Cal - Materiais
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15/10/2013
1
Aglomerantes Inorgnicos Areos: cal.
Prof. Fernanda Wanderley C. de Arajo
Eng. Civil, Dr.
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E
TECNOLOGIA PERNAMBUCO Campus Caruaru
Curso Tcnico em Edificaes
Disciplina: Materiais de Construo I
Cal
Introduo
Aglomerante areo;
Aglomerante mais antigo utilizado pela humanidade;
Cimento Portland s foi inventado em 1824;
Usado em combinao ou no com a pozolana em
aplicaes no expostas intempries;
Endurecimento lento, pois depende da difuso do
CO2 atmosfrico para interior do produto;
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Cal
Introduo
Resistncia mecnica muito abaixo dos produtos de
cimento Portland;
Dificuldade de produzir sistemas de baixa porosidade;
Alta porosidade gera sistemas com mdulo de
elasticidade inferior;
Menor rigidez das argamassas que empregam cal em
sua composio;
Cal
Introduo
Maior durabilidade das argamassas com cal em sua
composio;
Maior capacidade de deformao, menos fissuras no
revestimento, menos penetrao de agentes
deletrios;
rea especfica maior que a do cimento;
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Cal
Definio
Aglomerante inorgnico produzido a partir de
rochas calcrias, composto de Clcio e
Magnsio.
Apresenta-se sob a forma de p fino.
Endurecimento ocorre pela reao com o CO2
presente no ar atmosfrico.
Dois tipos: cal virgem e cal hidratada.
Cal
Empregos na Construo Civil
ARGAMASSAS;
Concreto asfltico;
Solos estabilizados;
Blocos slico-calcrios;
Pinturas base de cal;
Outras indstrias:
Siderurgia, Tratamento gua, produo de papel, etc;
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Cal
Composio e Tipos
Cal Virgem:
xidos de Clcio e Magnsio;
Cal Hidratada:
Uso mais comum na Construo civil;
Hidrxido de clcio e Magnsio
Pequena frao de xidos no hidratados;
Outras fases presentes:
Carbonatos de clcio e magnsio;
Cal
Matrias Primas
Matria prima Carbontica:
Calcrios Calcita (Carbonato de Clcio);
Dolomitos Dolomita (Carbonato de clcio e magnsio);
Impureza Frao de Quartzo, Argilo-mineral e Frao
clinquerizada
Produo: calcinao no atinge transformao
completa dos carbonatos:
Cal virgem contm porcentagem residual de carbonatos;
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Cal
Matrias Primas
Hidratao dos xidos no completa:
Aglomerante a cal hidratada;
Cal hidratada contm xidos no hidratados;
Capacidade aglomerante proporcional ao teor de xidos
presentes;
Produo e uso da cal hidratada
Ciclo da cal
HH22OO
carbonatoscarbonatos
MATRIA PRIMAMATRIA PRIMA
CAL HIDRATADACAL HIDRATADA
HidrxidosHidrxidos
CAL VIRGEMCAL VIRGEM
xidosxidos
COCO22
HH22OO
+Q+Q
- Q- Q
COCO22
+Q+Q
CaCO3 + MgCO3
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Produo e uso da cal hidratada
Ciclo da cal
Calcinao:
CaCO3 + Q (energia) CaO + CO2
Hidratao:
CaO + H2O Ca(OH)2 + Q (energia)
Carbonatao:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O + Q (energia)
Cal
Resumo das espcies qumicas presentes
Espcie
Qumica Cal Virgem Cal Hidratada
Dolomtica Magnesiana Clcica Dolomtica Magnesiana Clcica
xido de Clcio
CaO
++++ +++++ ++++++ ++++ +++++ ++++++
xido de Magnsio
MgO +++ ++ + +++ ++ +
gua Combinada
H2O - - - +++++ +++++ ++++
Carbonato de Clcio
CaCO3 + + + + + +
Carbonato de Clcio
e magnsio
(Ca, Mg) (CO3)
+ + - + + -
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Cal
Composio terica Percentual
Espcie qumica Calcrio Cal Virgem Cal Hidratada
CaO 56 100 75,7
CO2 44 0 0
H2O 0 0 24,3
Calcrios e Cales Clcicas
Espcie qumica Dolomito Cal Virgem Cal Hidratada
CaO 30,4 58,2 42,2
MgO 21,8 41,8 30,4
CO2 47,8 0 0
H2O 0 0 27,2
Dolomitos e Cales Dolomticas
Produo da Cal
Relao Componentes x Processos
Matria prima:
Carbonatos
Impurezas
Cal virgem:
CaO
Impurezas
CaCO3
Cal hidratada:
Ca(OH)2
Impurezas
CaCO3
CaO
MATRIA PRIMA
M
QUALIDADE
FALHA NA ETAPA
DE
CALCINAO FALHA NA ETAPA
DE
HIDRATAO
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Cal hidratada
Processo de Produo
I. Extrao da matria prima e britagem;
II. Seleo da faixa granulomtrica tima e transporte
para o forno;
III. Calcinao e controle do grau de calcinao;
IV. Moagem adequada para cada tipo de hidratador;
V. Armazenamento da cal virgem;
VI. Hidratao e Moagem;
VII. Ensacamento e distribuio para comrcio;
Cal hidratada
Conceito
Produto qumico utilizado em diversas
aplicaes cuja propriedade mais importante
a carbonatao por reao com o anidrido
carbnico presente no ar atmosfrico,
permitindo o seu emprego como
aglomerante.
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Cal hidratada
Requisitos qumicos (NBR 7175/03)
A norma classifica as Cales em 3 tipos:
CHI, CH II e CH III
Indica teor de pureza
Requisitos
Limites Norma
CH I CH II CH III
Anidrido carbnico (fbrica) 5% 5% 13%
Anidrido carbnico (Depsito) 7% 7% 15%
xidos no hidratados 10% 15% 15%
xidos totais no volteis 90% 88% 88%
Cal hidratada
Requisitos Fsicos (NBR 6453/03)
Expressam contribuio da cal nas propriedades da argamassa
fresca
Requisitos
Limites Norma
CH I CH II CH III
Finura (Retido # 0,6mm) 0,5% 0,5% 0,5%
Finura (Retido # 0,075mm) 10% 15% 15%
Reteno de gua 75% 75% 70%
Incorporao de areia 3% 2,5% 2,2%
Estabilidade Ausencia de Cavidades e protubernicas
Plasticidade 110 110 110
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Cal hidratada
Funes em argamassas de revestimento
Facilitar o espalhamento da argamassa na base -
trabalhabilidade liga
Aumentar a capacidade de reteno de gua
Aumentar a deformabilidade da argamassa no estado
endurecido
Incrementar a resistncia mecnica ao longo do
tempo
Funes da cal em argamassas Facilidade de espalhamento
Imagem obtida com lupa estereoscpica - AMPLIAO 20X (Fonte: CARASEK, Helena, 1996).
ARGAMASSA 1:3
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Funes da cal em argamassas Facilidade de espalhamento
Imagem obtida com lupa estereoscpica - AMPLIAO 20X (Fonte: CARASEK, Helena, 1996).
ARGAMASSA 1:0,25:3
Funes da cal em argamassas Aumento da reteno de gua
Regula a perda de gua por evaporao ou por suco da
superfcie, reduzindo a ocorrncia de fissuras por retrao e
facilitando a hidratao.
Just, A. (2006)
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Funes da cal em argamassas Maior deformabilidade
Capacidade de absorver as deformaes da base
aps o endurecimento.
Just, A. (2006)
Funes da cal em argamassas Incremento da resistncia mecnica
Reao espontnea com o anidrido carbnico
(CO2) presente no ar para volta forma
original (carbonato).
Obs.: O principal componente influente na resistncia
compresso da argamassa o cimento
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Funes da cal em argamassas Incremento da resistncia mecnica
Cincotto at al. (1985)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1:3 -
cim:areia
1:1/4:3 -
cim:cal:areia
1:1:6 -
cim:cal:areia
1:2:9 -
cim:cal:areia
RE
S
CO
MP
RE
SS
O
(M
Pa)
0
5
10
15
20
25
M
DU
LO
DE
FO
RM
A
O
(M
Pa)
RES. COMPRESSO
MDULO DEFORMAO (GPa)
Produo de cal hidratada
Origem mineralgica
Cal calctica:
Teor de CaO > 90% (em relao aos xidos totais)
Cal magnesiana:
90% > CaO > 65%
Cal dolomtica:
CaO < 65%
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Falhas na hidratao da cal
Conseqncias
Formao de bolhas reao expansiva de formao
do Ca(OH)2
Just, A. (2006)
Just, A. (2006)
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Just, A. (2006)
Just, A. (2006)
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Aes preventivas ao uso da cal Controle tecnolgico - Normalizao
CHI CHII CHIII
Na fbrica < 5% < 5% < 13% CO 2
Na obra < 7% < 7% < 15%
xido no hidratado < 10% < 15% < 15%
xidos totais (base
no volteis ) > 90% > 88% > 88%
Requisitos qumicos - NBR 7175 (2003)
Aes preventivas ao uso da cal Controle tecnolgico - Normalizao
Requisitos fsicos - NBR 7175 (2003)
CH - I CH - II CH - III
Peneira n 30 < 0,5% < 0,5% < 0,5%
Peneira n 200 < 10% < 15% < 15%
> 75% > 75% > 70%
> 3,0 > 2,5 > 2,2
> 110 > 110 > 110Plasticidade
FINURA
DETERMINAESLIMITES
Ausncia de cavidades ou protuberncias
Reteno de gua
Incorporao de Areia
Estabilidade
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Como potencializar o uso da cal Dosagem racional da argamassa
Cales de melhor qualidade:
Mais finas
Menor teor de carbonatos remanescentes
Menor teor de xidos no hidratados
remanescente
Possibilidade de reduzir o consumo de cal nas
argamassa insumo representativo no custo
da argamassa.
Como potencializar o uso da cal Dosagem racional da argamassa
Diferena de espalhamento (fluidez coeso) entre pastas fabricadas com as mesmas quantidades de cal e de gua
Cal fina - coeso Cal grossa - coeso
Just, A. (2006)
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Como potencializar o uso da cal Dosagem racional da argamassa
Diferena de aspecto no contato com a base entre argamassas fabricadas com as mesmas quantidades de cal e areia.
Cal fina - fluidez Cal grossa - fluidez
Just, A. (2006)
Como potencializar o uso da cal Dosagem racional da argamassa
Realizao da maturao da argamassa:
Efeito fsico: aumento da trabalhabilidade
(lubrificao dos gros de areia) possibilidade de
reduo da quantidade de cal para uma mesma
facilidade de espalhamento - R$
Efeito qumico: hidratao dos xidos
remanescentes no hidratados
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Produtos similares
Anlise comparativa
Produtos similares empregados no mercado:
Saibro, aditivos incorporadores de ar
Aspectos a serem considerados:
Existncia de normalizao especfica
Desempenho da argamassa no estado plstico e
endurecido trabalhabilidade, resistncia mecnica
e deformabilidade.
Anlise econmica
Comentrios finais
importante o pleno conhecimento das
propriedades da cal para obteno das suas
potencialidades
A maturao incrementa as propriedades reolgicas:
plasticidade, trabalhabilidade e reteno de gua.
A escolha correta da cal pode proporcionar a
obteno de dosagens de argamassas mais
econmicas e eficientes.