Diego Eugênio Bulhões de Oliveira MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1
AGREGADOS Classificação: mais prática do que geológica Elemento predominante na composição das rochas silicosas (sílica) calcárias (carbonato de cálcio) argilosas (silicatos hidratados de alumínio) AGREGADOS CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE Ausência de substâncias nocivas materiais carbonosos (afetam o tempo de pega do cimento) 2
AGREGADOS CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE Durabilidade e resistência química rochas como feldspatos e xistos podem se decompor sob a ação da água ou do ar AGREGADOS CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE Reatividade potencial agregados potencialmente reativos (calcedônia, opala, tridimita, cistobalita e dolomitas argilosas) reagem com os álcalis (KOH e NaOH), provocando a formação de compostos expansivos, que podem degradar o concreto 3
materiais ligantes, minerais elementos ativos (transformação química) em geral pulverulentos solidarizam os grãos de agregados inertes misturados com a água formam pasta endurecem por processos físico-químicos propriedades semelhantes às das pedras naturais CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO aglomerantes aéreos: conservam suas propriedades e só endurecem ao ar, não fazendo pega sob a água 4
CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO aglomerantes hidráulicos: conservam suas propriedades e endurecem e fazem pega até mesmo debaixo d água GESSO produto da desidratação(calcinação) parcial ou total da gipsita sulfatodecálciodihidratado(caso 4.2H 2 O) mais ou menos impuro encontrado livre na natureza 5
GESSO temperatura aumentada gradualmente água de cristalização evapora temperaturaentre110 o Ce160 o C sulfato hidratado -> semi-hidratado CaSO 4.½H 2 O t>205 o C ogessodetornaanidro(caso 4 ) GESSO endurecimento do gesso- processo inverso hidratação:caso 4.2H 2 O(estadocristalino) dihidrato agrupado em cristais entrelaçados forma tecido e adquire maior resistência grande elevação de temperatura 6
CAL produto da calcinação de pedras calcárias temperatura inferior à do início da fusão carbonatodecálcio:calcário(caco 3 ) pedra de cal, calcário sedimentário amorfo transformação do carbonato em óxido CAL calcinação do calcário em fornos temperatura entre 900 e 1200 o C reação endotérmica: CaCO 3 + calor CaO + CO 2 56% de CaO (cal virgem) e 44% de CO 2 7
CAL Objetivos da calcinação evapora a água da matéria-prima aquece o calcário até a temperatura requerida (900º C) expele o CO 2, deixando os óxidos de cálcio e de magnésio CAL Extinção da cal transformar os óxidos de cálcio e magnésio em hidróxidos, pela adição de água cal resultante: extinta ou hidratada desprendimento de vapor material revolvido até que cesse 8
CAL Extinção da cal a cal viva reage energicamente com a água CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + calor reação exotérmica e reversível o hidróxido pode ser novamente decomposto em cal e água, se for aquecido a altas temperaturas CAL Extinção da cal a cal hidratada absorve o gás carbônico do ar recompondo-se em carbonato duro completa-se o ciclo, com a carbonatação: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O com o tempo a argamassa petrifica o carbonato de cálcio puro é praticamente insolúvel na água 9
OBTENÇÃO - Cimento São aglomerantes hidráulicos obtidos pela calcinação, a altas temperaturas, de misturas de sílica, alumina, óxido férrico, cal e magnésia, que depois são resfriadas e moídas. São, em suma, constituídos de argila e cal. OBTENÇÃO - Cimento caleaargila:inertes,formandopasta aquecimento: transformação evaporação da água de capilaridade evaporação da água de constituição da argila 10
OBTENÇÃO Cimento 700 o C:reaçõesquímicas componentes no estado sólido silicatos e aluminatos 1.250 o C:fusãoincipiente pasta:calvirgemeóxidodeferro na pasta se dissolvem silicatos e aluminatos OBTENÇÃO - Cimento compostos ricos em cálcio ao esfriar cristalizam-se(clínqueres) pedrasdecorentreoamareloeocinzento tamanhoentreodeervilhaseodenozes aglomerante: moagem dos clínqueres 11
CIMENTO 1824-JosephAspdin cimento Portland aparênciadasrochasdailhadeportland cozimento de misturas de argila com calcário CIMENTO material pulverulento silicatos e aluminatos de cálcio hidratação- endurecimento da massa elevada resistência mecânica 12
CIMENTO - FABRICAÇÃO composição da matéria-prima calcinação resfriamento moagem do clínquer ensacamento e expedição CIMENTO - FABRICAÇÃO adições posteriores : água e gesso água: resfriamento do clínquer gesso: regularização da pega combina com o aluminato tricálcico e com a água, formando o sulfoaluminato de cálcio 13
CIMENTO - FABRICAÇÃO Materiais Processo Resultantes calcário + argilas 1500 o C compostos anidros (clínquer) sílica, alumina, óxidos de ferro, cal, magnésia, álcalis calcinação à fusão parcial silicatos, aluminatos, cal livre, compostos alcalinos 14
CIMENTO COMPOSIÇÃO QUÍMICA silício (Si) sílica (SiO 2 ) alumínio (Al) alumina (Al 2 O 3 ) ferro (Fe) óxido de ferro (Fe 2 O 3 ) cálcio (Ca) cal (CaO) magnésio(mg) magnésia (MgO) CIMENTO MATÉRIA-PRIMA Calcário (~76%) CaO + CO 2 Argila (~24%) SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 + H 2 O CaO... C SiO 2... S Al 2 O 3... A Fe 2 O 3... F 15
CIMENTO - COMPOSIÇÃO DO CLÍNQUER 3 CaO.SiO 2... Ca3Si (40-70%) silicato tricálcico: resistência nos primeiros dias 2 CaO.SiO 2... Ca2Si (10-40%) silicato dicálcico: aumento gradativo da resistência 3 CaO.Al 2 O 3... Ca3Al (5-15%) 4 CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3... Ca4AlFe (5-10%) CIMENTO Pega Endurecimento fenômeno químico fenômeno físico constituição alterada sem alteração gelinização evaporação da água desprendimento de calor secagem reações cristais entrelaçados 16
CIMENTO - EXPANSIBILIDADE expansão, variações de volume tensões internas, fissurações desagregação, desintegração da massa motivo: hidratação dos restos da cal livre pega demorada dá tempo à cal de hidratar CIMENTO - AVENTAMENTO aeração ou hidratação natural contato com umidade no armazenamento mudança nas propriedades hidratação dos grãos superficiais disseminação para as camadas interiores 17
CIMENTO EFEITOS TÉRMICOS hidratação - desprendimento de calor dissipação de calor pela superfície interior ainda quente tensões de origem térmica fissuramento CIMENTO - EXSUDAÇÃO fenômeno de segregação grãos de cimento mais pesados sedimentação por gravidade excesso de água nas partes superiores finura do cimento influi: diminuição dos espaços intergranulares 18
ARGAMASSAS água + aglomerante + agregado miúdo = ----------------- argamassa ARGAMASSAS PROPRIEDADES capacidade de retenção de água molhar as superfícies dos grãos e do aglomerante superfície específica dos constituintes cal - elevada superfície específica e alta capacidade adsorvente* * Define-se adsorção como a fixação de moléculas de uma substância (o adsorvato) na superfície de outra substância (o adsorvente). 19
ARGAMASSAS PROPRIEDADES revestimentos executados em camadas delgadas área de exposição muito grande em relação à espessura e ao volume rápida evaporação da água de amassamento presença da cal como fornecedora permanente de água para a hidratação do cimento ARGAMASSAS PROPRIEDADES argamassas de cal -cal extinta e areia a cal deve ser completamente extinta argamassa em repouso -para que a cal que ainda não se extinguiu venha a se hidratar antes da aplicação 20
ARGAMASSAS PROPRIEDADES mistura com areia separa partículas de cal aumenta a porosidade facilita a combinação com o anidrido carbônico do ar distribui as contrações por toda a massa torna a argamassa mais econômica 21