concreto. É a água livre na pasta de cimento que é responsável pela sua plasticidade. A perda gradual de água livre do sistema devido às reações iniciais de hidratação, adsorção física na superfície dos produtos de hidratação de baixa cristalinidade, como a etringita e o C-S-H, e a evaporação causam o

33 33 enrijecimento da pasta e, finalmente, a pega e o endurecimento [MEHTA, 1994; MONTEIRO, 1994]. O termo pega implica na solidificação da pasta plástica de cimento. O tempo de início da pega transcreve desde a adição de água até o início das reações de hidratação. Observa-se o aumento na viscosidade e temperatura e diminuição da trabalhabilidade da pasta. O fim da pega acontece quando a massa do cimento pára de se deformar, tornandose um bloco rígido, porém de baixa resistência. Com o fim da pega, tem início o endurecimento [PRIM, 1998]. Os tempos são influenciados por vários fatores. Por exemplo, cimentos com teores maiores de C 3 A, que, como visto anteriormente, reagem imediatamente com a água, resultam em um tempo de pega menor. Outro fator é a composição química do clínquer, no qual existe uma quantidade ótima de gesso a adicionar para retardar a pega. O grau de moagem das partículas e a quantidade de água adicionada também influenciam na velocidade de hidratação. Os tempos de pega são influenciados também pela temperatura, que pode acelerar ou até paralisar as reações. Certos compostos solúveis são utilizados para acelerar a pega ou para retardá-la. Entre esses compostos estão o cloreto de cálcio, cloreto de sódio e os alcalinos, que aceleram a pega; o gesso, carbonato de sódio, óxido de zinco, bórax, tanino e ácido fosfórico retardam-na. Na própria normalização brasileira (NBR 1158) os cimentos são classificados em cimentos de pega normal e de pega rápida, sendo estes primeiros os que dão início de pega em um tempo superior a uma hora e os de pega rápida terminando a pega em poucos minutos. Os cimentos de pega rápida terminam sua pega em tempo inferior a 8 minutos; cimentos de pega semilenta, de 8 a 30 minutos; os de pega normal entre 30 minutos a 6 horas; e os de pega muito lenta, em tempos superiores a 6 horas. Por causa das condições climáticas brasileiras, pode-se adotar, para um cimento de pega rápida, um tempo menor que meia hora, entre meia hora e 1 hora para os cimentos de pega semi-rápida, e acima de 1 hora para os de pega normal Cimento Portland resistentes aos sulfatos

34 34 Os cimentos Portland resistentes aos sulfatos são aqueles como o próprio nome diz que têm a propriedade de oferecer resistência aos meios agressivos sulfatados, tais como os encontrados nas redes de esgotos de águas servidas ou industriais, na água do mar e em alguns tipos de solos. De acordo com a norma NBR 5737, quaisquer um dos cinco tipos básicos (CP I, CP II, CP lii, CP IV e CP V-ARI) podem ser considerados resistentes aos sulfatos desde que obedeçam a pelo menos uma das seguintes condições [GIUSTI, 2002]: teor de aluminato tricálcico (C 3 A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de, no máximo, 8% e 5% em massa, respectivamente. cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de altoforno, em massa. cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa. cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos. No primeiro e no último caso o cimento deve atender ainda uma das normas NBR 5732, 5733, 5735, 5736 e Se o cimento original for o Portland de alta resistência inicial (NBR 5733), admite-se a adição de escória granulada de alto-forno ou de materiais pozolânicos para os fins específicos da NBR O cimento Portland CP II-Z-32 composto com pozolana tem diversas possibilidades de aplicação e por isso é um dos cimentos mais utilizados no Brasil. Suas propriedades atendem desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento, concreto massa e concreto para pavimentos. Recomenda-se não utilizar o CP II Z-32 na necessidade de desforma rápida sem cura térmica e concreto protendido pré-tensionado. O CP II-Z-32 leva, em sua composição, de 6 a 14% de pozolana [ITAMBÉ, 2004]. O cimento Portland CPV-ARI-RS é um aglomerante hidráulico que atende as exigências de alta resistência inicial e resistência a sulfatos. Ele é obtido pela moagem do clínquer Portland ao qual se adiciona, durante a operação e em quantidade necessária, sulfato de cálcio. Esse aglomerante tem um baixo teor de aluminato tricálcico e se caracteriza pelo endurecimento rápido nas primeiras idades. No caso da construção civil ele é interessante, pois permite uma remoção mais rápida das formas utilizadas para a