CIMENTO. 1.5 Tipos de Cimento Portland produzidos no Brasil. - Cimento Branco. - Cimentos resistentes a sulfato

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1 CIMENTO 1.5 Tipos de Cimento Portland produzidos no Brasil - Cimento Branco - Cimentos resistentes a sulfato 1.6. Composição química do clínquer do Cimento Portland Embora o cimento Portland consista essencialmente de vários compostos de cálcio, os resultados das análises químicas de rotina são expressos em termos de óxidos dos elementos presentes De forma geral atribui-se ao:

2 Silicato tricálcico - C 3 S - Alita resistência mecânica entre 10 horas e 28 dias, como também a segunda maior liberação de calor de hidratação. Moderada resistência química. Presente em teores de 20 a 65%. Silicato dicálcico - C 2 S - Belita é atribuído a maior contribuição para a resistência mecânica em idades avançadas, a partir de 45 dias. Superior resistência química. Baixo calor de hidratação. Presente em teores de 10 a 55%. Aluminato tricálcico - C 3 A contribui para a resistência mecânica no primeiro dia e também é o composto que produz a maior liberação de calor de hidratação. Muito fraca resistência química. Presente em teores de 0 a 15%. Ferroaluminato tetracálcico - C 4 AF Baixa resistência mecânica. Baixo calor de hidratação. Presente em teores de 5 a 15%. 1.8 Hidratação do Cimento Portland Dois mecanismos de hidratação do cimento Portland foram propostos: - A hidratação por dissolução-precipitação: envolve a dissolução de compostos anidros em seus constituintes iônicos, a formação de hidratos em solução e, devido à sua baixa solubilidade, uma eventual precipitação de hidratos resultantes da solução supersaturada. Visa uma completa reorganização dos constituintes dos compostos originais durante a hidratação do cimento. Dominante nos estados iniciais da hidratação do cimento.

3 - - Topoquímico ou hidratação no estado sólido: as reações acontecem diretamente na superfície dos compostos do cimento anidro sem que os compostos entrem em solução. - Em estágios em que a mobilidade iônica na solução se torna restrita, a hidratação na partícula residual de cimento pode ocorrer por reações no estado sólido 1.9 Hidratação dos aluminatos A reação de C 3 A com água é imediata: a menos que a rápida hidratação de C 3 A seja desacelerada de alguma forma, o cimento Portland não poderia ser usado para a maioria das aplicações de construção. Utiliza-se gipsita (CaSO 4.2H 2 O) para desacelerar a reação do C 3 A. Uma vez que gipsita e álcalis entram em solução rapidamente, a solubilidade do C 3 A é diminuída na presença de íons hidroxila, sulfato e álcalis. Na prática, são importantes não apenas as reações de hidratação do C 3 A, mas também as reações de hidratação do C 3 A com a presença de gipsita. Dependendo da concentração de aluminato e íons sulfato na solução, o produto cristalino da precipitação é trissulfoaluminato de cálcio hidratado (etringita/ altosulfato cristaliza-se como agulhas) ou o monossulfoaluminato de cálcio hidratado (baixo-sulfato cristaliza-se como placas hexagonais). As reações químicas podem ser expressas como: Etringita [AlO 4 ] - +[SO 4 ] [Ca] 2+ + aq. C 6 AS 3 H 32 Monossulfato [AlO 4 ] - +[SO 4 ] [Ca] 2+ + aq. C 4 ASH 18 Mais tarde, após o sulfato ter sido consumido, quando a concentração de íons aluminato volta a se elevar devido à nova hidratação de C 3 A e C 4 AF, a etringita se torna instável e é gradualmente convertida para a fase monossulfato, que é produto final da hidratação de cimentos Portland que contenham mais de 5% de C 3 A: C 6 AS 3 H C3A +22H 3C 4 ASH 18 O Ferroaluminato tetracálcio quando reage com água na presença de sulfato, tem seus produtos formados com estruturas similares àqueles formados da hidratação do C 3 A. Por exemplo, dependendo da concentração de sulfato, a hidratação do C 4 AF produz C 6 A(F)S 3 H 32 ou C 4 A(F)SH 18, que apesar das diferenças na composição química têm estruturas cristalinas semelhantes à etringita e ao monossulfoaluminato, respectivamente.

4 2.0 Hidratação dos silicatos A hidratação do C 3 S e do C 2 S no cimento Portland produz uma família dos silicatos de cálcio hidratados que são estruturalmente semelhantes, mas variam amplamente na relação cálcio/sílica e no teor de água quimicamente combinada. Tornou-se mais comum se referir a esses hidratos simplesmente como C-S-H. Com a hidratação completa, a composição aproximada do material é C 3 S 2 H 3, usada para cálculos estequiométricos. As reações do C 3 S e C 2 S podem ser expressas como: 2C 3 S + 6H 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + 3CH C 3 S 2 H 3 + CH

5 AGREGADOS 4. Propriedades 4.1. Absorção e umidade superficial Condição úmida ou saturada: quando o agregado está saturado e também há umidade livre na superfície. Condição Saturada superfície seca (SSS): quando todos os poros permeáveis estão saturados e não há uma película ou filme de água na superfície. Condição Seca em estufa: quando toda água evaporável foi eliminada por aquecimento a 100 C. Condição Seca ao ar: quando nem toda a água evaporável foi eliminada. A capacidade de absorção é definida como a quantidade total de água necessária para levar um agregado da condição seca em estufa à condição SSS. A absorção efetiva é definida como a quantidade de água necessária para levar o agregado da condição seca ao ar à SSS. A umidade superficial é definida como a quantidade de água que vai além da necessária para a condição SSS. Os dados relativos à capacidade de absorção, absorção efetiva e umidade superficial são invariavelmente necessários para corrigir as proporções de água e de agregado em misturas de concreto produzidas com materiais estocados.

6 A capacidade de absorção de um agregado, pode ser usada como medida aproximada de sua porosidade e resistência Forma e textura superficial 4.4. Granulometria Dimensão máxima característica: Grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Módulo de finura: Soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Quanto maior o módulo de finura, mais grosso é o agregado! IMPUREZAS EM AGREGADOS

7 ADITIVOS Conceito - NBR (ABNT, 2011) Produtos que adicionados em pequena quantidade a concretos de cimento Portland modificam algumas de suas propriedades, no sentido de melhor adequá-las a determinadas condições. Aditivo plastificante (PR, PA, PN); Alta redução de água/superplastificante Tipo I (SP-I R, SP-I A, SP-I N); Alta redução de água/superplastificante Tipo II (SP-II R, SP-II A, SP-II N); Aditivo incorporador de ar (IA); Aditivo acelerador de pega (AP); Aditivo acelerador de resistência (AR); Aditivo retardador de pega (RP). Aditivos plastificantes - Conceito - Como agem Formação de Dispersão dos flóculos

8 Ensaio Consumo de cimento (Kg/m³) Relação a/c Abatimento (mm) Resistência à compressão MPa 7 dias 28 dias A 300 0, B Aumento da consistência C- Aumento da resistência 300 0, , Vantagens índice de consistência no mínimo 6% da água de amassamento Diminui a exsudação Mais fácil bombeamento Desvantagens Retarda o início de pega para dosagens elevadas Risco de segregação Aditivos Superplastificantes - Conceito - Tipos de superplastificantes

9 APLICAÇÕES Concretos de alto desempenho. Facilitam o preenchimento de formas com alta concentração de armadura. Concretos pré-moldados. BENEFÍCIOS Quanto a resistência o comportamento é proporcional a redução na relação água/cimento. Apresentam resistência a compressão maiores que o concreto de referência, a um, três e sete dias. Redução do período de cura. Ensaio Consumo de Cimento (kg/m³) Relação a/c Abatimento (mm) Resistência à compressão (MPa) 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias Concreto s/ A 360 0, CM C (2% de superplastificante) 360 0, CM 360 0, Aditivos incorporadores de ar - Conceito - como agem

10 Vantagens Diminui a permeabilidade; Aumenta a durabilidade; Aumenta a plasticidade; Resistência aos ciclos de gelo-degelo. Desvantagens Dosagens excessivas causará retardamento excessivo na hidratação do cimento; Dosagens excessivas causam uma diminuição da resistência mecânica.

11 Aditivos Aceleradores - Conceito - Formas mais comuns de utilização - Como agem - Aceleradores mais comuns - Problemas relativos ao uso do cloreto de cálcio Aditivos Retardadores - Conceito - Como agem - Onde podem ser utilizados Dosagem do aditivo por massa de cimento (litros/kg)* Tempo de pega (h) Inicial Final Relação água/cimento Resistência à compressão (MPa) 3 dias 7 dias 28 dias 0 4,5 9 0,68 20,3 28,0 37,0 0, ,61 28,0 36,5 46,8 0,21 11,5 16 0,58 29,6 40,1 49,7

12 Cálculo para dosagem de aditivo - O aditivo líquido não contém 100% de sólidos, e sim parte de sólidos e parte de líquido. - Apenas os sólidos do aditivo são computados para o cálculo da dosagem. Exemplo 1: Determinar a quantidade de aditivo superplastificante (em Kg) a ser adicionado na produção de 71 litros de concreto, sabendo que o consumo de cimento para este volume foi de 27,90 Kg, e que o teor de aditivos para a trabalhabilidade requerida é de 0,15%. Obs.: O aditivo apresenta um teor de sólidos de 30,86%. Exemplo2: Determinar o teor de aditivo químico (%) que foi adicionado para a produção de 43 litros de concreto, sabendo-se que o consumo de cimento foi de 16,90 Kg, e a massa de aditivo utilizada foi de 0,1040 Kg. Obs.: O aditivo apresenta um teor de sólidos de 30,86%.