CONCRETO Componentes AGLOMERANTES. AGLOMERANTES Classificação. AGLOMERANTES Requisitos importantes. AGLOMERANTES Propriedades fundamentais CIMENTO

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1 CONCRETO Componentes Fase contínua Pasta de cimento endurecida Zona de transição Interface entre a pasta e o agregado Fase descontínua Agregados Componente cuja principal característica é endurecer quando misturado à água, aglutinando as partículas com coesão e capacidade de ser moldado (trabalhado) Apresentam-se sob a forma pulverulenta e, quando misturados à água, formam pasta capaz de endurecer por simples secagem ou conseqüência de reações químicas, aderindo às superfícies com as quais foram postos em contato. Classificação Quimicamente inertes - barro cru Quimicamente ativos: Aéreos - Após o endurecimento NÃO resistem satisfatoriamente quando submetidos à ação da água (gesso, cal aérea) Hidráulicos - Resistem satisfatoriamente à água após endurecimento (cimento, cal hidráulica) Requisitos importantes Resistência mecânica - Capacidade de resistir a esforços de compressão, tração, cisalhamento. Importante também conhecer o comportamento deste ganho de resistência. Durabilidade - Capacidade de manter as suas propriedades durante o uso. A degradação pode ser oriunda de agentes externos (águas ácidas, sulfatadas) ou internos (compostos no próprio aglomerante ou presentes na mistura na qual o mesmo está contido). fundamentais Solubilidade - Determina a capacidade de dissolução em íons (ânions e cátions), efetuada em meio aquoso, influenciada pelo tamanho das partículas, reatividade, temperatura etc. Reatividade - Facilidade do material de interagir quimicamente, tendo influência significativa na cinética das reações. Área específica - Corresponde à superfície efetiva de contato do sólido com o meio externo, sendo relacionada com a finura. CIMENTO Aglomerante hidráulico largamente utilizado para a composição de peças estruturais em concreto e revestimento devido à sua excelente capacidade resistente. Tipos: Cimento comum, Portland (comum, composto, de alta resistência, de moderada resistência a sulfatos, de alta resistência a sulfatos etc.) 1

2 Compostos básicos MATÉRIA PRIMA Pedra calcária CaCO 3 Argila SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CLÍNQUER C 3 S - 3 CaO. SiO 2 C 2 S - 2 CaO. SiO 2 C 3 A -3CaO. Al 2 O 3 C 4 AF -4 CaO. Al 2 O 3. Fe 2 O 3 Processo de fabricação Extração e preparo da matéria prima Dosagem da mistura Clinquerização (fornos rotativos) Adições finais (gesso), moagem, ensilagem ~1.500ºC Processo de fabricação 1. Extração da matéria prima 2. Britagem 3. Moagem da mistura crua 4. Homog. da mistura crua 5. Calcinação do clínquer 6. Moagem do clínquer com gesso Compostos do clínquer C 3 S-3CaO. SiO 2 (silicato tricálcico) Principal responsável pelas propriedades hidráulicas, tendo reação rápida com a água C 2 S-2 CaO. SiO 2 (silicato dicálcico) Reage lentamente com a água, apresentando pouca resistência mecânica inicial que tende a aumentar significativamente com o decorrer da hidratação. Compostos do clínquer C 3 A -3CaO. Al 2 O 3 (aluminato tricálcico) Reage instantaneamente com a água (elevada liberação de calor de hidratação), sendo, por isso, necessária adição de sulfato (gesso) para geração de produtos insolúveis na água. C 4 AF -4 CaO. Al 2 O 3. Fe 2 O 3 (ferro aluminato tetracálcico) Apresenta pega muito rápida. Outros - óxido de cálcio livre (CaO), periclásio (MgO), álcalis (Na 2 O, K 2 O), outros compostos Compostos do clínquer - distribuição 8% 8% 9% 75% silicatos combinados C 3 A C 4 AF Outros 2

3 Reações de hidratação Silicatos de cálcio (C 3 S, C 2 S) 2 C 3 S + 6 H 2 O C-S-H + 3 Ca(OH) 2 2 C 2 S + 4 H 2 O C-S-H + Ca(OH) 2 Principal componente formado: C-S-H -3 CaO. 2 SiO 2. 3 H 2 O silicato cálcico hidratado - gel de tobermorita Reações de hidratação Aluminatos de cálcio (C 3 A, C 4 AF) Devido à adição do sulfato para regulação da pega, os aluminatos são analisados já combinados com este componente: C 3 A + CaSO 4. 2H 2 O etringita (C 3 A.3CS.32H) C 3 A CS H + C 4 AH C 4 AF C 3 (A,F).3CS.32H C 3 (A,F) CS H + C 4 (A,F) H reação imediata reação lenta Especificações normativas DENOMINAÇÃO SIGLA NORMA Portland comum CPI/CPI-S NBR5732 Portland composto CPII-Z CPII-E NBR1157 CPII-F Portland de alto forno CPIII NBR5735 Portland Pozolânico CPIV NBR5736 Portland de alta Resistência Inicial CPV-ARI NBR5733 Portland Resistente a Sulfato CP RS NBR5737 Especificações normativas TIPOS DE CIMENTO CLÍNQUER + SULFATO ESCÓRIA DE ALTO-FORNO MATERIAL POZOLÂNICO CPI CPI-S MATERIAL CARBONÁTICO CPII-E CPII-Z CPII-F CPIII Alto forno CPIV Pozolânico CPV ARI Finura Corresponde à área específica de contato dos grãos de cimento com a água da mistura, tanto maior quanto mais eficiente for a moagem do clínquer com gesso Influência no comportamento do cimento: Velocidade de endurecimento Potencialidade - reatividade Finura: peneiramento (nº 200 e nº 325) Área específica: Permeabilímetro de Blaine Pega Termo usado para descrever a solidificação da pasta plástica de cimento Início de pega: Marca o ponto no tempo em que a pasta torna-se não trabalhável Fim de pega: Tempo necessário para a pasta se torne totalmente rígida Determina o período de tempo que o concreto pode ser trabalhado após o seu lançamento. 3

4 Pega Aparelho de Vicat Início de pega: Agulha penetra 39mm na pasta Fim de pega: Agulha faz uma impressão na superfície da pasta, sem penetrar Enrijecimento: Perda de consistência da pasta plástica do cimento - está relacionada com a perda de abatimento do concreto. Expansibilidade - sanidade - estabilidade volumétrica Retrata a variação de volume do cimento após a pega, por conta de hidratação lenta ou reação expansiva com algum composto presente no cimento endurecido CaO, MgO, gesso - sulfato de cálcio (formação de etringita atrasada) Agulha de Le Chatelier Ensaios em auto clave. Endurecimento - resistência mecânica Processo de preenchimento progressivo dos espaços vazios da pasta com os produtos, com redução na porosidade e permeabilidade Determina a capacidade resistente do material aos diversos tipos de esforços (compressão, tração, cisalhamento). Resistência à compressão e tração na compressão diametral - cp cilíndrico Tração na flexão - cp prismático Calor de hidratação Representa o calor gerado pela reação exotérmica de hidratação do cimento Execução de peças com grande volume de concreto (concreto massa) - barragens, blocos de fundação Regiões com baixa temperatura ambiente Calorímetro (difícil avaliação precisa - encontrado apenas em grandes laboratórios) Água presente na pasta endurecida Água presente na pasta endurecida Água capilar - água presente nos poros de grande dimensão (> 50Å), livre das forças de atração exercidas pela superfície sólida (água livre ou retida por tensão capilar) Água adsorvida - refere-se àquela água próxima da superfície do sólido, sob influência das suas forças de atração Água intramolecular (água de gel) - camada molecular de água presente ente as camadas de C-S- H, sendo perdida somente por secagem com umidade inferior a 11% (retração autógena) Água quimicamente combinada - é a água integrante da estrutura dos produtos hidratados do cimento (C-S-H, Ca(OH) 2, sulfoaluminatos de cálcio hidratados) 4

5 Vazios presentes na pasta endurecida Espaço intramolecular do C-S-H - vazio existente entre as camadas de C-S-H, não tendo influência quanto à resistência e permeablidade Vazios capilares - espaço não preenchido pelos componentes sólidos da pasta (cimento anidro + água = produtos de hidratação + vazios) - porosidade macroporos (>50nm) - resistência e permeabilidade microporos (<50nm) - retração por secagem e fluência Ar incorporado - vazios obtidos por meio de aditivos (50 a 200µm), a fim de incrementar a trabalhabilidade, ou durante a operação de mistura (até 3mm) - resistência e permeabilidade Especificação Ensaios und Limites CP V RS CP II F 32 CP II Z 32 RS CP IV 32 RS Adição de material carbonático % Adição de pozolana % Res. na peneira Nº 200 % < 6 < 12 < 12 < 8 Finura Área especifica m 2 /kg >300 >260 >260 Tempo de início de pega h >1 >1 >1 >1 Tempo de fim de pega h <10 <10 <10 <10 Resíduo insolúvel % <1 <2,5 <16 Resistência à compressão 1 dia MPa 14 3 dias MPa dias MPa dias MPa Cimentos comercializados na RMR 5