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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES

Materiais de Construção

( TC-030)

Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Construção Civil

Prof. José de Almendra Freitas Jr.

[email protected]

AGLOMERANTES

Versão 2013Versão 2013


DEFINIÇÃOSão 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 pela ação de reações químicas.

• Ex: cimento Portland, Cal aérea

AGLOMERANTES


CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:

• Quimicamente ativos:Endurecem devido a reações químicas.

• Aéreos –• Necessitam da presença do ar para endurecer;

• Hidráulicos –• Não necessitam da presença do ar para endurecer;

• Hidráulicos simples;• Hidráulicos compostos;• Hidráulicos mistos;• Hidráulicos com adições.

AGLOMERANTES


CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:

AGLOMERANTES AÉREOS:

Depois de endurecidos, não resistem bem quando imersos na água.

Devem ser usados apenas em contato com o ar.

Ex.: Cal aCal aéérea, Gesso de Paris.rea, Gesso de Paris.

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.

AGLOMERANTES


AGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES:

Um único produto aglomerante, não tendo mistura.

Ex.:

• Cimento Portland (CP)Cimento Portland (CP),

• Cimento aluminosoCimento aluminoso,

• Gesso hidrGesso hidrááulicoulico,

• Cal hidrCal hidrááulicaulica.

CLASSIFICAÇÃO


AGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COMPOSTOS:

Misturas de um aglomerante simples com subprodutos industriais ou produtos naturais de

baixo custo.

Ex.:

• CP IV - mistura de cimento Portland com pozolana

• CP III - mistura de cimento Portland e escória

• CP II F - mistura de cimento Portland e pó de calcário

CLASSIFICAÇÃO


AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS:

Mistura de dois aglomerantes simples.

Ex.:

•“Cimento de Grappiers” - Subproduto fabricação da cal hidráulica

•Mistura de CP com cimento aluminoso - tem pega muito rápida.

CLASSIFICAÇÃOAGLOMERANTES


AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COMADICÕES:

Aglomerantes hidráulicos simples + adições para modificar certas características.

•Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação, retração ou preço.

•Aumento: resistência a agentes agressivos, plasticidade ou resistência a baixas temperaturas.

•Dar coloração especial.

CLASSIFICAÇÃOAGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:


Definições:

PegaPega - período inicial de solidificação pasta

InIníício de pegacio de pega – Momento que a pasta começa a endurecer

Fim de pegaFim de pega - Momento que a pasta já está completamentesólida

EndurecimentoEndurecimento – Período de tempo em que o material ganha resistência, mesmo após o final de pega.

AGLOMERANTES

TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA


AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA

APARELHO DE VICAT

Ensaios(MB-3433, NM 43) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (MB-3434) - Determinação dos Tempos de Pega

Luis J. Vicat, 1786-1861


APARELHO DE VICAT


(José A. Freitas Jr.)

Agulha com acessório anular

para verificação do final de pega

Final de pega = tempo até que

acessório anular não provoque

nenhuma marca

escala

InIníício de pega = cio de pega = tempo attempo atéé que a que a agulha de agulha de VicatVicat

penetre na pasta penetre na pasta (4(4++1)mm da base1)mm da base

DefineDefine--se os tempos de pega como o intervalo de tempo se os tempos de pega como o intervalo de tempo transcorrido desde a aditranscorrido desde a adiçção de ão de áágua ao cimento gua ao cimento

amostra = 500 g de cimento e água =

pasta consistência normal, NM43

(José A. Freitas Jr.)

Agulha p/ Agulha p/ InIníício de cio de

pegapega

Agulha p/ Final de

pega


O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega.

Classificação (AFNOR):


Cimento PortlandCimento aluminosoCimento pozolânicoCimento metalúrgico

Cal aérea

De 30 minutos a 6 horasDe pega lenta

Alguns cimentos naturais

De 8 a 30 minutosDe pega semi-lenta

Gesso de ParisCimento Romano

Menos de 8 minutosDe pega rápida

EXEMPLO TEMPO DE INÍCIO DE PEGA

AGLOMERANTES


MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA:

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente

(Volume aparente inclui os vazios entre os grãos)

0,65 a 0,802,55 a 2,60Gesso

0,48 a 0,642,25 a 2,30Cal hidratada

≅ 1,423,00 a 3,15Cimento Portland

MASSA UNITÁRIA(t/m3, kg/l ou g/cm3)

MASSA ESPECÍFICA(t/m3, kg/l ou g/cm3)

AGLOMERANTE


MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA:

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa específica de materiais em pó édeterminada utilizando o frasco de

“Le Châtelier” e balança de precisão.

NBR NM 23

Henry Le Châtelier, 1850 -1936

Frasco de Frasco de Le Le ChâtelierChâtelier

Balança


SUPERFÍCIE ESPECÍFICA :

Superfície Específica: SE

SE = áreas dos grãos / MU

Área dos grãos: soma áreas todos os grãos contidos na MU

Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das partículas determinado pelo permeâmetro Blaine.

20.000Sílica ativa

≈ 650Cal hidráulica

240 a 300Cimento Portland

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA(m2/kg)

AGLOMERANTE


ηε

ε

ρ 1,0)1(

3tK

S ×−

×=

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

ITAMBÉ

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro BlaineNBR NM 76

Roger L. Blaine, 1943 -


SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro Blaine

Abrir o registro e aspirar o líquido, levantando para a

marca A, fechando o registro.

Com a subpressão formada no tubo, o ar é forçado a fluir através da amostra e o fluido

vai lentamente voltando a posição de equilíbrio.

O cronômetro deve ser acionado quando o nível do

fluido passar pela marca B e desligado quando atingir a marca C, anotando-se o

tempo

Fluido

Entrada de ar

(F.Bauer)

Amostra


AGLOMERANTES AÉREOS

Depois de endurecidos, não resistem bem quando imersos na água.

Devem ser usados apenas em contato com o ar.

Em geral precisam de componentes do ar para endurecer.

Exemplos principais:Cal aérea

Gesso


CAL = Cal Aérea ÉÉ um aglomerante aum aglomerante aééreo reo

É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão (cerca de 900oC).

CaCO3 + calor CaO + CO2

44 % do peso

12 a 20 % do volumePerde

CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva

(900oC)

a) Calcinação

CaCO3 = Carbonato de Cálcio

Etapas da cal:

Alterações físicas:

Rocha Calcária

ar


CAL = Cal Aérea

O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.

ÉÉ um aglomerante aum aglomerante aééreo reo

b) Extinção da cal

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

Ca(OH)2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio

Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos.

Muitíssimo

Etapas da cal:

Alteração física:


CAL = Cal Aérea

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

ar ar

c) Endurecimento ou recarbonatação

CaCO3 = carbonato de cálcio

Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio

Etapas da cal:


CAL = Cal Aérea DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS

CaO

Ca(OH)2

CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado

CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação


CAL = Cal Aérea

Cal virgem cálcica:

CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais;

Cal virgem magnesiana:

CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais;

Cal virgem dolomítica:

CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais.Dolomita → CaCO3.MgCO3

Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:


CAL = Cal Aérea

Rendimento -> ganho de volume da cal virgem ao hidratar.

Cal gorda:Rendimento em pasta >1,82

Calcários com impurezas < 5 %Produz maior volume de pasta, mais plástica, homogênea e mais expansiva.

Cal magra:Rendimento em pasta <1,82

Calcários com impurezas > 5 %Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos expansiva.


PRODUÇÃO DA CAL

C.N

atuc

ci, E

. M. A

raúj

o, F

. Mits

uhas

i; G

. Bal

bino

t, G

. Lor

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e J.

G.Y

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Mina de calcMina de calcááriorio Britagem do calcBritagem do calcááriorio

Produção em Rio Branco do Sul-PR

SeparaSeparaçção do ão do material menormaterial menor Forno de barrancoForno de barranco


PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR

Forno de barrancoForno de barranco Queima de serragemQueima de serragem

Peneiramento da calPeneiramento da cal EstoqueEstoque

(alu

nos:

J. d

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go, J

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tra)


CaOCALCINAÇÃO DA CAL:

Forno intermitente simples a lenha ou carvão

Forno de barranco

(Freitas Jr., J.)(Freitas Jr., J.)


CaOCALCINAÇÃO DA CAL:

Tempo de operação: 36

horas

Forno vertical contínuo


1) O teor de óxidos totais na base não-voláteis (CaO total + MgO total) deve ser calculado como segue:

%(CaO total + MgO total) base de não-voláteis= [%(CaO total + MgO total) / (100 - % perda ao fogo) ] x 100

2) O teor de água combinada deve ser calculado como segue:

Água combinada = % perda ao fogo - % CO2

≤ 3,6%≤ 4,0%≤ 3,6%Depósito ou obra

≤ 3,0%≤ 3,5%≤ 3,0%FábricaÁgua combinada 2)

≥ 88,0%≥ 88,0%≥ 90,0%Óxidos totais na base não volátil(CaO total + MgO total)

1)

≤ 15,0%≤ 15,0%≤ 8,0%Depósito ou obra

≤ 12,0%≤ 12,0%≤ 6,0%FábricaAnidrido carbônico (CO2)

CV-PCV-CCV-ECompostos

Exigências químicas:

CAL VIRGEM CV CaO


Cal em final de hidratação em caixa de madeira, típica de

obra.

HIDRATAÇÃO DA CAL

Industrias: Equipamento vertical para hidratação de cal.

www.metso.com

Ca(OH)2


HIDRATAÇÃO DA CALFluxograma da fabricação da cal hidratada: Cal virgem como

matéria-prima, hidratação, classificação granulométrica, moagem e estoque de cal hidratada.

Ca(OH)2

Hidratadoreshorizontais


CAL HIDRATADA CH Ca(OH)2

≥88%≥88%≥88%Óxidos totais na base de não voláteis (CaO + MgO)

≤ 15%Não exigido≤ 10%Óxido não hidratado calculado

≤ 15%≤ 7%≤ 7%Anidrido carbônico CO2 – no depósito ou na obra

≤ 13%≤ 5%≤ 5%Anidrido carbônico CO2 – na fábrica

CH IIICH IICH IExigências químicas – NBR 7175:

≥2,2≥2,5≥2,5Incorporação de areia

≥110≥110≥110Plasticidade

≥70%≥80%≥80%Retenção de água

Ausência de cavidades ou

protuberâncias


protuberâncias


protuberâncias

Estabilidade

≤ 15%≤ 15%≤ 15%Finura (% retida acumulada) - #0,075mm n° 200

≤ 0,5%≤ 0,5%≤ 0,5%Finura (% retida acumulada) - #0,6mm n° 30

CH IIICH IICH IExigências físicas – NBR 7175:


HIDRATAÇÃO DA CAL

Tempos para extinção:

• Pasta obtida da cal em pedra

7 a 10 dias após a extinção (adição de água);

• Pasta obtida de cal pulverizada

20 a 24 horas após a extinção (adição de água);

•Pasta obtida de cal magnesiana

Duas semanas após a adição de água (a hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).


CAL Adulteração da cal:

(Aulas USP)Dissolução em HCl (20%)

(Prof. Mércia Barros)

Impurezas:• Partículas de carvão - riscos pretos• Contaminação por calcário • Partículas de sílica• Núcleos duros de CV na CH = vesículas

(Aulas USP)


Impacto Ambiental: CAL

Energia:• Óleo combustível;

• Madeira;• Bagaço de cana;

• Forno descontínuo:� 2 kcal/g

• Forno contínuo:

� 0,9 kcal/g

Reservas:

• Calcário:

� Muito amplas.


Impacto Ambiental: CAL

CO2 – Efeito estufa:

• Descarbonatação:

� p/ uma tonelada de CaCO3

• 560 kg CaO

• 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação

• Massa de CO2 = 80% da massa de CaO

• Combustível:

�1 tonelada de CaO gera

� 300 Kg de CO2 - Forno contínuo

� 640 kg de CO2 – Forno descontínuo


CAL Usos em argamassas:

• Areia + cal hidratado + cimento Portland + Areia + cal hidratado + cimento Portland + áágua:gua:

� Assentamento de blocos ou tijolos cerâmicos

� Chapisco;

ChapiscoChapisco

Aumenta aderência do Aumenta aderência do substrato com o embosubstrato com o emboççoo

AssentamentoAssentamento



• Areia + cal hidratado + cimento Portland + água:

�Revestimento bruto - emboço;

Preparo em obraPreparo em obra AplicaAplicaçção manual ão manual



Alisamento com rAlisamento com rééguaguaRevestimento convencional Revestimento convencional

de uma alvenariade uma alvenaria

• Areia + cal hidratado + cimento Portland + água:

�Revestimento bruto = emboço;



• Cal hidratado + água:� Revestimento fino – reboco (calfino)

AplicaAplicaçção de ão de calfinocalfinoPreparo da Preparo da pasta de cal pasta de cal com com ááguagua


GESSO ou GESSO DE PARIS

Produto da desidratação parcial da gipsita - (CaSO4. 2H20)

ÉÉ um um aglomerante aaglomerante aééreoreo, não suporta contato com a , não suporta contato com a áágua apgua apóós endurecido.s endurecido.

2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2O 2(CaSO4.2H2O)gipsita

Edurecimento do gesso:

2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2Ohemidrato190oC

Gesso de EstucadorGesso RápidoGesso de Paris

CaSO4 CaSO4

H2O

Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19

Usual >0,45 para dar trabalhabilidade à pasta

16% da massa

da gipsita



Gipsita

www.caer.uky.ed

CaSO4. 2H2O

Estrutura cristalina

Uso na medicina

Construção civil


GESSO

ou GESSO DE PARISProsseguindo o aquecimento além dos 200 0C:

200 0Canidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade

ao ar, transformando-se em hemidrato.

600 0Canidrita insolúvel - praticamente inerte, endurecendo

lentamente quando em contato com água.

1.000 a 1.200 0CGESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a 14 h,

também chamado GESSO LENTO ou GESSOHIDRÁULICO, resistência 100% superior ao gesso de

Paris.


GESSO no BRASIL

Jazidas de Gipsita

Britagem da Gipsita

Extração da gipsita



Linha para produção de gesso em pó

Três sistemas:

• Trituração• Britador de mandíbulas, rolos ou de impactos;

• Moinho de martelos.

• Calcinação – 200oC•(Calcinar depois de moer ou moer depois de calcinar?)• Fornos contínuos ou descontínuos;

• Moagem• Moinho Raymond, vertical ou de cone;• Equipamento de graduação.



Panelões de aço circulares, abertos, com grande diâmetro e pequena altura.

Normalmente assentados sobre uma fornalha de alvenaria, utilizam lenha para combustão. Pás agitadoras homogeneízam a calcinação e os controles de temperatura e tempo de residência do material no forno são realizados empiricamente, através da observação visual.

www.gessofortedobrasil.com.b

Tipos de fornos

Forno tipo panela(em extinção)



Panelões fechados (cubas), onde o calor gerado na parte inferior é conseguido com a queima de óleo BPF ou lenha.

A temperatura pode ser controlada através de pirômetros. Um sistema de palhetas internas, na cuba, garante a homogeneidade do material.

Forno Tipo MarmitaForno Tipo Marmita

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w.g

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Tipos de fornos


GESSO ou GESSO DE PARISTipos de fornos

Tubo giratório de aço, revestido internamente com material refratário, de grande extensão e pequena inclinação.

O minério moído entra em contato direto com a chama, que sai do maçarico, no lado da alimentação. O minério sendo calcinado desce, por gravidade, toda a extensão do forno e o tempo de residência é controlado pela velocidade de rotação do tubo.

www.gessofortedobrasil.com.b

Forno Tipo RotativoForno Tipo Rotativo



Tubo giratório de aço, com interior revestido com material refratário. Extensão depende do volume de produção. Operação intermitente.

O minério moído não entra em contato direto com a chama.Podem ser controlados por computadores ou operados empiricamente. Podem ter controle de tempo, temperatura, perda de massa e controlar a pressão interna.

Forno Tipo Marmita GiratForno Tipo Marmita Giratóóriorio

Tipos de fornos

www.projetecnet.com.br


Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.


(Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P, 2

002)

Temperatura de calcinação


GESSO ouGESSO DE PARIS

Maior quantidade de água de amassamento

reduz a resistência.

Também a absorção de água pelo gesso já

endurecido reduz a resistência.

Resistências médias à compressão em corpos-de-prova secos e saturados de gesso

de paris, conservados 28 dias em ar seco.

Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19

Usual 45% da massa de gesso em água para dar trabalhabilidade à pasta

(Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P, 2

002)



(Aulas USP)

Calor de hidratação



Tempo de pega


GESSO no BRASIL

Pólo gesseiro – PE: 94% da produção

Jazidas deGipsita

3.000 km frete p/ regiões SE e Sul


Propriedades:

- Pega rápida – minutos

- Solúvel em água após endurecido

- Resistência mecânica diminui com o teor de umidade

- Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto)

- Baixa condutibilidade térmica (isolante)

Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso



Bactérias redutoras de sulfato no gesso


Propriedades:

� O gesso é atacado bactérias redutoras de sulfato, que utilizam o sulfato como agente oxidante, reduzindo-o a sulfeto;

� É corrosivo ao aço.


Sistema “Drywall”

www.drywall.org.br

www.placo.com.br

Chapas de gesso acartonado



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 14717:2001.


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w.d

ryw

all.o

rg.b

r


Chapas de gesso acartonado – “Drywall”

Tipos de Chapas – cores:Standard (ST) – Branca – (áreas secas)

Resistente à Umidade (RU) – VerdeResistente ao Fogo (RF) – Rosa

(Coutinho,J. S.)


Chapas acartonadas - dimensões:L= 60,0 ou 120,0 cm

C = 240,0 ou 360,0 cm

Espessuras: 7; 10 12,5; 15, 20 e 25 mm


Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm.

As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são chumbadas com estopa (juta cardada) e fixadas ao teto com arame galvanizado.


Placas de gesso autoportantes

(Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari)


Divisórias em blocos



Peças decorativasGESSO ou GESSO DE PARIS


Aplica-se uma única camada de pasta sobre superfícies de

interiores, conferindo um aspecto liso, bem acabado e apresenta uma

elevada resistência mecânica.

Revestimento com pasta de gesso


(Quinália, E., Tècne julho de 2005)



Reservas:• Muito amplas;

• Duração ........

Consumo de Energia:• O menor dentre os aglomerantes;

CO2 – Efeito estufa :• Queima de Combustíveis - 0,15 a 0,20 kcal/g gesso;

• 1 tonelada de gesso gera 400 Kg de CO2

• Desidratação parcial libera H2O.

Impacto Ambiental:


AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Depois de endurecidos, resistem bem a água.

O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água

(reação de hidratação).

Exemplos principais:• Cimento Portland,

• Cimento aluminoso • Cal hidráulica


CAL HIDRÁULICA = CalcCalcáário argiloso calcinadorio argiloso calcinado.

Grau de hidraulicidade: componentes argilososCaO

(SiO2+Al2.O3+Fe2O3)CaO + MgO

(SiO2+Al2.O3+Fe2O3)CaO

ou

Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC

ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico

Características inferiores, em geral, ao Cimento Portland

A cal hidráulica apresenta cal livre.

2 diasEminentemente hidráulica19,1 a 21,80,42 a 0,50

1 semanaHidráulica propriamente dita14,8 a 19,10,31 a 0,42

2 semanasMedianamente hidráulica8,2 a 14,80,16 a 0,31

4 semanasFracamente hidráulica5,3 a 8,20,10 a 0,16

Fim de pegaTipo de cal hidráulicaTeores de argila no calcário

(suposto puro) (%)

ÍNDICE DE HIDRAULICIDADE


CAL HIDRÁULICA x CIMENTOS

Aumento da hidraulicidade

A cal hidráulica apresenta muita cal livre. Cimentos bem menos.

(só cal livre)

Aumento resistência mecânica e da impermeabilidade


RestauraRestauraçção de obra ão de obra

antiga: Coimbraantiga: Coimbra--PortugalPortugal

““cimento amarelocimento amarelo””

Utilizações:-Argamassas de assentamento ou revestimento-Para a produção de blocos-Tratamento de solos-Substituto do filer em pavimentos betuminosos

CAL HIDRÁULICA


Características e vantagens:CAL HIDRÁULICA

Bom aspecto.Conforto visual e táctil.

Adaptação sem fissuras a deformações originadas por oscilações dos suportes ou

elementos de construção, ou variações dimensionais por

ações térmicas.

Módulo de elasticidade baixo

Baixa fissuração dos rebocos.

Absorção de esforços provocados por oscilações dos

suportes durante um longo período de tempo.

Argamassas “suaves” e sem retração.Endurecimento lento e retração

pouco significativa

Não introdução de esforços nos suportes.

Comportamento dúctilBoa relação resistência tração / resistência à compressão

Reparação de defeitos estruturais de alvenarias

Colabora na resistência mecânica das caldas de injeção.

Permite reparar fissuras em paredes de alvenaria sem

prejuízo da sua resistência.Boa capacidade resistente de

rebocos e alvenarias.

Confere resistência mecânica considerável às argamassas em

que é usada.Resistência média a compressão a 28 dias > 8MPa

Contribuição para a construção a recuperar

Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue

Características Químicas

CIM

PO

R


CAL HIDRÁULICACaracterísticas e vantagens:

Capacidade de auto-regeneração

As fissuras provocadas por ações em que se ultrapassou a

resistência mecânica da argamassa são naturalmente

recuperadas

Progressão do endurecimento ao longo do tempo por

carbonatação

“Adaptação” dos rebocos às deformações naturais das

construções antigas

Compatibilidade das argamassas com os materiais

do suporte ou alvenarias

Ausência de fissuraçãoBoa capacidade de relaxação de tensões

Cal livre > 10%

Proteção contra a entrada de umidade pelo exterior

Baixa fissuração dos rebocos e conseqüente impermeabilidade

Baixo calor de hidratação com liberação lenta

Endurecimento da espessura da argamassa

Rebocos com resistência e coesão mesmo quando

aplicados sob condições de umidade desfavoráveis

Permite o trabalho em zonas e climas úmidos

Pega hidráulica


Benefício para as argamassas e caldas em que

é empregue

Características Químicas:

CIMPOR


Melhoria da aderência ao suporte.

Hidratação adequada.

Boa progressão da hidratação mesmo quando aplicadas sobre

suportes absorventes.

Retenção de água

Reparação de defeitos estruturais de alvenarias.Disfarce de manchas e vestígios de siluetas.

Caldas de injeção muito fluídas

Evita condensações em rebocos interiores

Evita eflorescências e umidade ascensional

Permeabilidade ao vapor de água

Elevada porosidade das argamassas

Rebocos bem aderentes ao suporte

Argamassas com melhor trabalhabilidade

Superfície específica > 6.500 cm2/g


Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue

Características Físicas:

CIMPOR

Características e vantagens:

CAL HIDRÁULICA


CIMENTO NATURAL

Não apresenta cal livre. A cal hidráulica apresenta cal livre.

Tipos:

•De pega rápida -(cimento Romano) - Cozimento temperatura < 1000oC;

•De pega lenta- Cozimento a 1450oC;

•De pega semi-lenta- intermediário entre os 2 anteriores.

A rapidez da pega dos cimentos Romanos é atribuída a presença do teor mais elevado de aluminato de cálcio.

Resistência dos cimentos naturais é baixa, (50% do CP), devido a composição do calcário não uniforme.

Aglomerante hidrAglomerante hidrááulico ulico

Resulta do cozimento de calcResulta do cozimento de calcáários argilosos (teor argila + rios argilosos (teor argila + -- 25%)25%)


CIMENTO NATURALRomanos desenvolveram um cimento altamente durável.

Combinação de cal com "pozolana", (cinza vulcânica na zona de Pozzuoli , junto a Nápoles e ao Monte Vesúvio), permitia obter um cimento que oferecia maior resistência à ação da

água.

Aglomerante hidrAglomerante hidrááulico ulico

Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com argamassa de cimento

pozolânico.


CIMENTO NATURALNa França e na Alemanha é empregado em condutos (esgotos, água, vedação de fugas e veios de água); nos EUA é empregado em pavimentação de estradas de rodagem.

No Brasil não é empregado e nem fabricado.

Sofre pequena retração, bom para argamassas e pastas.

www.rosendalecement.net www.rosendalecement.net

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Fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor bauxíta inferior a 30%), moída misturadas, em fornos de alta

temperatura, resfriado, britado e moído.


CIMENTO ALUMINOSO

Características:• Cura rápida - em 24horas resistência superiores a 45 MPa;• Aglomerante de preço elevado;• Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação;• Não desprende cal livre, (o CP desprende + - 20%);• Produz concretos/argamassas com alta resistência ao calor, até 1200ºC;

• Alta resistência a abrasão e corrosão;• Endurecimento normal em temperaturas baixas.

Produção:


APLICAÇÕES:

• Concretos refratários;

• Rápida cura e altas resistências iniciais e finais;

• Pisos para tráfego após 6 horas;

• Chumbamentos;

• Reparo em cabeça de protensão, 24h pode protender, (CP=7 dias);

• Concretagens junto ao mar para aproveitar maré baixa;

• Pré-moldados para uso imediato;

• Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários;

• Mistura ao cimento Portland para acelerar endurecimento.

CIMENTO ALUMINOSO


Pisos industriaisRápido endurecimento

e cura (6 horas)

Argamassa centrifugada de alta resistência química

para proteção de tubos de esgoto

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CIMENTO ALUMINOSO


CIMENTO ALUMINOSO

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Suporta altas temperaturas.Concreto em instalações

de siderurgia

Endurece em baixas temperaturas.

Concreto em fundações de base francesa na Antártida

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CIMENTO ALUMINOSO

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m

Cimento aluminoso, apresenta excelentes propriedades a altas

temperaturas, estabilidade volumétrica e resistência ao

choque térmico.

Argamassas para assentamento de tijolos

refratários em churrasqueiras e lareiras para suportar o calor


Material obtido pela cozedura atMaterial obtido pela cozedura atéé a fusão incipiente de a fusão incipiente de uma mistura calcuma mistura calcááriorio--argilosa (clargilosa (clíínquer).nquer).


Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava aglomerante que endurecesse na presença de água, para facilitar o trabalho de reconstrução

do farol de Eddystone, na Inglaterra.

Verificou que mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão

resistente quanto as pedras utilizadas nas construções.

ww

w.c

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toita

mbe

.com

.br

CIMENTO PORTLAND (CP)


Um pedreiro, Joseph Aspdin, 1824, patenteou a descoberta, batizando de cimento Portland, referência a um tipo de pedra muito usada em construções

na região de Portland, Inglaterra.

No pedido de patente constava que o calcário era moído com argila, em

meio úmido, até transformar-se em pó.

A água era evaporada e os blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem finos.

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w.c

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FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)

� 90,0 % de Calcário� 9,50 % de Argila� 0,50 % de Minério de Ferro




Matérias Primas:

Mina de calcMina de calcááriorio

Jazida Rio Bonito Jazida Rio Bonito –– ITAMBITAMBÉÉ



Matérias Primas:

Mina de argila

Britagem do calcário

Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)



Homogeneização do calcário:

Cia Cimento Itambé

Chegada do Chegada do calccalcáário britadorio britado SaSaíída para da para

moagemmoagem


CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO

(1,5 a 3%)


PUC - RJ



CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO

CALCÁRIOCALCÁRIO

ARGILASARGILAS

MIN. FERROMIN. FERRO

VA

I P/ S

EC

AG

EM

E F

OR

NO

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

CaCO3

Fe2O3

Al2O3 Fe2O3 Si O2

MgO SiO2

Moagem da farinha


FORNO


ITAMBÉ

Vista de dentro do fornoMoinho de rolos para moagem da matéria prima:


FORNOFORNOVE

M D

O M

OIN

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EC

AG

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Cia Cim. Rio Branco Votorantin

VAI P/ MOINHO DE

BOLAS

clínquerclínquer (Cou

tinho

, J. S

.; F

EU

P, 1

988)


ITAMBÉ

Vista de dentro do forno

clínquer



ESQUEMA DA SECAGEM, MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO


CIMENTO PORTLAND (CP)V

EM

DO

FO

RN

O

Interior do moinho de

bolas

Silo de estocagem de ClSilo de estocagem de Clíínquernquer

Cia

Cim

. Rio

Bra

nco

Vo

tora

nti

n

Silos de armazenagem Silos de armazenagem do cldo clíínquer monquer moíídodo

Cia

Cim

. Rio

Bra

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Vo

tora

nti

n

clclíínquer + gessonquer + gesso

Moinho de bolasMoinho de bolas



Moinho de bolas


ADIÇÃO DE GESSOCIMENTO PORTLAND (CP)

GessoGessoO gesso (gipsita) é

adicionado de 1,5 a 3%, ao clínquer para retardar os

efeitos da hidratação prematura do C3A.

(falsa pega e perda de trabalhabilidade)

Moagem ClMoagem Clíínquer + Gessonquer + Gesso

Moinho de bolasMoinho de bolas

ITAMBÉ

ITA

MB

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ITAMBÉ

Cia

Cim

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Bra

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nti

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EnsacadeiraEnsacadeiraautomautomááticatica

DistribuiDistribuiçção ão àà granelgranel

Silos de armazenagem Silos de armazenagem do cldo clíínquer monquer moíídodo

Silos de armazenagem Silos de armazenagem das adidas adiççõesões


COMPOSTOS DO CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND

Clínquer → quatro compostos anidros principais2 silicatos e 2 aluminatos

C3S -3CaO.SiO2 - Silicato tri-cálcico

C2S - 2CaO.SiO2 - Silicato di-cálcico

C3A - 3CaO.Al2O3 - Aluminato tri-cálcico

C4AF - 4CaO.Al2O3.Fe2O3 - Ferro Aluminatotetro-calino

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3


FORMAÇÃO DO CLÍNQUER

Transformação sofridas pela farinha crua até se transformar em clínquer. (Jackson,1998)


COMPOSTOS DO CLÍNQUER

Alita (silicato tricálcico): cristais amarelados, de forma aproximadamente hexagonal.

Belita (essencialmente silicato bicálcico) – cristais, arredondados.

Estrutura de um clínquer de cimento Portland

relativamente comum observado ao

microscópio ótico:

(Donald A. St John, Alan W. Poole and Ian Sims, 1998)

Alita

Belita


COMPOSIÇÃO TÍPICA DE UM CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND

67% CaO (CC), 22% SiO2 (SS), 5% Al2O3 (AA), 3% Fe2O3 (FF) e

3% de outros óxidos.

Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados

Alita (C3S): 50-70%

Belita (C2S): 15-30%

Aluminato tricálcico (C3A): 5-10%

Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5-15%

Outros compostos em menor quantidade

Na2O, MnO, K2O, magnésio, enxofre, fósforo


CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Difração de Raios – X:Técnica utilizada para a identificação das fases constituintes do clínquer.

Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura:Observação morfológica das amostras.

Ensaio de Lixiviação:Visa simular as condições de exposição do cimento ao meio ambiente.

Ensaio de solubilização:Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo é inerte ou não.

Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão:É o controle de qualidade fundamental do produto. Limites mínimos de resistência à compressão exigidos para 3,7 e 28 dias.


Estagio IEstagio I: Em contato com a água ocorre uma rápida dissolução dos grãos do cimento. Sobem as concentrações de álcalis solúveis, Ca2+, SO4

2- e íons OH em solução, resultando em um pH de 12 a13.

Estagio IIEstagio II: Os íons Ca2+, SO42- e íons OH reagem com os

silicatos e aluminatos para formar gel de C-S-H e etringita, formando uma barreira em torno dos grãos de cimento não hidratados, retardando novas hidratações, permitindo um

período de trabalhabilidade durante o qual o concreto deve ser lançado e assentado.

Estágios:

( K. Luke)

HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND


Estagio IIIEstagio III: Durante o Estágio II a concentração de íons Ca2+

continua a aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos grãos de cimento atrás da barreira.

Com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de Ca(OH)2 ocorre uma rápida hidratação dos grãos de cimento

gerando gel de C-S-H e etringita.A formação de gel de C-S-H e o intertravamento das

partículas promovem a pega e o endurecimento.

( K. Luke)

Estágios:



•Estruturas Fibrilares: C-S-H

•Estruturas Prismáticas:C-H

•Etringita: C6ASH32

Diversos cristais são observados na pasta de cimento Portland hidratada:

•Monossulfato: C4AS.H12


(Portlandita)C-HC-S-H

EtringitaEtringita

http

://le

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n.fr

ee.fr

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ent.h

tml


ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

C3A + CSH2 → Etringita + 300 cal/g

2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g

2C2S + 4H → C3S2H3 + CH + 62 cal/g

Reações Químicas: NotaNotaççãoão::C C -- CaOCaOS S -- SiOSiO22

A A -- AlAl22OO33

F F -- FeFe22OO33

H H -- HH22OOS S -- SOSO33

Pega:é o início do endurecimento(passagem do estado plástico para o sólido)

Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento

SEQUÊNCIA DE HIDRATASEQUÊNCIA DE HIDRATAÇÇÃO ÃO E ENDURECIMENTOE ENDURECIMENTO


Desenvolvimento microestrutural, durante a hidratação, de um grão de cimento. (Scrivener, 1989)



(Aulas USP)

5 a 10% do clínquer.Tem pega em poucos minutos mas não instantânea como o C3A.Comparado ao C3A Resistência ligeiramente inferior.Desenvolve menos calor de hidratação e é mais resistente a ação de águas agressivas.A alumina por ele fixada é menos nociva que a alumina ligada exclusivamente à cal.

C4AF

6 a 13% do clínquer.Pega quase instantânea com intensidade rápida de reação com grande produção de calor.Tem pequena resistência mecânica.Resiste mal a águas agressivas.Importância ao cimento Portland é tornar possível menores temperaturas do forno.

C3A

14 a 35% do clínquer.C2S endurece lentamente nos primeiros 28 dias.Segue aumentando a resistência e em 2 anos atinge a resistência do C3S.Intensidade de sua reação é lenta, sendo pequeno o calor desenvolvido

C2S

(belita)

42 a 60% do clínquerÉ responsável pela resistência nos primeiros dias de idade da pasta.Os cimentos ricos em C3S tem resistência inicial mais alta.Hidrata com velocidade mediana e não libera muito calor.

C3S

(alita)

PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER


Resistência mecânica x efeitos da hidratação dos compostos anidros do clínquer.

(Zam

pier

i, 19

89)


Belita

Alita


COMPOSIÇÃO x RESISTÊNCIA


8138C4AF

12512C3A

154625C2S

563049C3S

CBA

Temperatura e finura constantes

Belita

Alita

28

(Aulas USP)


ALTERAÇÃO DA PEGA DO CIMENTO PORTLAND

Fatores que afetam:

Aluminatos: Pega inicial (C3A cristaliza rápido);

Finura: mais fino, final de pega e endurecimento mais rápido;

Gesso (SO3): (<3%) adicionado ao clínquer para retardar pega inicial do C3A;

Mal armazenamento: absorção de umidade retarda o inicio da pega absorção de CO2 acelera o inicio de pega.


Fatores que afetam:

Aditivos:• Cloreto de cálcio:

≤1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera• Cloreto de sódio:

Varia, em alguns CP retarda em outros a acelera• Carbonatos alcalinos e anidrido carbônico:

Aceleração forte (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)• Hidróxidos de sódio, de potássio ou de silicato de sódio:

Notável aceleração• Açúcar:

Solução de 1 % impede a pega

ALTERAÇÃO DA PEGA DO CIMENTO PORTLAND


CIMENTO PORTLAND – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

Corpo-de-prova cilíndrico 50 x 100mmTraço- 1 : 3 : a/c =0,48 (Areia Normal)Enchimento dos moldes – 4 camadas com 30 golpesRompimento – 1 / 3 / 7 / 28 dias

NBR 7215 – Determinação da Classe do Cimento Portland


CIMENTO PORTLAND – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

NBR 7215 – Determinação da Classe do Cimento Portland

CP V - ARI:1 dia ≥ 14 MPa3 dias ≥ 24 MPa7 dias ≥ 34 MPa

Cimentos CP I, II e III:25, 32 e 40 MPa aos 28 dias

CP IV:25 ou 32 MPa aos 28 dias

Corpo-de-prova capeado com enxofre


CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO

Fatores que afetam:

• Composição química – C3S mais calor que C2S;

• Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata;

• Adições – pozolanas menos calor.

74 a 116180 dias

72 a 11490 dias

61 a 10928 dias

46 a 977 dias

41 a 903 dias

Calor de hidratação(calorias/g)

Idade



(Weiss, J.; 2005)

Cinética das velocidades das reações:

• C3A > C3S > C4AF > C2S

• A reatividade é influenciada pela finura e o resfriamento do clínquer;

• O C3A tem sua hidratação retardada pela adição do gesso;

• Reações complexas (C2S reage mais rápido quando C3S está presente devido a presença de

OH- na solução);

• C3A e C4AF competem pelos sulfatos (gesso).



(Dom

one,

199

4)

Tempo de dormência depende da quantidade de gesso


(Weiss, J.; 2005)

CIMENTO PORTLAND CALOR DE HIDRATAÇÃO

ModeradaBaixaModeradoModeradaC4AF + CSH2

Muito altaBaixaMuito altoRápidaC3A + CSH2

BaixaInicial baixa, final altaBaixoLentaC2S

AltaAltaModeradoModeradaC3S

Liberação de calor

Resistência Mecânica

Calor liberado

Velocidade da reação

Composto

Contribuição para o cimentoComportamento dos compostos



Finura e Calor de Hidratação

(Aulas USP)


CIMENTO PORTLAND - EXPANSIBILIDADE

Problemas do cimento que causam expansão:

-Periclásio - cristais de MgO – Excesso temperatura ou tempo no forno. %MgO < 6,5%

- Excesso de gesso adicionado

- Excesso de CaO no clínquer – carência de argila

Agulha de Le Châtelier, usada para avaliar a expansibilidade. e ≤ 0,5 cm

(Nev

ille,

A.;

1995

)

Henry Le Châtelier, 1850 -1936


PASTA DE CIMENTO PORTLAND – RETRAÇÃO

Pasta - pseudo-sólidos - aparência de sólidos - rede de poros muito finos contendo ar ou água.

Propriedades diferentes das dos sólidos devido à presença de tensões capilares de água no interior dos poros.

Tensões tendem a desaparecer quando o corpo pseudo-sólido está seco ou saturado de água.

Quantidades de retração muito variável :

(Granato-BASF)

Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/mArgamassas - 0,6 a 1,5 mm/mConcretos -0,2 a 0,7 mm/m


Fatores que influenciam:

• CimentoCimento - mais fino, maior retração nas primeiras horas;

• TraTraççoo – maior quantidade de agregados, menor retração;

• Qtd. Qtd. ááguagua de amassamento - mais água, maior retração;

• AditivosAditivos retardadores aumentam;

• DimensõesDimensões das peças – mais volumosas, mais retração;

• Procedimentos de CuraCura - mais tempo, menor retração;

• Umidade mUmidade méédia do ardia do ar – mais seco, mais retração.

PASTA DE CIMENTO PORTLAND – RETRAÇÃO


SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO

• Estruturas C-S-H

(Mehta e Monteiro,1994)

• Cristais de hidróxido de cálcio – CH

• Etringita

• Monossulfato



Estruturas – CSH

• Estruturas fibrilares;• Formadas pela hidratação dos silicatos;• Altíssima resistência mecânica;• Quimicamente bastante estáveis; • Baixa porosidade;• 50 a 60 % do volume da pasta.

2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g

2C2S + 4H → C3S2H3 + CH + 62 cal/g



Cristais de hidróxido de cálcio – CH• Cristais grandes hexagonais de Ca(OH)2;• Volume: 20 a 25%;

• Responsáveis pH elevado da pasta (pH≅ 13);• Porosos; • Baixa resistência mecânica;• Solúveis em água; • Muito reativos quimicamente.

(And

ión

etal

., 20

01)



Etringita –

• Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso (SO3);• Cristais muito porosos com baixa resistência mecânica;• São os primeiros cristais da pasta a se formar;• Formação pode causar falsa pega;

C6AS.H32

• Representam 15 a 20 % dovolume de sólidos.



Monossulfato hidratado –

• Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso;• Cristais porosos em forma de “pétalas de rosa”;• Quimicamente instáveis;• Forma-se sob concentração baixa de sulfatos

(SO3 do gesso);• Porosos; • Baixíssima resistência

mecânica;• Solúveis em água.

C4AS.H18


Pozolanas - Cinzas volantes – Classe C

Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas)

AÇÃO POZOLÂNICA = SiO2 + Ca(OH)2 + H2O → Estruturas C-S-H

Tamanho dos grãos e S.E. semelhante aos do cimento Portland

ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND

1,5Álcalis disponível em Na2O (% máximo)

6,0Perda ao fogo (% máximo)

3,0Teor de umidade (% máximo)

5,0SO3 (% máximo)

70,0SiO2+Al2O3+Fe2O3 (% mínimo)

CCLASSE

Propriedade NBR 12653


(José Freitas Jr.)

Cinzas volantes:“FLY ASH”

Coleta das cinzas volantes

Usina Usina

termotermo--eleléétricatrica

a carvão minerala carvão mineral

(Jos

éF

reita

s Jr

.)



Pozolanas - Cinzas volantes – Classe C• Retardam o ganho de resistência mecânica;• Reduzem o calor de hidratação;• Melhoram a trabalhabilidade; • Minimiza a permeabilidade do concreto;• Diminuem ocorrência das reações álcali-agregado.

Cinzas volantes

aumentadas 5.500 vezes.


(MBinc.) Pozolana


Escória granulada de Alto Forno - AÇÃO CIMENTANTEADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND

• Resíduo do alto-forno siderúrgico;• Resfriada com jatos de água;• Presença de C2S e C3S;• Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine;• Reduz custos;• Consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente.

Coque de carvão mineral-CMinério de ferro – Fe2O3 Cástinas - CaCO3 SiO2 Fe2O3

C3S C2S ....(José Freitas Jr.)

ALTOALTO--FORNOFORNOSIDERSIDERÚÚRGICORGICO

Escória Granulada

Resfriamento c/jatos de água

Aciaria(conversor)


Escória granulada de Alto Forno - AÇÃO CIMENTANTE

• Esfriada com jatos de água • Não prejudica resistência mecânica• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%• Aumenta a resistência aos sulfatos


Agregado de escória (Escória resfriada ao ar)



Filer carbonático – pó de calcário

• Inerte quimicamente – CaCO3;• Não prejudica resistência mecânica;• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;• Redução de custos;• 5 a 10 % do cimento.


TIPOS DE CIMENTO

CIMENTO PORTLAND COMUM

NãoNão

comercializado

comercializado

≥ 40,0≥ 32,0≥ 25,0MPa28 dias de idade

≥ 25,0≥ 20,0≥ 15,0MPa7 dias de idade

≥ 15,0≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idadeResistência àcompressão

≤ 5,0mmÀ frio

≤ 5,0mmÀ quenteExpansibilidade

≤ 10,0hTempo de fim de pega (*)

≥ 1,0hTempo de início de pega

≥ 280≥ 260≥ 240m2/kgSuperfície específica (Blaine)

≤ 10≤ 12≤ 12%Resíduo na peneira 200Finura

403225

Limites de ClasseUnidadeCaracterísticas e propriedades

≤ 3,0≤ 1,0Dióxido de carbono – CO2

≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3

≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO

≤ 4,5≤ 2,0Perda ao fogo – PF

≤ 5,0≤ 1,0Resíduo insolúvel - RI

CP I -SCP I

Limites em % de massaDeterminações químicas

NBR 5732 CP I

Cimento Portland Comum CP I – S

Cimento Portland Comum com Adição

1 a 599 a 9525 / 32 / 40CP I - S

010025 / 32 / 40CP I

Filer (a)PozolanaEscóriaclínquer + Sulfatode cálcio

ClasseSigla

Limites em % de massaCIMENTO

CP I (a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%


TIPOS DE CIMENTO

CIMENTO PORTLAND COMPOSTO

≥ 40,0≥ 32,0≥ 25,0MPa28 dias de idade

≥ 25,0≥ 20,0≥ 15,0MPa7 dias de idade

≥ 15,0≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idadeResistência àcompressão

≤ 5,0mmÀ frio




≥ 280≥ 260≥ 240m2/kgSuperfície específica (Blaine)

≤ 10≤ 12≤ 12%Resíduo na peneira 200Finura

403225


≤ 5,0Dióxido de carbono – CO2



≤ 6,5Perda ao fogo – PF

≤ 2,5≤ 16≤ 2,5Resíduo insolúvel - RI

CP II - FCP II - ZCP II - E


CP II

CP II - ECimento Portland Composto com

escória CP II – Z

Cimento Portland Composto com pozolanaCP II – F

Cimento Portland Composto com filer

NB

R 1

1578

6 a 10--94 a 9025 /32 /40CP II - F

0 a 106 a 14-94 a 7625 /32 /40CP II - Z

0 a 10-6 a 3494 a 5625 /32 /40CP II - E

Filer(a)

PozolanaEscóriaClínquer + Sulfato de cálcio

ClasseSigla


(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%


TIPOS DE CIMENTO

CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO

CP III

(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%NBR 5735

0 a 535 a 7065 a 2525 / 32 / 40CP III

Filer ou material carbonático (a)

Escória granulada

clínquer + Sulfato de cálcio

ClasseSigla





≤ 1,5Resíduo insolúvel - RI


≥ 40≥ 32≥ 25MPa28 dias de idade

≥ 23≥ 20≥ 15MPa7 dias de idade

≥ 12≥ 10≥ 8MPa3 dias de idadeResistência àcompressão

403225Classes

≤ 5 mmExpansibilidade a quente

≥ 1hTempo de início de pega

≤ 8 %%Resíduo na peneira 200Finura

Limites UnidadeCaracterísticas e propriedades


≥ 40,0≥ 32,0MPa91 dias de idade



≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idadeResistência àcompressão

≤ 5,0mmÀ frio




m2/kgSuperfície específica (Blaine)

≤ 8,0≤ 8,0%Resíduo na peneira 200Finura

3225


TIPOS DE CIMENTO

CP IV

CIMENTO PORTLAND

POZOLÂNICO

NBR 5736≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2




-Resíduo insolúvel - RI


(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%

0 a 515 a 4015 a 4085 a 5525 / 32CP IV

Filer(a)

PozolanaEscóriaclínquer + Sulfato de cálcio

ClasseSigla



TIPOS DE CIMENTO

CIMENTO PORTLAND

de ALTA RESISTÊNCIA

INICIAL

NBR 5733

CP V - ARI

≥ 34,0MPa7 dias de idade


≥ 14,0MPa1 dias de idadeResistência àcompressão



≤ 10hTempo de final de pega


300m2/kgSuperfície específica (Blaine)



0 a 5100 a 95CP V - ARI

Filer ou material carbonático (a)clínquer + Sulfato de cálcio

Sigla



≤ 3,5≤ 4,5

Trióxido de enxofre – SO3Quando C3A do clínquer ≤ 8%Quando C3A do clínquer > 8%






TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a sulfatos - NBR 5737)

Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:

• Teor de C3A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa;

• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;

• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;

• Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios delonga duração ou de obras que comprovem resistência aos

sulfatos.


TIPOS DE CIMENTO CIMENTO PORTLAND de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL

RESISTENTE A SULFATOS

NBR 5733 e

NBR 5737≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2






CP V - ARI - RS



≥ 14,0MPa1 dias de idadeResistência àcompressão



≤ 10hTempo de final de pega


300m2/kgSuperfície específica (Blaine)




Cimento Portland de

Baixo Calor de Hidratação (BC)

(NBR 13116)Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC.

Geram até 260 J/g aos 3 dias e até 300 J/g aos 7 dias de hidratação

Podem ser qualquer um dos tipos básicos.

Ex: CP III-32 BC ou CP IV-32 BC

Ensaio NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação pelo Método da Garrafa de Langavant.

Retarda o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto, evitando fissuras de origem térmica,

devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do cimento.



TIPOS DE CIMENTO PORTLANDResistências à compressão dos cimentos brasileiros.

Escala

Lo

garí

tmic

a



Cimento Portland Branco(CPB)

Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco NBR 12.989/93

≥ 82≥ 78%Brancura

≥ 5,0≥ 7,0≥ 10,0

≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 15,0≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 25,0≥ 25,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0

MPaResistência à compressão

≤ 5≤ 5mmExpansibilidade a quente

≥ 1≥ 1hTempo de início de pega

≤ 12≤ 12%Resíduo na peneira de 45 µm

CPBCPB-40CPB-32CPB-25

LimitesUnidadeCaracterísticas e propriedades



Concreto de CPB fck 50 MPa, Ponte Irineu Bornhausen Brusque - SC

Cimento Portland Branco (CPB)


Reservas - Calcário:• Muito amplas;• Duração ........

Consumo de Energia:• 90% - energia térmica gerada pelo combustível (secagem, aquecimento e calcinação das matérias primas) – representa 25% do custo de produção;

• 10% - energia elétrica (25% moagem das matérias-primas, 40 % do clínquer, 20 % operações do forno e resfriador) – representa 50% do custo de produção;

Impacto Ambiental:



Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)

CO2 – Efeito estufa:

• Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;

�Para 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2

• Calcinação Calcário – MUITO CO2

� (CaCO3+ calor -> CaO + CO2)

�Para 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;

• CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer;

• Indústria do cimento → 7% das emissões de CO2 mundiais.


Adição de Resíduos ao cimento:• Adições reduzem % de clínquer;

� Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento;

• Resíduos industriais que iriam para aterros;

� Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes;

� Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;

� Filer carbonático – CP II F – 10 % Filer.

Impacto Ambiental:



Impacto Ambiental:

Tipo Adição kg CO2/toneladaCP II F 10 % Filer 820

CP II Z 24 % Pozolana + Filer 700

CP II E 40% Escória + Filer 580

CP III 75 % Escória 290

CP IV Cinzas Volantes 530

CP V 5 % Filer 860

Emissões de CO2 por tipo de cimento:



Coprocessamento de resíduos:• Fonte de Receita para as cimenteiras;• Queima no forno de resíduos diversos;

� Resíduos com poder calorífico;� Resíduos altamente tóxicos.


(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)


Coprocessamento de resíduos:

• Queima no forno de resíduos diversos;• Resíduos com poder calorífico;

� Minimiza o consumo de combustível;• Co-incineração de resíduos altamente tóxicos;

� Solventes de indústria química, tintas, compostos clorados e fluorados.

� Queima a 1.450/2.000oC decompõe completamente as moléculas, não gerando gases

tóxicos.

Impacto Ambiental:



Coprocessamento de resíduos:• Queima de resíduos com poder calorífico

• 1.000.000 t queimados em 2008;• Queima de pneus, borras de tintas, resíduos de plásticos ...• 33.000.000 pneus queimados em 2008.


(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)


CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS EM FORNOS ROTATIVOS DE clínquer (Cimento Portland)

PUC - RJ

Análises de laboratório de cada resíduo asseguram que nada possa afetar o cimento

ou aumentar a emissão de gases

AFR ou matéria-prima é um combustível alternativo com especificação conhecida de poder calorífico e máximo de contaminantes.

QuQuíímicosmicos

PneusPneus

PlPláásticossticos

Borras Borras ÁÁcidascidas


Materiais de Construção IAGLOMERANTES

Referências bibliográficas:

Apostilas USP – Aglomerantes

CONCRETE, Microstucture, Properties andMaterials, P. Kumar Mehta e Paulo J. M. Monteiro,

McGraw-Hill, 2006

Cia. Cimento Itambé

Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim

Materiais de Construção - · PDF fileCaracteriza a finura, Quanto maior o valor...

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