AGLOMERANTES AÉREOS. Aulas: Prof a. Marienne R.M.Maron da Costa colaboração Prof.José Freitas (DCC/UFPR) Ano 2014

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Departamento de Construção Civil TC 030 Materiais de Construção I AGLOMERANTES AÉREOS Aulas: Prof a. Marienne R.M.Maron da Costa colaboração Prof.José Freitas (DCC/UFPR) Ano 2014

2 AGLOMERANTES DEFINIÇÃO 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 devido a reações química Ex: Cimento Portland 2

3 AGLOMERANTES CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA: Quimicamente ativos: Aéreos Necessitam da presença do ar para endurecer. Hidráulicos Não necessitam da presença do ar para seu endurecimento. 3

4 AGLOMERANTES Quimicamente ativos: AGLOMERANTES AÉREOS: Depois de endurecidos, não resistem bem a água. Devem ser usados apenas em contato com o ar. Ex.: Cal aérea, Gesso 4

5 AGLOMERANTES Quimicamente ativos: 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

6 AGLOMERANTES Quimicamente Ativos Hidráulicos: Hidráulicos simples Hidráulicos mistos Hidráulicos com adições 6

7 AGLOMERANTES Quimicamente Ativos Hidráulicos: AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES: Um único produto, não tendo mistura. Ex.: Cimento Portland Cimento aluminoso Cal hidráulica. 7

8 AGLOMERANTES Quimicamente Ativos Hidráulicos: AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS: Mistura de dois aglomerantes simples. Ex.: Mistura de CP c/ cimento aluminoso. Tem pega muito rápida. 8

9 AGLOMERANTES Quimicamente Ativos Hidráulicos: AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COM ADICÕES: Aglomerantes hidráulicos simples + adições p/ modificar certas características. Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação, retração ou preço. Aumento: resistência a agentes agressivos, plasticidade ou resistência a baixas temperaturas. 9

10 AGLOMERANTES Resumindo: Quim. Inertes AGLOMERANTES Quim. Ativos Aéreos Hidráulicos Simples Mistos c/ adições 10

11 AGLOMERANTES Tempos de início e final de pega Definições: Pega - período inicial de solidificação da pasta Início de pega Momento que a pasta começa a enrijecer Fim de pega - Momento que a pasta já está completamente sólida Endurecimento Ganho de resistência, mesmo após o final de pega. 11

12 AGLOMERANTES Tempos de início e final de pega APARELHO DE VICAT (Coutinho, J. S.; FEUP, 1988) Luis J. Vicat, França, 1828

13 AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA APARELHO DE VICAT O Aparelho de Vicat é composto por: Parafuso para ajuste da altura; Haste; Parafuso para ajuste da sonda; Agulha p/ início de pega; Agulha p/ final de pega; Base; Sonda de Tetmajer; Molde cônico e escala. Ensaios (MB-3433) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (MB-3434) - Determinação dos Tempos de Pega 13

14 AGLOMERANTES Tempos de início e final de pega Escala graduada APARELHO DE VICAT Sonda de Tetmajer Agulha de Vicat Sonda de Tetmajer Amostra de aglomerante 14

15 AGLOMERANTES Tempos de início e final de pega Escala graduada APARELHO DE VICAT Sonda de Tetmajer Agulha de Vicat Agulha de Vicat Amostra de aglomerante 15

16 AGLOMERANTES Tempos de início e final de pega agulha escala (José A. Freitas Jr.) amostra da pasta do aglomerante Agulha com arruela para verificação do final de pega APARELHO DE VICAT 16

17 AGLOMERANTES Tempos de início e final de pega Classificação (AFNOR): O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega. 17

18 AGLOMERANTES Massa específica e unitária: Massa Específica: ME = Massa / volume real Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente (inclui vazios entre grãos) Massa Unitária Massa Específica 18

19 AGLOMERANTES Massa específica e unitária: Massa Específica: ME = Massa / volume real Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente (inclui vazios entre grãos) Quem é maior, ME ou MU? 19

20 AGLOMERANTES Superfície específica : SE = áreas dos grãos Área dos grãos: soma das áreas todos os grãos contidos em uma unidade de massa. Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das partículas determinado pelo permeabilímetro de Blaine. 20

21 AGLOMERANTES Superfície específica: 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 21

22 AGLOMERANTES Superfície específica: Permebilímetro Blaine Amostra (F.Bauer) 22

23 Depois de endurecidos, não resistem bem a água!!! Devem ser usados apenas em contato com o ar. Em geral precisam de componentes do ar para endurecer. Exemplos principais: Cal aérea ou Cal hidratada Gesso 23

24 CAL = Cal Aérea / Cal hidratada É um aglomerante aéreo É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão (função do tipo de rocha - entre aproximadamente 700 e 900 o C), com posterior processo de hidratação. 24

25 APLICAÇÕES DIVERSAS da CAL Destacam-se: Siderurgia Metalurgia Produtos químicos Papel Celulose Tratamento de águas/esgotos Cerâmica Produtos alimentícios Tratamento de águas e esgotos Tintas Borracha Óleos Reagentes CONSTRUÇÃO CIVIL (pintura,estabilização de solos, blocos construtivos, ARGAMASSAS e misturas asfálticas) Agricultura Saúde Lar

26 Processo de Fabricação da CAL Hidratada Jazida de calcário Britagem Calcinação Hidratação Moagem Cal Hidratada em pó Cal virgem em pedra Moagem Cal virgem em pó

27 CAL = Cal Aérea Rocha Calcária a) Calcinação Etapas da cal: ar CaCO 3 + calor CaO + CO 2 (~900 o C cal cálcica) Alterações físicas: 44 % do peso CaCO Perde 3 = Carbonato de Cálcio 12 a 20 % do volume CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva 27

28 CAL = Cal Aérea Etapas da cal: a) Calcinação ar Mg.CO 3 + calor Mg.O + CO 2 ar Ca.Mg.(CO 3 ) 2 + calor Ca.Mg.O + 2 CO 2 (~700 o C cal magnesiana/ dolomítica) 28

29 CAL = Cal Aérea Etapas da cal: b) Extinção da cal / Hidratação CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + calor Muito Ca(OH) 2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio O Hidróxido de cálcio é o aglomerante. 29

30 CAL = Cal Aérea Etapas da cal: b) Extinção da cal CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + calor Muito Pode chegar a 360 o C a 400 o C Alteração física: Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos. Cerca de 24% do peso do produto formado é H 2 O 30

31 CAL = Cal Aérea O hidróxido de cálcio (cal extinta) é o aglomerante empregado nas argamassas de cal usadas principalmente na execução de alvenarias e revestimentos, fornecendo argamassas com excelente trabalhabilidade. 31

32 CAL = Cal Aérea Etapas da cal: c) Endurecimento ou recarbonatação ar ar Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O Ca(OH) 2 = hidróxido de cálcio CaCO 3 = carbonato de cálcio 32

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

34 CAL = Cal Aérea Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante: Cal virgem cálcica Cal virgem magnesiana 34

35 CAL = Cal Aérea 95% de (CaO + MgO) Cal virgem cálcica: CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais No máximo: 5% de SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 Cal virgem magnesiana: CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais Cal virgem dolomítica: CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais 35

36 CAL = Cal Aérea Rendimento: Ganho de volume da cal virgem ao hidratar. (volume de pasta em metros cúbicos que se obtém com uma tonelada de cal viva) Cal Gorda Cal Magra 36

37 CAL = Cal Aérea / Cal hidratada Cal gorda: Produz maior volume de pasta, mais plástica, homogênea e mais expansiva. Cal magra: Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos expansiva. 37

38 CALCÁRIO Reservas no Brasil: Paraná Paraná C = Calcário - CaCO 3 D = Dolomito - CaCO 3.MgCO 3

39 CAL = Cal Aérea PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR Mina de calcário Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared 39

40 CAL = Cal Aérea PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR Mina de calcário Britagem Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared 40

41 CALCÁRIO BRITADO

42 CAL = Cal Aérea PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR Mina de calcário Forno de barranco Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared 42

43 CAL = Cal Aérea Fornos para calcinação da cal (Freitas, J. A..) Forno intermitente simples a lenha ABPC Forno vertical contínuo 43

44 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

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

46 CAL = Cal Aérea DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado CaO CAL HIDRATADA ou CAL EXTINTA = Cal Virgem depois da hidratação Ca(OH) 2 46

47 CAL = Cal Aérea TEMPO PARA EXTINÇÃO/HIDRATAÇÃO Pasta obtida de cal em pedra - depois de 7 a 10 dias após a extinção. Pasta obtida de cal pulverizada - depois de 20 a 24 horas após a extinção. Pasta de cal magnesiana - 2 semanas no mínimo (a hidratação do óxido de magnésio é muito lenta). 47

48 CAL = Cal Aérea OS TANQUES (DEPÓSITOS) Geralmente revestidos de tijolos sendo separados por uma parede interna. Enquanto a cal de um dos tanques esfria e envelhece, enche-se o outro tanque com cal misturada a água. Por que isso seria importante? Este processo permite se obter, sem interrupções, cal bem extinta, em condições de ser empregada para o fabrico diário de argamassas. 48

49 CAL = Cal Aérea Ca(OH) 2 Cal em final de hidratação em caixa de madeira, típica de obra. Equipamento industrial para hidratação de cal. 49

50 Hidratador REAÇÃO EXOTÉRMICA CALES COM ALTO TEOR DE CÁLCIO : 272 kcal/kg cal CALES DOLOMÍTICAS: 211 kcal/kg cal

51 CAL = Cal Aérea APLICAÇÕES 1) No preparo de certas tintas e colas; 2) Como matéria prima na fabricação de tijolos sílicocalcários; Sílico-calcário 51

52 CAL = Cal Aérea 3) Confecção de argamassa; APLICAÇÕES 4) Como adição nos pavimentos betuminosos; 5) Na indústria química, indústria cerâmica, no tratamento de água, no preparo de adubos, na siderurgia, etc; 52

53 CAL = Cal Aérea Impacto Ambiental: Reservas: Calcário: Ø Muito amplas. Energia: Óleo combustível; Madeira; Bagaço de cana; Forno descontínuo: Ø 2 kcal/g Forno contínuo: Ø 0,9 kcal/g 53

54 CAL = Cal Aérea Impacto Ambiental: CO 2 Efeito estufa: Descarbonatação: Ø p/ uma tonelada de CaCO kg CaO 440 kg CO 2 - Reabsorvido na recarbonatação Combustível: Ø 1 tonelada de CaO gera 300 Kg de CO 2 - Forno contínuo 640 kg de CO 2 Forno descontínuo 54

55 Gesso = Gesso de Paris Produto da desidratação parcial da gipsita - (CaSO 4. 2H 2 0) É um aglomerante aéreo, não suporta contato com a água após endurecido. 55

56 Gesso = Gesso de Paris Reação de produção: 2(CaSO 4. 2H 2 O) + calor 190 o C 2(CaSO 4.1/2 H 2 O) + 3H 2 O hemidrato CaSO 4 CaSO 4 H 2 O Gesso de Estucador Gesso Rápido Gesso de Paris 56

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

58 Gesso = Gesso de Paris Prosseguindo o aquecimento além dos C: C - anidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade ao ar e reage rapidamente) C - anidrita insolúvel - praticamente inerte (endurece 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. 58

59 Gesso = Gesso de Paris Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas. (Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 59

60 Gesso = Gesso de Paris Reação de pega: 2(CaSO 4.1/2+ H 2 O) + 3H 2 O 2(CaSO 4.2H 2 O) gipsita Exceção: Aglomerante aéreo é aquele que tem a capacidade de endurecer por com o dióxido de carbono ou por reações de hidratação e que não adquirem a propriedade de resistir ao contato com a água após endurecido. 60

61 Gesso = Gesso de Paris Tem pega rápida. Início: 2 a 3 minutos Término: 15 a 20 minutos do amassamento com água 61

62 Gesso = Gesso de Paris Pega: Cristais 15 µm (AULAS USP Prof. Antônio Figueiredo et al.) 62

63 Gesso = Gesso de Paris Resistências médias em corpos de prova secos e saturados de gesso de paris, conservados 28 dias em ar seco. (Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 63

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

65 Gesso = Gesso de Paris Jazidas de Gipsita Pólo gesseiro PE: 94% da produção km frete p/ regiões Sul 65

66 Gesso = Gesso de Paris Britagem da gipsita 66

67 Gesso = Gesso de Paris Propriedades: - Pega rápida minutos - Solúvel em água após endurecido - Atacado por fungos e bactérias sulfatófagos - Resistência mecânica diminui com o teor de umidade - Baixa condutibilidade térmica (isolante) - Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto) - Corrosivo ao aço Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso 67

68 Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL 68

69 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:

70 Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL 70

71 Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL (Coutinho,J. S.)

72 Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL 72

73 Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL Tipos de Chapas Standard (ST) Chapa Branca (áreas secas) Resistente à Umidade (RU) Chapa Verde Resistente ao Fogo (RF) Chapa Rosa Chapas acartonadas - dimensões: L= 60,0 ou 120,0 cm C = 240,0 ou 360,0 cm 73

74 Gesso = Gesso de Paris Placas de gesso (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 e fixadas ao teto com arame galvanizado. 74

75 Gesso = Gesso de Paris Divisórias em blocos 75

76 Gesso = Gesso de Paris Peças decorativas (Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 76

77 Gesso = Gesso de Paris Camada única de pasta sobre superfícies de interiores. Confere aspecto liso, bem acabado. Revestimento com pasta de gesso (Fotografias, alunos: A.Monteiro, A. R. Pontes, C. P. Serpa, C. Vasco, F. Silva e I. Dalmagro) 77

78 Gesso = Gesso de Paris Reservas: Muito amplas; Duração... Consumo de Energia: Impacto Ambiental: 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 45 Kg de CO 2 Desidratação parcial libera H 2 O. 78

79 Materiais de Construção AGLOMERANTES Referências bibliográficas: Apostilas USP Aglomerantes CONCRETE, Microstucture,Properties and Materials,, P. Kumar Metha e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006 Cia. Cimento Itambé Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim 79