ARGAMASSAS E CONCRETOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
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- Adriano Santarém Assunção
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1 ARGAMASSAS E CONCRETOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
2 Definição: O cimento Portland é um pó fino com propriedades aglutinantes que endurece sob a ação da água, ou seja, é um aglomerante ativo hidráulico.
3 Influência na resistência à compressão: A composição química do cimento (C 3 S e C 2 S), assim como as adições (escórias e pozolanas) influenciam no ganho de resistência dos concretos. A finura também é um fator a ser considerado.
4 Histórico: 1756 pelo inglês John Smeaton, que conseguiu obter um produto de alta resistência por meio de calcinação de calcários moles e argilosos. Em 1818, o francês Vicat obteve resultados semelhantes aos de Smeaton, pela mistura de componentes argilosos e calcários. Ele é considerado o inventor do cimento artificial.
5 Histórico: Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras calcárias e argila, transformando-as num pó fino. A mistura não se dissolvia em água e foi patenteada pelo construtor no mesmo ano, com o nome de cimento Portland.
6 Matérias primas: O cimento Portland é composto de Clínquer e de Adições. O Clínquer é composto por calcário e argila. Uma das adições colocadas no cimento é o gesso.
7 Matérias primas: O calcário é a matéria-prima básica, contribui de 85 a 95% na fabricação do cimento, é constituído basicamente de carbonato de cálcio (CaCO 3 ).
8 Matérias primas: Para melhorar a qualidade do clínquer, o calcário recebe algumas correções complementares de: FILITO (argila): este material colabora com o alumínio Al 2 O 3 ; QUARTZITO (material arenoso): este colabora com SiO 2 ; MINÉRIO DE FERRO: este colabora com Fe 2 O 3.
9 Matérias primas:
10 Matérias primas:
11 Matérias primas:
12 Matérias primas:
13 Fabricação: Este conjunto de materiais é enviado para moagem no moinho vertical de rolos, em proporções pré determinadas, onde se processa o início da mistura íntima, secagem e a homogeneização necessária, formando-se a farinha crua.
14 Fabricação: A farinha crua moída é calcinada até fusão incipiente, a uma temperatura de 1450ºC em um forno rotativo, onde então obtém-se o clínquer.
15 Fabricação: A sílica, alumina, ferro e cal reagem no interior do forno, dando origem ao clínquer, cujos compostos principais são os seguintes:
16 Fabricação:
17 Fabricação:
18 Fabricação:
19 Fabricação: Moagem
20 Fabricação: GESSO A gipsita, sulfato de cálcio di-hidratado, é comumente chamada de gesso. É adicionada na moagem final do cimento, com a finalidade de regular o tempo de pega, permitindo com que o cimento permaneça trabalhável por pelo menos uma hora, conforme ABNT. Sem a adição de gipsita, o cimento tem início de pega em aproximadamente quinze minutos, o que tornaria difícil a sua utilização em concretos.
21 Fabricação: FÍLER CALCÁRIO A adição de calcário finamente moído é efetuada para diminuir a porcentagem de vazios, melhorar a trabalhabilidade, o acabamento e pode até elevar a resistência inicial do cimento.
22 Fabricação: POZOLANA A pozolana é a cinza resultante da combustão do carvão mineral utilizado em usinas termoelétricas. A adição de pozolana propicia ao cimento maior resistência a meios agressivos como esgotos, água do mar, solos sulfurosos e a agregados reativos. Diminui também o calor de hidratação, permeabilidade, segregação de agregados e proporciona maior trabalhabilidade e estabilidade de volume.
23 Fabricação: ESCÓRIA DE ALTO FORNO A escória de alto-forno, é sub-produto da produção de ferro em alto-forno, obtida sob forma granulada por resfriamento brusco.
24 Fabricação:
25 Fabricação:
26 Fabricação: CaO é o componente essencial do cimento, as propriedades mecânicas aumentam com o teor de cal, desde que combinadas. SiO 2 é da sua combinação com a cal que resultam os principais compostos do cimento. Al 2 O 3 o composto formado por este óxido com a cal acelera o tempo de pega e reduz a resistência a sulfatos. Fe 2 O 3 em pequenas quantidades funciona como fundente.
27 Fabricação: MgO este elemento não se apresenta combinado, em grandes quantidades é expansivo. SO 3 em grandes quantidades é perigoso devido à formação de sulfoaluminatos. K 2 O e Na 2 O atuam como fundentes e aceleradores de pega. TiO 2, Mn 3 O 4 e P 2 O 5 encontrados em pequenas quantidades e raramente são determinados separadamente.
28 Tipos:
29 Tipos:
30 Tipos:
31 Tipos:
32 Tipos:
33 Tipos:
34 Tipos:
35 Tipos:
36 Tipos:
37 Química do cimento:
38 Química do cimento: Os compostos principais do cimento são: C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF
39 Química do cimento: O C 3 S, também chamado de Alita, é responsável pela resistência mecânica dos cimentos nas primeiras idades, possuindo uma velocidade de reação média e médio desenvolvimento de calor de hidratação. O C 2 S, também chamado de Belita, é responsável pela resistência mecânica dos cimentos nas idades avançadas, possuindo uma velocidade de reação lenta e pequeno desenvolvimento de calor de hidratação.
40 Química do cimento: O C 3 A possui moderada resitência mecânica, porém possui reação rápida e libera grande quantidade de calor de hidratação, sendo responsável pela retração do cimento. O C 4 AF possui baixa resistência mecânica, rápida reação e libera pequena quantidade de calor de hidratação.
41 Química do cimento:
42 Química do cimento:
43 Química do cimento: Os silicatos formam o Silicato Hidratado de Cálcio (C-S-H), o mais importante componente da pasta de cimento hidratada. Os aluminatos são responsáveis pela pega e endurecimento da pasta.
44 Química do cimento: Cálculo da composição potencial do cimento pelas equações de Bogue: %C 3 S = 4,071C 7,600S 6,718A 1,430F 2,850S %C 2 S = 2,867S 0,754C 3 S %C 3 A = 2,650A 1,692F %C 4 AF = 3,043F
45 Química do cimento: Esta equação é válida para teores de Al 2 O 3 /Fe 2 O 3 0,64. Quando são colocadas adições ao cimento está equação torna-se imprecisa. O componente C da equação se refere à quantidade total de CaO CaO livre.
46 Química do cimento: O calor de hidratação é dado por: H cimento = 500C 3 S % + 260C 2 S % + 866C 3 A % + 420C 4 AF % + 624SO 3 % C a O livre % + 850M g O %
47 Química do cimento:
48 Química do cimento:
49 Química do cimento: Estruturas Fibrilares: C-S-H Cristais de C 3 S e C 2 S hidratados: 50 % a 60% do volume da pasta; São as estruturas C-S-H - C=CaO, S=SiO 2, H=H 2 O; Estruturas unidas através de ligações de van der Waals; Excelente resistência mecânica e química.
50 Química do cimento: Estruturas Prismáticas: C-H - Portlandita Cristais de grande tamanho; Cristais com formas hexagonais; Formados p/ hidróxido de cálcio - Ca(OH) 2 ; 20 a 25% do volume de sólidos; Responsáveis ph elevado da pasta (ph 13); Ca(OH) 2 é muito solúvel em água; Ca(OH) 2 é quimicamente muito reativo; Cristais porosos com baixa resistência mecânica.
51 Química do cimento: Etringita: Produto da hidratação dos Aluminatos Cristais grandes e volumosos; Formados por C 3 A + gesso hidratados; Com a redução na concentração de sulfato, a etringita se decompõe, formando monossulfato: Cristais muito porosos com baixa resistência mecânica; São os primeiros cristais da pasta a se formar; Podem causar falsa pega; Representam 15 a 20 % do volume de sólidos.
52 Química do cimento: Na presença de umidade no concreto já endurecido, a etringita recristaliza em cristais maiores dentro dos vazios.
53 Química do cimento:
54 Química do cimento: Qual cimento devo escolher? - Cimento com alta resistência inicial libera muito calor de hidratação, como consequência fissura mais facilmente. - Cimento com baixa resistência inicial e baixo calor de hidratação não fissura.
55 Química do cimento:
56 Propriedades e ensaios: TEMPOS DE PEGA: Início de Pega: é o tempo em que ocorre o início do endurecimento do cimento, após a adição da água. Fim de Pega: é o tempo necessário para ocorrer o término do endurecimento do cimento.
57 Propriedades e ensaios: TEMPOS DE PEGA:
58 Propriedades e ensaios: FINURA: O grau de moagem (finura) influencia nas propriedades do cimento. Quanto mais fino o cimento, mais rápida é a pega e maior a quantidade de calor de hidratação liberada.
59 Propriedades e ensaios: EXPANSIBILIDADE: É o aumento de volume da pasta devido à hidratação dos compostos. O MgO é o principal responsável por esse aumento de volume ao formarem cristais de Periclásio. O gesso também pode ocasionar a expansão.
60 Propriedades e ensaios: RESISTÊNCIA À SULFATOS: Teor de C 3 A menor que 8%; Teor de adições carbonáticas menor que 5%; 60% a 80% de escória de alto forno; 25% a 40% de Pozolana.
61 Propriedades e ensaios: MASSA ESPECÍFICA: Varia de 2,9 g/cm 3 no CP IV até 3,18g/cm 3 no CP II.
62 Propriedades e ensaios: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO: É influênciada pela quantidade de água em relação à quantidade de cimento. Para ensaio prepara-se uma argamassa 1:3:0,48 com areia normal (IPT).
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