Aglomerantes AÉREOS

AGLOMERANTES

AÉREOS

Aulas: Profa. Marienne R.M.Maron da Costa colaboração Prof.José Freitas (DCC/UFPR)

Ano 2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Departamento de Construção Civil TC 030 – Materiais de Construção I

AGLOMERANTES

DEFINIÇÃO São 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 devido a reações química Ex: Cimento Portland

•  Quimicamente ativos:

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:

•  Hidráulicos Não necessitam da presença do ar

para seu endurecimento.

•  Aéreos Necessitam da presença do ar para endurecer.

AGLOMERANTES AÉREOS: Depois de endurecidos, não resistem bem a água. Devem ser usados apenas em contato com o ar. Ex.: Cal aérea, Gesso

AGLOMERANTES

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

•  Quimicamente Ativos Hidráulicos:

AGLOMERANTES

Hidráulicos simples

Hidráulicos com adições

Hidráulicos

mistos

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES: Um único produto, não tendo mistura. Ex.: Cimento Portland Cimento aluminoso Cal hidráulica.

AGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS: Mistura de dois aglomerantes simples. Ex.: Mistura de CP c/ cimento aluminoso. Tem pega muito rápida.

AGLOMERANTES

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COM ADICÕES:

Aglomerantes hidráulicos simples + adições p/ modificar certas características.

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

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

AGLOMERANTES

Resumindo:

AGLOMERANTES

Quim. Inertes

Quim. Ativos

Aéreos

Hidráulicos

Simples

c/ adições

Mistos

Tempos de início e final de pega

AGLOMERANTES

Definições: Pega - período inicial de solidificação da pasta

Início de pega – Momento que a pasta começa a enrijecer

Fim de pega - Momento que a pasta já está completamente sólida

Endurecimento – Ganho de resistência, mesmo após o final de pega.

Luis J. Vicat, França, 1828

, J. S

APARELHO DE VICAT Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES

AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA

APARELHO DE VICAT

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

O Aparelho de Vicat é composto por: •  Parafuso para ajuste da altura; •  Haste; •  Parafuso para ajuste da sonda; •  Agulha p/ início de pega; •  Agulha p/ final de pega; •  Base; •  Sonda de Tetmajer; •  Molde cônico e escala.

Sonda de Tetmajer

Sonda de Tetmajer Agulha de

Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES

APARELHO DE VICAT Escala

graduada

Amostra de aglomerante

Agulha de Vicat

APARELHO DE VICAT Escala

graduada

Amostra de aglomerante

Sonda de Tetmajer Agulha de

APARELHO DE VICAT (José A. Freitas Jr.)

amostra da pasta do

aglomerante

escala

agulha

Agulha com “arruela” para

verificação do final de pega

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

Classificação (AFNOR):

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente (inclui vazios entre grãos)

AGLOMERANTES

Massa específica e unitária:

Massa Unitária

Massa Específica

Quem é maior, ME ou MU?

Massa Específica: ME = Massa / volume real

Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente (inclui vazios entre grãos)

AGLOMERANTES

Massa específica e unitária:

Superfície específica : SE = áreas dos grãos

Área dos grãos: soma das áreas todos os grãos contidos em uma unidade de massa.

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

AGLOMERANTES

ηεε

ρ 1,0)1(

3 tKS ×−

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:

AGLOMERANTES

Amostra

(F.Bauer)

Permebilímetro Blaine Superfície específica:

AGLOMERANTES

AGLOMERANTES AÉREOS

Depois de endurecidos, não resistem bem a água!!!

Devem ser usados apenas em contato com o ar.

Em geral precisam de componentes do ar para endurecer.

Exemplos principais: Cal aérea ou Cal hidratada

Gesso 23

CAL = Cal Aérea / Cal hidratada É um aglomerante aéreo

É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias

a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão

(função do tipo de rocha - entre aproximadamente 700 e

900oC), com posterior processo de hidratação.

APLICAÇÕES DIVERSAS da CAL Destacam-se: ¢  Siderurgia ¢  Metalurgia ¢  Produtos químicos ¢  Papel Celulose ¢  Tratamento de águas/esgotos ¢  Cerâmica ¢  Produtos alimentícios ¢  Tratamento de águas e esgotos ¢  Tintas ¢  Borracha ¢  Óleos ¢  Reagentes ¢  CONSTRUÇÃO CIVIL (pintura,estabilização de solos, blocos construtivos,

ARGAMASSAS e misturas asfálticas) ¢  Agricultura ¢  Saúde ¢  Lar

Processo de Fabricação da CAL Hidratada

Jazida de calcário

Britagem

Calcinação

Cal virgem em pedra

Hidratação

Moagem

Cal Hidratada em pó

Cal virgem em pó

Moagem

CaCO3 + calor CaO + CO2

44 % do peso

12 a 20 % do volume Perde

CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva

(~900oC – cal cálcica)

a) Calcinação

CaCO3 = Carbonato de Cálcio

Etapas da cal:

Alterações físicas:

Rocha Calcária ar

AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea

Ca.Mg.(CO3)2 + calor Ca.Mg.O + 2 CO2

(~700oC – cal magnesiana/ dolomítica)

a) Calcinação

Etapas da cal:

Mg.CO3 + calor Mg.O + CO2

O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.

b) Extinção da cal / Hidratação

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

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

Etapas da cal:

b) Extinção da cal

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos. Cerca de 24% do peso do produto formado é H2O

Alteração física:

Etapas da cal:

Pode chegar a 360 oC a 400 oC

O hidróxido de cálcio (cal extinta) é o aglomerante

empregado nas argamassas de cal usadas

principalmente na execução de alvenarias e

revestimentos, fornecendo argamassas com

excelente trabalhabilidade.

Etapas da cal:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

c) Endurecimento ou recarbonatação

CaCO3 = carbonato de cálcio

Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio

CAL = Cal Aérea

CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado

CAL HIDRATADA ou CAL EXTINTA = Cal Virgem depois da hidratação

DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS

Ca(OH)2

Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:

Cal virgem cálcica

Cal virgem magnesiana

Cal virgem cálcica: CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais

CAL = Cal Aérea

Cal virgem magnesiana: CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais

95% de (CaO + MgO) No máximo: 5% de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

Cal virgem dolomítica: CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais

Rendimento: Ganho de volume da cal virgem ao hidratar. (volume de pasta em metros cúbicos que se obtém com uma tonelada de cal viva)

Cal Gorda Cal Magra

AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea / Cal hidratada

Cal gorda: Produz maior volume de pasta, mais plástica,

homogênea e mais expansiva.

Cal magra: Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos expansiva.

CALCÁRIO Reservas no Brasil:

Paraná

C = Calcário - CaCO3 D = Dolomito - CaCO3.MgCO3

Paraná

PRODUÇÃO DA CAL

Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared

Mina de calcário

Produção em Rio Branco do Sul-PR

Britagem

PRODUÇÃO DA CAL

Mina de calcário

CALCÁRIO BRITADO

Forno de barranco

PRODUÇÃO DA CAL

Mina de calcário

Forno intermitente simples a lenha

Forno vertical contínuo

(Freitas, J. A..) ABPC

Fornos para calcinação da cal

PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR

Forno de barranco Queima de serragem

Peneiramento da cal Estoque

eto,’M

, Silv

Adulteração da cal:

Dissolução em HCl (20%) (Prof. Mércia Barros)

Impurezas: •  Partículas de carvão - riscos pretos •  Contaminação por calcário

(Aulas USP)

•  Partículas de sílica •  Núcleos duros de CV na CH = vesículas

CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado

CAL HIDRATADA ou CAL EXTINTA = Cal Virgem depois da hidratação

DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS

Ca(OH)2

CAL = Cal Aérea

•  Pasta obtida de cal em pedra - depois de 7 a 10 dias após a extinção.

•  Pasta obtida de cal pulverizada - depois de 20 a 24 horas após a extinção.

•  Pasta de cal magnesiana - 2 semanas no mínimo (a hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).

CAL = Cal Aérea

TEMPO PARA EXTINÇÃO/HIDRATAÇÃO

•  Geralmente revestidos de tijolos sendo separados por uma parede interna.

•  Enquanto a cal de um dos tanques esfria e “envelhece”, enche-se o outro tanque com cal misturada a água.

OS TANQUES (DEPÓSITOS)

CAL = Cal Aérea

Por que isso seria importante? •  Este processo permite se obter, sem interrupções, cal bem extinta, em condições de ser empregada para o fabrico diário de argamassas.

Ca(OH)2

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

Equipamento industrial para hidratação de cal. 49

Hidratador

REAÇÃO EXOTÉRMICA CALES COM ALTO TEOR DE CÁLCIO : 272 kcal/kg cal CALES DOLOMÍTICAS: 211 kcal/kg cal

1)  No preparo de certas tintas e colas;

2)  Como matéria prima na fabricação de tijolos sílico-calcários;

CAL = Cal Aérea APLICAÇÕES

Sílico-calcário

3) Confecção de argamassa;

4) Como adição nos pavimentos betuminosos;

5) Na indústria química, indústria cerâmica, no tratamento de água, no preparo de adubos, na siderurgia, etc;

CAL = Cal Aérea APLICAÇÕES

Impacto Ambiental:

Energia: •  Óleo combustível; •  Madeira; •  Bagaço de cana; •  Forno descontínuo:

Ø  2 kcal/g •  Forno contínuo:

Ø  0,9 kcal/g

Reservas: •  Calcário:

Ø  Muito amplas.

CAL = Cal Aérea

CO2 – Efeito estufa: •  Descarbonatação:

Ø  p/ uma tonelada de CaCO3

•  560 kg CaO •  440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação

•  Combustível: Ø 1 tonelada de CaO gera

§  300 Kg de CO2 - Forno contínuo §  640 kg de CO2 – Forno descontínuo

Impacto Ambiental:

CAL = Cal Aérea

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

É um aglomerante aéreo, não suporta contato com a água após endurecido.

Gesso = Gesso de Paris

2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2O hemidrato 190oC

Gesso de Estucador Gesso Rápido Gesso de Paris

CaSO4 CaSO4

Reação de produção:

GESSO ou GESSO DE PARIS

Gipsita

www.caer.uky.ed

CaSO4. 2H2O

Estrutura cristalina

Uso na medicina

Construção civil

Prosseguindo o aquecimento além dos 200 0C: 200 0C - anidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade ao ar e reage rapidamente). 600 0C - anidrita insolúvel - praticamente inerte (endurece lentamente quando em contato com água). 1.000 a 1.200 0C - GESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a 14 h, também chamado GESSO LENTO ou GESSO HIDRÁULICO resistência 100% superior ao gesso de Paris.

Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.

(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 59

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

gipsita

Reação de pega:

Exceção: Aglomerante aéreo é aquele que tem a capacidade de endurecer por com o dióxido de carbono ou por reações de hidratação e que não adquirem a propriedade de resistir ao contato com a água após endurecido.

Tem pega rápida.

•  Início: 2 a 3 minutos

•  Término: 15 a 20 minutos do amassamento com água

Cristais ≅ 15 µm

Resistências médias em corpos de prova secos e saturados de gesso de paris, conservados 28

dias em ar seco.

(Aulas USP)

Calor de hidratação

Jazidas de Gipsita

3.500 km frete p/ regiões Sul

Pólo gesseiro – PE: 94% da produção

Britagem da gipsita

Propriedades:

-  Pega rápida – minutos -  Solúvel em água após endurecido -  Atacado por fungos e bactérias “sulfatófagos” -  Resistência mecânica diminui com o teor de umidade -  Baixa condutibilidade térmica (isolante) -  Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto) -  Corrosivo ao aço

Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso

Chapas de gesso acartonado = DRYWALL

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.

Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL

(Coutinho,J. S.)

Tipos de Chapas

•  Standard (ST) – Chapa Branca – (áreas secas) •  Resistente à Umidade (RU) – Chapa Verde •  Resistente ao Fogo (RF) – Chapa Rosa

Chapas de gesso acartonado = DRYWALL

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

C = 240,0 ou 360,0 cm

Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm. (Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari)

Gesso = Gesso de Paris Placas de gesso

As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são chumbadas e fixadas ao teto com arame galvanizado.

Divisórias em blocos

Gesso = Gesso de Paris Peças decorativas

•  Camada única de pasta sobre superfícies de interiores. •  Confere aspecto liso, bem acabado.

(Fotografias, alunos: A.Monteiro, A. R. Pontes, C. P. Serpa, C. Vasco, F. Silva e I. Dalmagro) 77

Gesso = Gesso de Paris Revestimento com pasta de gesso

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 45 Kg de CO2

•  Desidratação parcial libera H2O.

Impacto Ambiental:

Materiais de Construção AGLOMERANTES

Referências bibliográficas:

Apostilas USP – Aglomerantes

CONCRETE, Microstucture,Properties and

Materials, , P. Kumar Metha e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006

Cia. Cimento Itambé

Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim

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