1. Conceito

Aglomerantes são produtos empregados na construção civil para fixar ou

aglomerar materiais entre si.

São pulverulentos.

Endurecem por simples secagem e/ou em consequência de reações

químicas.

Utilizados para obtenção de pastas, argamassas e concretos.

NBR 11172/1990 apresenta terminologias para os materiais aglomerantes

minerais.

2. Classificação dos Aglomerantes

2.1. Quanto à atividade química

2.1.1. Quimicamente Inertes

Endurecem ao meio ambiente pela evaporação da água de amassamento.

Processo reversível - Baixa resistência

Exemplo: Barro cru.

2.1.2 Quimicamente Ativos

Endurecem em decorrência de uma reação química, nas condições ambiente

de temperatura e pressão.

Estáveis - Altas resistências

Exemplo: cales, cimentos e gessos.

2.1.2 Quimicamente Ativos

• Aglomerantes Aéreos: Aglomerante cuja pasta apresenta a

propriedade de endurecer por reações de hidratação ou pela ação

química do anidrido carbônico (CO2) presente na atmosfera e

que, após seu endurecimento, não resiste satisfatoriamente

quando submetida à ação da água.

Ex.: Cal aérea, Gesso de Paris.

• Aglomerantes Hidráulicos: Aglomerante cuja pasta apresenta a

propriedade de endurecer apenas pela reação com a água e que,

após seu endurecimento, resiste satisfatoriamente quando

submetida à ação da água.

Ex.: Cal hidráulica, Cimento Portland

3. Propriedade dos Aglomerantes

3.1. Pega

Intervalo de tempo em que a pasta adquire uma consistência que a torna

imprópria para ser trabalhada

- Início de pega

- Fim de pega

3.2. Endurecimento

4. Aglomerantes aéreos

4.1. Gesso

4.1.1. Definição - (NBR 13207:1994)

Material moído em forma de pó, obtido da calcinação da gipsita (CaSO4.2H2O),

constituído predominantemente de sulfato de cálcio, podendo conter aditivos

controladores do tempo de pega.

Calcinação: É o tratamento térmico de remoção da água, CO2 e de outros

gases “ligados fortemente”, “quimicamente” a uma substância.

4.1.2. Classificação

Gesso Paris, gesso de estucador ou gesso rápido: Temperatura de queima de

130°C a 160°C

CaSO42H2O + calor CaSO4 1/2H2O + 3/2 H2O

Endurecimento se dá pela mistura do gesso com a água e se faz em

poucos minutos (15 a 20).

4.1.2. Classificação

Gesso anidro solúvel

Temperatura de queima de 250°C

CaSO42H2O + calor CaSO4 + 2H2O

Ávido de água, se transforma rapidamente no hemidrato.

Tempo de pega lento.

Gesso anidro insolúvel

Temperatura de queima de 400°C a 600°C

CaSO42H2O + calor CaSO4 + 2H2O

Não é capaz de fazer pega.

Material inerte.

Gesso de pavimentação, gesso hidráulico

Temperatura de queima de 900°C a 1200°C

CaSO42H2O + calor CaO + SO3 + 2H2O

Produto de pega lenta (pega entre 12 e 14 horas)

4.1.3. Propriedades do gesso

Massa específica aparente = 0,7 a 1,0 kg/dm3

Massa específica real = 2,7 kg/dm3

Pega

Endurece em virtude da formação de uma malha de cristais .

*Pode variar em função da temperatura e tempo de calcinação, finura,

quantidade de água de amassamento e presença de impurezas ou aditivos.

Exigências físicas para o gesso da construção civil

(NBR 13207: 1994)

4.1.3. Propriedades do gesso

Resistência

As pastas, depois de endurecidas, atingem resistência à tração entre 0,7 e 3,5

MPa e à compressão > 8, 4 MPa.

Isolamento

Bom isolante térmico

- 0,40 cal/h/cm2/°C/cm ↔ 1/3 tijolo comum

Isolamento acústico (fibras vegetais ou serragem de madeira)

Boa impermeabilidade ao ar

Resistência ao fogo

Proteção da camada inferior de gesso pela camada superior

4.1.5. Aplicações

(1) Gesso de fundição utilizado para a confecção de pré-moldados

(fabricados simplesmente com gesso ou como placas de gesso

acartonado – NBR 14715/2001).

(2) Placas para rebaixamento de tetos, com produção artesanal ou em

plantas modernas com máquinas automáticas com sistemas de

alimentação de pasta.

(3) Blocos para paredes divisórias.

(4) Gesso para isolamento térmico e acústico.

(5) Gesso para portas corta fogo.

(6) Gesso de revestimento de aplicação manual, utilizado para paredes e

tetos, geralmente em substituição de rebocos e/ou massas para

acabamento.

(7) Gesso de projeção, para aplicação mecanizada de revestimento de

parede.

(8) Gesso com pega retardada, para aplicação de revestimento manual.

(9) Gesso cola, para rejunte de pré-moldados em gesso

4.2. Cal aérea

4.2.1. Definição de Cal (NBR 11172: 1990)

Aglomerante cujo constituinte principal é o óxido de cálcio ou óxido de

cálcio em presença natural com o óxido de magnésio, hidratados ou não.

4.2.2. Matéria-prima

Rochas calcárias (Carbonato de cálcio – CaCO3)

Podem apresentar maior ou menor proporção de carbonato de

magnésio.

Podem conter impurezas (SiO2, Al2O3 e Fe2O3) – teor menor ou igual a

5%.

r =%𝑺𝒊𝑶𝟐+%𝑨𝒍𝟐𝑶𝟑+% 𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑

% 𝑪𝒂𝑶< 𝟎, 𝟏

4.2.3. Obtenção da Cal aérea (Reação química)

1ª etapa: CALCINAÇÃO

CaCO3 + calor (900 a 1000°C) CaO + CO2

CaCO3.MgCO3 + calor (900 a 1000°C) CaO.MgO + 2CO2

óxido de cálcio

+

óxido de magnésio

Evapora a água da matéria-prima

Aquece o calcário à temperatura requerida para a dissociação.

Expele o CO2 deixando os óxidos (CaO e MgO) livres, que constituem a

cal.

CaO ainda não é aglomerante.

Obs.: Carbonato de Magnésio → temperatura inferior: 402°C.

2ª etapa: EXTINÇÃO DA CAL (Hidratação)

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

cal extinta ou cal hidratada

Reação exotérmica (pode atingir até 450 °C).

Aumento de volume

Após a extinção, a pasta deve ser envelhecida, para completar a

hidratação.

Pasta de cal obtida pela extinção de cal em pedra deve envelhecer de 7

a 10 dias.

Pasta de cal obtida pela extinção de cal em pó pode ser utilizada depois

de 24 horas.

Pasta obtidas pela extinção de cal de variedades magnesianas devem

ser envelhecidos por período mais longo, até duas semanas.

4.2.5. Classificação

Quanto à composição química (NBR 6453/88)

Cal cálcica mais de 90% CaO

Cal magnesiana

• 65% < CaO < 90%

• Até 20% MgO

Cal dolomítica (menos de 65% CaO)

A proporção residual de CO2 deve ser inferior a 3%, quando a amostra

for tirada do forno de calcinação, e inferior a 10%, quando a amostra for

retirada de outro local.

4.2.5. Classificação

Quanto ao rendimento da pasta

Valor do volume de pasta de cal obtido com uma tonelada de cal viva.

Cal gorda rendimento > 1,82 m3 de pasta

Cal magra rendimento < 1,82 m3 de pasta

Em consistência, usualmente determinada pelo abatimento de um cilindro

de 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura, que se deforma para 8,7 cm pela

remoção do molde.

- Variedade cálcica de grande pureza - gorda

- Variedades magnesiana - magra

4.2.4. Endurecimento

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

A pasta de cal aérea endurece com o tempo, através da carbonatação.

A carbonatação acarreta perdas de volume.

A ação é lenta, pois o teor de CO2 presente no ar é em torno de 0,04%,

além disso a reação se processa de fora para dentro.

Depois de endurecida, quando exposta a água dissolve-se na proporção

de 1,3 g de cal por litro de água.

Em água salgada é ainda mais solúvel.

4.2.6. Propriedades

Cal viva

Massa específica aparente = 0,5 a 0,85 kg/dm3

Massa específica real = 2,20 kg/dm3

Retração A carbonatação do hidróxido realiza-se com perdas de

volume.

Utilização da cal em argamassas com agregado miúdo.

4.2.6. Propriedades

Endurecimento

- A cal aérea não endurece sob água

- Argamassa endurece lentamente

- Aplicar em camadas, observando um intervalo de 10 dias entre elas

Resistência

- Tração - 0,2 a 0,5 MPa

- Compressão - 2 a 3 MPa

4.2.7. Utilização

Utilizada em forma de pasta pura ou de argamassa para revestimentos

ou rejuntamentos de alvenaria, cerâmica ou no preparo de tintas.

Usa-se também no concreto para aumentar a trabalhabilidade e reduzir

sua permeabilidade.

0,1 ≤ %𝑺𝒊𝑶𝟐+%𝑨𝒍𝟐𝑶𝟑+% 𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑

% 𝑪𝒂𝑶≤ 𝟎, 𝟓

CIMENTO

Cimento Portland: Aglomerante hidráulico artificial, obtido pela moagem de

clínquer Portland, sendo geralmente feita a adição de uma ou mais formas

de sulfato de cálcio. (NBR 11172 /1990).

1.2. Matéria-Prima

A matéria-prima para produção do Cimento Portland deve conter: (Cálcio,

sílica) - produção do clínquer, gesso e outras adições.

Fontes de Cálcio: calcário, giz, calcário argiloso e conchas do mar

Fontes de sílica: Argilas e folhelhos

*Bauxita e minério de ferro

1.3. Processo de produção do Cimento Portland

Extração da matéria-prima

O calcário é a matéria-prima básica, contribui de 85 a 95% na fabricação

do clínquer.

São extraídas de jazidas com auxílio de explosivos.

Britagem e moagem preliminar

Os fragmentos obtidos da explosão são submetidos ao processo de

britagem, sendo reduzidos ao tamanho de grão menor ou igual a 25 mm.

Dosagem, moagem e homogeneização da mistura crua

O calcário, a argila, e o minério de ferro em proporções pré-

determinadas são encaminhados para moagem no moinho (de rolos,

bolas, ou barras) onde se processa o início da mistura, secagem

(corrente de ar quente em torno de 220°C) e a homogeneização

necessária, formando-se a farinha crua.

As matérias-primas são moídas até a obtenção de partículas menores

que 75 µm.

Clinquerização

A farinha pré-aquecida, entra pela extremidade superior do forno em

rotação contínua e é transportada para a parte inferior a uma velocidade

controlada pela inclinação (2,5 a 4,5 graus) e velocidade de rotação do

forno (0,5 a 4,5 revoluções por minuto-rpm). Os fornos variam em

comprimento e diâmetro.

Calcinação: É o tratamento de remoção da água, CO2 e de outros gases

“ligados fortemente”, “quimicamente” a uma substância.

MgCO3 = MgO + CO2(g) (400°C)

Al2O3⋅3H2O = Al2O3 + 3H2O(g)

CaCO3 = CaO + CO2(g) (900°C)

Clinquerização

Na extremidade inferior do forno, temperaturas de 1450°C a 1550°C podem

ser atingidas e as reações químicas envolvendo a formação dos compostos

do cimento Portland são completadas.

Clínqueres são nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro de material sinterizado,

que é produzido quando uma mistura de matérias-primas de composição

pré-determinada é aquecida em altas temperaturas.

Resfriamento

A evacuação e o transporte do clínquer incandescente são, na prática,

impossíveis.

O arrefecimento rápido melhora a qualidade do clínquer.

Após o resfriamento, o clínquer pode chegar até 100°C.

A recuperação do calor transportado pelo clínquer melhora o rendimento

térmico do processo

. Adições finais e moagem

Etapa em que são adicionados materiais para serem moídos

juntamente com o clínquer, para a produção dos diferentes tipos de

cimento.

Redução do clínquer e adições a partículas entre 10 e 15 µm.

A produção de 1 ton de clínquer Portland consome cerca de 4GJ de

energia.

Responsável por cerca de 7% das emissões mundiais de CO2 para a

atmosfera.

Ensacamento e Transporte

Silos de cimento: equipamento de grande porte vertical que armazena o

cimento totalmente pronto, aguardando apenas o envio para expedição.

Expedição: setor onde se acondiciona o cimento, conforme necessidade do

consumidor, em sacos de papel kraft de 50 kg ou, para grandes construções, o

envio é a granel, em caminhões tanque.

Classificações das fábricas de cimento

As fábricas de cimento são classificadas segundo suas instalações em:

a) Integrada – quando a cimenteira produz clínquer e cimento.

Técnicas

Econômicas

Baixo custo/

Ecológicas Aproveitame

Estratégicas

Preservação

b) Moagem – não produz clínquer, apenas o cimento. Neste caso as

cimenteiras recebem o clínquer de um fornecedor, moem e adicionam os

aditivos necessários, transformando-o em cimento.

c) Misturadores – recebem o cimento de um determinado tipo, adicionam

aditivo, transformando esse cimento em outro tipo.

1.4 Orientações para armazenamento

Devem ser armazenados em pilhas de no máximo 15 sacos.

Devem ser armazenados em depósitos com cobertura reforçada, para

evitar perda de material por goteiras ou vazamentos despercebidos.

As pilhas devem ser colocadas em estrado de madeira.

Em regiões litorâneas, a cobertura do lote com lona plástica para

garantir a durabilidade do cimento.

Sacos mais velhos devem ser utilizados primeiros.

Tipos de Cimento Portland mais comuns no Brasil

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

.6. Composição química do clínquer do Cimento Portland

De forma geral atribui-se ao:

Silicato tricálcico - C3S - 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 - C2S - 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 - C3A → 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 - C4AF → Baixa resistência mecânica.

Baixo calor de hidratação. Baixa resistência química. Presente em

teores de 5 a 15%.

1.6. Composição química do clínquer do Cimento Portland

1.7. Determinação da composição de compostos através da análise

química

Equações de Bogue → Estimar a composição teórica ou potencial dos

compostos do cimento Portland.

% C3S = 4,071C - 7,600S - 6,718A - 1,43F - 2,850S

% C2S = 2,867S - 0,7544C3S

% C3A = 2,650A - 1,692F

% C4AF = 3,043F

Exemplo

Óxido Cimento n°1 Cimento n°2 Cimento n°3 Cimento n°4 Cimento n°

5

S 21,1 21,1 21,1 20,1 21,1

A 6,2 5,2 4,2 7,2 7,2

F 2,9 3,9 4,9 2,9 2,9

C 65 65 65 65 64

S 2 2 2 2 2

Outros 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8

- Comparando os cimentos entre si, e considerando que eles

apresentam a mesma finura:

- Qual tem maior calor de hidratação?

- Qual apresenta maior resistência nas primeiras idades?

- Qual apresenta maior resistência em idades avançadas?

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.

- 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.

Hidratação dos aluminatos

As reações químicas podem ser expressas como:

Etringita

[AlO4]- +[SO4]

2- + 6[Ca]2+ + aq. C6AS3H32

Monossulfato

[AlO4]- +[SO4]

2- + 4[Ca]2+ + aq. C4ASH18

Hidratação dos silicatos

2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH

2C2S + 4H C3S2H3 + CH

MATERIAIS BETUMINOSOS

Definição de Betume (NBR 7208:1990

Definição de asfalto

Definição de Alcatrão

Histórico do uso de materiais betuminosos

Classificação quanto a origem e obtenção

Origem natural

- Encontrado em minas

Origem pirogênica

Aquecimento do petróleo ou outros materiais orgânicos

Obtidos por duas fontes principais: petróleo e hulha.

Características dos betumes

Petróleo

Tem sua origem em restos de organismos marinhos, matéria vegetal

depositada com lama e fragmentos de rocha no leito dos oceanos.

Existem perto de 1500 tipos de petróleo explorados no mundo.

PROCESSOS DE REFINO

- Separa os hidrocarbonetos

- Destilação direta

Produção de materiais betuminosos

Asfalto

Quase todo o asfalto em uso atualmente é obtido do processamento de

petróleo bruto realizado em refinarias.

Cimento Asfáltico de Petróleo - CAP

O Asfalto ou cimento asfáltico de petróleo (CAP) é a base de praticamente

todos os outros tipos de materiais asfálticos existentes no mercado brasileiro,

que são denominados:

- Emulsões asfálticas;

- Asfaltos diluídos;

- Asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial;

- Asfaltos modificados por polímeros ou por borracha de pneus;

- Agentes rejuvenescedores.

Propriedade dos materiais Betuminosos

É necessário conhecer:

a) Densidade, betume total, perda por aquecimento, destilação, teor de

cinzas e água;

b) Viscosidade;

c) Índice de penetração

d) Ponto de amolecimento

e) Ductilidade

f) Ponto de fulgor