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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Aulas: Prof a . 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

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AGLOMERANTES

HIDRÁULICOS

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

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Depois de endurecidos, resistem bem a água.

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

(reação de hidratação)

2

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Exemplos principais:

3

•  Cimento Portland, •  Cimento aluminoso

•  Cal hidráulica

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CIMENTO PORTLAND (CP)

Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente

de uma mistura calcário-argilosa que dá origem ao

clinquer.

4

É um aglomerante hidráulico!!!

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava aglomerante que endurecesse na presença de água, p/ 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.

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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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. w

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Produção nacional

www.cimentoitambe.com.br 7

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Produção nacional

www.cimentoitambe.com.br 8

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Produção mundial

www.cimentoitambe.com.br

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

9

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www.cimentoitambe.com.br

Maiores produtores Dados de 2005

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)

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

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É um aglomerante hidráulico!!!

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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PRODUÇÃO:

CP V RS

(1,5 a 3%)

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO

PUC - RJ

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CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO

CALCÁRIO

ARGILAS

MIN. FERRO

VAI P

/ FO

RN

O

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

CaCO3

Fe2O3

Al2O3 Fe2O3 Si O2

MgO SiO2

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ITA

MB

É

Para moagem da farinha crua.

MOINHO DE ROLOS

ITA

MB

É

15

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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FORNO

VEM

DO

MO

INH

O D

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RIN

HA

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

VAI P/ MOINHO DE

BOLAS

CLINQUER

Vista de dentro do forno

ITAMBÉ

(Cou

tinho

, J. S

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UP,

198

8)

16

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

17

CIMENTO PORTLAND (CP)

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CIMENTO PORTLAND (CP)

VEM

DO

FOR

NO

Cia

Cim

. Rio

Bra

nco

Voto

rant

in

Interior do moinho de bolas

ITAMBÉ

Cia

Cim

. Rio

Bra

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Voto

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Cia

Cim

. Rio

Bra

nco

Voto

rant

in

18

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CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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COMPOSTOS DO CLINQUER Clinquer -> quatro compostos anidros principais

2 silicatos e 2 aluminatos

C3S -3CaOSiO2 - Silicato tri-cálcico

C2S - 2CaOSiO2 - Silicato di-cálcico

C3A - 3CaOAl2O3 - Aluminato tri-cálcico

C4AF - 4CaOAl2O3Fe2O3 - Ferro Aluminato tetro-cálcico

Notação:

C - CaO

S - SiO2

A - Al2O3

F - Fe2O3

20

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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COMPOSTOS DO CLINQUER

Estrutura de um clínquer de cimento Portland

relativamente comum observado ao

microscópio ótico:

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

21

C3S

C2S

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COMPOSTOS DO CLINQUER

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

22

Belita, C2S ou silicato bicálcico

Forma arredondada.

Alita ou C3S ou silicato tricálcico

Forma aproximadamente hexagonal.

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND

Outros compostos em menor quantidade

Na2O, MnO, K2O, magnésio, enxofre, fósforo

67% CaO (C)

22% SiO2 (S)

5% Al2O3 (A)

3% Fe2O3 (F)

3% de outros óxidos.

100 % - óxidos totais 23

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

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Alita (C3S): 50-70%

Belita (C2S): 15-30%

Aluminato tricálcico (C3A): 5-10%

Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5-10%

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND

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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.

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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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 (Classe III) ou não.

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CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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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.

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CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

NBR 7215/96

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CP moldado com proporção determinada por norma

50 mm

100 mm

Capeador

Capeamento com pasta de enxofre

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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

Pega: é o começo do endurecimento Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento

C3A + CSH2 Etringita + 300 cal/g

2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g

2C2S + 4H C3S2H3 + CH + 62 cal/g

Reações Químicas: Notação: C - CaO S - SiO2 A - Al2O3 F - Fe2O3 H - H2O S - SO3

29

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

Teoria 1: Dissolução-precipitação

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

Teoria 2: Hidratação no estado sólido

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos do cimento anidro sem entrarem em solução

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

Estudos sobre microscopia de pastas de cimento demostraram que a teoria 1 prevalece nos estágios iniciais e a teoria 2 passa a prevalecer no estágio posterior, quando a mobilidade iônica na solução fica restrita.

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CRESCIMENTO DOS CRISTAIS 33

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

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Alita (C3S)

Belita (C2S)

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento de resistência

Aluminato tricálcico

Ferroaluminato tetracálcico Enrijecimento

inicial da massa

Silicatos

Aluminatos

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Propriedades dos compostos do clínquer

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C3S •  Alita: 50 a 70%

•  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 libera não muito calor

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(US

P)

Propriedades dos compostos do clínquer

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C2S •  Belita: 15 a 30%

•  Reage com a água lentamente até os primeiros 28 dias.

•  Apenas em pouco mais de 1 ano atinge a resistência do C3S.

•  Como reage lentamente, apresenta pequeno calor de hidratação

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(US

P)

Propriedades dos compostos do clínquer

37

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C3A •  Aluminato Tricálcico: 5 a 10%

•  Pega quase instantânea.

•  Pela intensidade de reação em curto espaço de tempo, desenvolve alto calor de hidratação.

•  Resulta em composto de pouca resistência mecânica e baixa resistência a ação de águas agressivas.

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(US

P)

Propriedades dos compostos do clínquer

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C4AF •  Ferroaluminato tetracálcico: 5 a 10% •  Apresenta pega em poucos minutos, mas não instantânea como o C3A. •  Os compostos formados apresentam resistência ligeiramente inferior aos formados pelo C3A. Porém, sua resistência a águas agressivas é maior. •  Como a hidratação é mais lenta, desenvolve menor calor do que o C3A.

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Resistência mecânica

X efeitos da hidratação

dos compostos anidros.

(Zam

pier

i, 19

89)

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Propriedades dos compostos do clínquer CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER

+ C3S

+ C2S + C3S + C2S

(Aulas USP)

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Tax

a d

e h

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taçã

o (

%)

Tempo (dias)

100 -

Taxa de hidratação dos compostos: CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

41

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Teor (%) Taxa de Hidratação

Contribuição para Resistência

inicial Resistência

final Calor de

Hidratação

C3S 50 - 70 Alta Alta Baixa Alta

C2S 15 - 30 Baixa Baixa Alta Baixa

C3A 5 - 10 Alta Alta Baixa Alta

C4AF 5 - 10 Moderada Baixa Alta Baixa

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Propriedades dos compostos do clínquer CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

TABELA RESUMO:

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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 clinquer p/ retardar pega inicial do C3A

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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Fatores que afetam:

Aditivos: Cloreto de cálcio: ≤1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera

Cloreto de sódio: varia, em alguns CP retarda em outros acelera

Carbonatos alcalinos: forte aceleração (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

PEGA DO CIMENTO PORTLAND

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Fatores que afetam:

Aditivos: Hidróxidos de sódio, de potássio ou silicato de sódio: notável aceleração

Açúcar: solução de 1 % impede a pega

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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

PEGA DO CIMENTO PORTLAND

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Fatores que afetam:

-  Composição química – C3S mais calor que C2S

-  Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata

-  Adições – pozolanas menos calor

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CALOR DE HIDRATAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

Page 47: Aglomerantes HIDRÁULICOS - Prof.Marienne · AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Depois de endurecidos, resistem bem a água. O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação

(Aul

as U

SP

)

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CALOR DE HIDRATAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Finura X Calor de Hidratação

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Agulha de Le Chatelier, Usada para avaliar a

expansibilidade: e ≤ 0,5 cm

(Neville, A.; 1995)

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EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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30 mm

30 mm

165 mm

Agulha de Le Chatelier

EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Cal livre: CaO + H2O = Ca(OH)2

Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação (Excesso de CaO no clínquer – carência de argila)

Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de Le Chatelier

Problemas do cimento que causam expansão:

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Problemas do cimento que causam expansão:

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EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Periclásio: MgO + H2O = Mg(OH)2

Limitação por norma ≤ 6,5%

Origem: Calcário magnesiano

Menos reativa do que a Cal livre

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Problemas do cimento que causam expansão:

-  Excesso de gesso adicionado

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EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

< 3%

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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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

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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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

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Tem tanta água assim em uma pasta, argamassa ou concreto?

Teor de umidade ao ar

Teor de umidade saturado

± 3%

± 6%

± 75 l/m3

± 150 l/m3

Densidade do concreto

2500 kg/m3

RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Não é só isso que causa retração!!!

Retração química

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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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•  Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m

•  Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m

•  Concretos -0,2 a 0,7 mm/m

Quantidades de retração muito variável :

58

RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Por que?

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Fatores que influenciam:

•  Cimento: + fino → > retração nas primeiras horas

•  Traço: > quantidade de agregados → < retração

•  Água de amassamento: + água → > retração

60

RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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Fatores que influenciam: •  Aditivos retardadores de pega: aumentam

•  Dimensões das peças: + volumosas → > retração •  Área de contato das peças: > área → > retração

•  Cura: > tempo → < retração

•  Umidade média do ar: > seco → > retração

61

RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO

Etringita

(Mehta e Monteiro,1994) 62

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Sulfoaluminato de cálcio hidratado Volume: 15 a 20 %

Início: etringita

Depois: monosulfato hidratado

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Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH

•  Cristais grandes hexagonais de Ca(OH)2

•  Volume: 20 a 25%

•  pH elevado da pasta (pH ≅ 13)

(And

ión

et a

l., 2

001)

63

SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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•  Porosos

•  Baixa resistência mecânica

•  Solúveis em água

•  Muito reativos quimicamente (A

ndió

n et

al.,

200

1)

64

SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO

CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH

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ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND

65

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RAZÕES PARA O USO DAS ADIÇÕES

TÉCNICAS: Melhoria de propriedades específicas

ECONÔMICAS: Diminuição do consumo energético

ECOLÓGICAS: Aproveitamento de resíduos poluidores

ESTRATÉGICAS: Preservação das jazidas

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

66

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USO DE ADIÇÕES: RAZÕES TÉCNICAS •  Redução da difusividade

•  Redução da permeabilidade •  Redução da capilaridade •  Maior resistência a sulfatos •  Redução do calor de hidratação •  Inibição da reação álcali-agregado

> DURABILIDADE

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

67

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ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Penetração de Cloretos

Medeiros (2008)

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Fíler carbonático – pó de calcário

•  Inerte quimicamente;

•  Não prejudica resistência mecânica;

•  Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;

•  Redução de custos;

•  5 a 10 % do cimento;

69

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

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Efeito fíler

Fíler carbonático – pó de calcário

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Preenche espaços, tornando a massa mais compacta.

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POZOLANA - definição - Definição inicial (restrita):

Estava associado apenas a cinzas vulcânicas formadas naturalmente e argilas calcinadas que reagem com a cal na presença de água.

- Definição atual (mais ampla): Refere-se a todo material sílico/aluminoso que

finamente moído e na presença de água reage com o hidróxido de cálcio formando materiais com caráter cimentício (SABIR; BAI, 2001).

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

71

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Origem: a melhor variedade de cinzas vulcânicas se encontravam em Pozzoli, Itália. Daí o nome pozolana, usado até hoje.

POZOLANA - definição

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

72

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Reação pozolânica (lenta)

C3S + H C-S-H + CH

C-S-H Pozolana + CH + H

Reação no cimento (rápida)

POZOLANA - reação

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

73

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ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Cinza Volante (aumentada 5.500 X)

(MB

inc.

)

POZOLANA

74

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Origem: Usinas de energia que queimam carvão.

Inserir figura Aitcin p. 171 Fig 6.44.

Chaminé

Cinza volante

Zona de combustão

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Cinza Volante

POZOLANA

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Cinzas volantes – Classe C Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas)

76

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

POZOLANA

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•  Retarda o ganho de resistência mecânica

•  Reduz o calor de hidratação

•  Minimiza a permeabilidade do concreto

•  Diminui ocorrência da reação álcali-agregados

77

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Cinza Volante

POZOLANA

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Blocos de fundações de ed. no Recife-PE

www.portcement.org

(M. Pechhio, Y. Kihara e T. de Andrade,2006)

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):

POZOLANA

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REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA): Parapeito de

estrutura de ponte

RAA em pavimento de concreto

(David Stark- SHRP,1991)

(David Stark- SHRP,1991)

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

POZOLANA

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Escória de alto forno

•  Subproduto da manufatura do ferro-gusa num alto forno.

•  Definição: material não metálico formado essencialmente por silicatos ou por alumino-silicatos de cálcio e outras bases.

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

80

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Minério de ferro = Ferro Gusa + Escória

0,5 toneladas de escória tonelada de minério de ferro

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

81

Escória de alto forno

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•  Resíduo do alto-forno siderúrgico

•  Presença de C2S e C3S

•  Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine

•  Reduz custos e consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente

82

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Escória de alto forno

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A escória de alto forno é auto-cimentante, porém em taxas insuficientes para viabilizar o seu uso para fins estruturais.

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

NÃO É UMA POZOLANA!!!

83

Escória de alto forno

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•  Não prejudica resistência mecânica

•  Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%

•  Aumenta a resistência aos sulfatos

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ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Escória de alto forno

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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

85

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NOMENCLATURA

CP XXX RR

Cimento Portland Composição

ou

qualificativo

Resistência aos 28 dias

(MPa) CLASSE

SIGLA

TIPO

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

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Cimento Portland Comum NBR 5732

Cimento Portland Composto NBR 11578

Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735

Cimento Portland Pozolânico NBR 5736

Cim. Portland de Alta Resistência Inicial NBR 5733

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737

Cimento Portland de Baixo

Calor de Hidratação NBR 13116

Cimento Portland Branco NBR 12989

Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR 9831

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PERFIL DA PRODUÇÃO EM 2002

COMUM (CP I) 1,2%

COMPOSTO (CP II) 75,8%

ALTO-FORNO (CP III) 8,1%

POZOLÂNICO (CP IV) 7,6%

BRANCO (CPB) <0,1%

ARI (CP V-ARI) 7,3%

TOTAL 100,0%

FONTE : SNIC / 2003

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

89

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Cimento Portland Sigla Classe

Clínquer +

Gesso

Escória (E)

Pozolana (Z)

Carbonato (F)

Comum

CP I 25 32 40

100 % 0

CP I-S 25 32 40

99-95 1-5

Composto

CP II-E 25 32 40

94-56 6-34 0 0-10

CP II-Z 25 32 40

94-86 0 6-14 0-10

CP II-F 25 32 40

94-90 0 0 6-10

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

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Cimento Portland

Sigla Classe Clínquer

+ Gesso

Escória (E)

Pozolana (Z)

Carbonato (F)

Alto Forno CP III 25 32 40

65-25 35-70 0 0-5

Pozolânico CP IV 25

32 85-45 0 15-50 0-5

Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

91

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92

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

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EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO:

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

93

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Garantem o desempenho

Finura Tempos de pega (h)

Expansibilidade (mm)

Resistência à compressão (MPa)

Tipo

de

cimen

to P

ortla

nd

Clas

se

Resí

duo

pene

ira

75 µm

(%

)

Área

esp

ecífi

ca

(m2 /k

g)

Iníc

io

Fim

A fri

o

A qu

ente

1 di

a

3 di

as

7 di

as

28di

as

CPI CPI-S

25 32 40

≤ 12,0 ≤ 10,0

≥ 240 ≥ 260 ≥ 280

≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8 ≥ 10 ≥ 15

≥ 15 ≥ 20 ≥ 25

≥ 25 ≥ 32 ≥ 40

CPII-E CPII-Z CPII-F

25 32 40

≤ 12,0 ≤ 10,0

≥ 240 ≥ 260 ≥ 280

≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8 ≥ 10 ≥ 15

≥ 15 ≥ 20 ≥ 25

≥ 25 ≥ 32 ≥ 40

CPIII 25 32 40

≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8 ≥ 10 ≥ 12

≥ 15 ≥ 20 ≥ 23

≥ 25 ≥ 32 ≥ 40

CPIV 25 32 ≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8

≥ 10 ≥ 15 ≥ 20

≥ 25 ≥ 32

CPV-ARI ≤ 6,0 ≥ 300 ≥ 1 ≤10 ≤ 5 ≤ 5 ≥ 14 ≥ 24 ≥ 34 --

94

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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, respectivamente;

95

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

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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:

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

96

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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:

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

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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:

•  Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

CP V – ARI - RS CIMENTO de ALTA

RESISTÊNCIA INICIAL RESISTENTE A SULFATOS

NBR 5733

Resíduo na # 200 < 6 %

Superfície específica Blaine > 300 (m²/kg)

Tempo de pega mínimo 1h

Expansibilidade a quente < 5 mm

Resíduo insolúvel < 1,0 %

Perda ao fogo < 4,5 %

SO3 < 3,5

Dióxido de carbono CO2 < 3,0 %

Óxido de magnésio – MgO (%) < 6,5%

Resistências 1d > 14 MPa

3d > 24 MPa

7d > 34 MPa 99

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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 PORTLAND

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Cimento Portland Branco

(CPB)

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

101

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Difere do Portland comum pelo fato de apresentar reduzido teor de Fe2O3.

Cimento Portland Branco

(CPB)

•  CPB - 0,2 a 0,80% de Fe2O3

•  CP - 2 a 3,5% de Fe2O3

102

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Cimento Portland Branco

(CPB)

Aplicação: Fabricação do cimento Portland Colorido (branco + pigmentos) em rejuntamentos, em granilites e já como mármores artificiais.

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

104

Cimento Portland Branco (CPB)

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Reservas - Calcário:

•  Muito amplas;

•  Duração ........

Impacto Ambiental:

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CIMENTO PORTLAND

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Consumo de Energia:

•  90% - energia térmica gerada por combustível

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CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

q  Secagem; q  Aquecimento; q  Calcinação das matérias primas.

Representa 25% do custo de produção

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Consumo de Energia: •  10% - energia elétrica

107

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

q  25% moagem das matérias-primas; q  40 % do clínquer q  20 % operações do forno e resfriador

Representa 50% do custo de produção

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Impacto Ambiental:

CO2 – Efeito estufa: •  Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;

Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2

•  Calcinação Calcário – MUITO CO2

Ø  (CaCO3+ calor -> CaO + CO2)

Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;

108

CIMENTO PORTLAND

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CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer;

•  Indústria do cimento – mais de 7% da emissão de CO2 mundial.

109

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

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Adição para cimento: •  Adições reduzem % de clínquer;

Ø  Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento; •  Resíduos industriais que iriam para aterros;

Ø  Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes; Ø  Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;

110

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

•  Substituição por materiais que emitem menos CO2

Ø  Fíler carbonático – CP II F – 10 % Fíler.

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Tipo Adição kg CO2/tonelada CP II F 10 % Fíler 820 CP II Z 24 % Pozolana + Fíler 700 CP II E 40% Escória + Fíler 580 CP III 75 % Escória 290 CP IV Cinzas Volantes 530 CP V 5 % Fíler 900

Emissões de CO2 por tipo de cimento:

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CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental:

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CAL HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado.

Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC

É um aglomerante hidráulico

Características inferiores, em geral, que o Cimento Portland

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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CAL HIDRÁULICA

Grau de hidraulicidade:

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

ou MgOCaO

OFeOAlSiO+

++ 32322

CaOOFeOAlSiO 32322 ++

CaOilosossComponente arg

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CAL HIDRÁULICA

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Grau de hidraulicidade:

Hidráulica propriamente dita

Eminentemente hidráulica

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CAL HIDRÁULICA

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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

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CIMENTO NATURAL

A cal hidráulica apresenta cal livre.

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Resulta do cozimento de calcários argilosos (teor argila + - 25%), não apresenta cal livre.

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Tipos:

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

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

•  De pega lenta - Cozimento a 1450oC;

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

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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.

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

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Romanos 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.

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

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Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com

argamassa de cimento pozolânico.

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

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Concreto maciço com cimento pozolânico. Na cúpula foram utilizados agregados leves (pedra pome).

Pantheon (Roma) - 110 -125 d.c

Paredes cilíndricas e cúpula

(43,3 m diâmetro) em

concreto maciço 10 MPa.

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

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Na 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

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

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CIMENTO NATURAL x Cimento Portland

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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CIMENTO ALUMINOSO

Produção

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

temperatura, resfriado, britado e moído.

É um aglomerante hidráulico!!!

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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Características: •  Cura rápida - em 24 h resistência superiores a 45 MPa; •  Aglomerante de preço elevado; •  Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação; •  Não desprende cal livre, (CP desprende ± 20%); •  Alta resistência ao calor dos concretos/argamassas até 1200ºC; •  Alta resistência a abrasão e corrosão; •  Endurecimento normal em temperaturas baixas.

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CIMENTO ALUMINOSO

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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CIMENTO ALUMINOSO

APLICAÇÕES: •  Concretos refratários; •  Rápida cura e altas resistências iniciais e finais; •  Pisos p/ usar após 6 horas; •  Chumbamentos; •  Reparo em cabeça de protenção, 24 h pode protender, (CP=7 dias); •  Concretagens junto ao mar p/ aproveitar maré baixa; •  Pré-moldados para uso imediato; •  Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários.

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CIMENTO ALUMINOSO

Pisos industriais Rápido endurecimento

e cura (6 h)

Alta resistência química p/ proteção de tubos

para esgoto

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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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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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