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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.
AGLOMERANTES
Versão 2013Versão 2013
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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:
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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
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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
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APARELHO DE VICAT
AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
(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
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O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega.
Classificação (AFNOR):
AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
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
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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
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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
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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
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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 -
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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
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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
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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
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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:
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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:
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CAL = Cal Aérea DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação
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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:
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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.
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PRODUÇÃO DA CAL
C.N
atuc
ci, E
. M. A
raúj
o, F
. Mits
uhas
i; G
. Bal
bino
t, G
. Lor
enci
e J.
G.Y
ared
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
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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
e C
amar
go, J
. Lim
a N
eto,
’M.
Cos
tant
inF
ilho,
R. S
chei
dt, S
ilvio
Alm
eida
Cin
tra)
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CaOCALCINAÇÃO DA CAL:
Forno intermitente simples a lenha ou carvão
Forno de barranco
(Freitas Jr., J.)(Freitas Jr., J.)
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CaOCALCINAÇÃO DA CAL:
Tempo de operação: 36
horas
Forno vertical contínuo
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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
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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
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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
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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
Ausência de cavidades ou
protuberâncias
Ausência de cavidades ou
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:
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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).
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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)
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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.
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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
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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
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CAL Usos em argamassas:
• Areia + cal hidratado + cimento Portland + água:
�Revestimento bruto - emboço;
Preparo em obraPreparo em obra AplicaAplicaçção manual ão manual
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CAL Usos em argamassas:
Alisamento com rAlisamento com rééguaguaRevestimento convencional Revestimento convencional
de uma alvenariade uma alvenaria
• Areia + cal hidratado + cimento Portland + água:
�Revestimento bruto = emboço;
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CAL Usos em argamassas:
• Cal hidratado + água:� Revestimento fino – reboco (calfino)
AplicaAplicaçção de ão de calfinocalfinoPreparo da Preparo da pasta de cal pasta de cal com com ááguagua
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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
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Gipsita
www.caer.uky.ed
CaSO4. 2H2O
Estrutura cristalina
Uso na medicina
Construção civil
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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.
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GESSO no BRASIL
Jazidas de Gipsita
Britagem da Gipsita
Extração da gipsita
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GESSO ou GESSO DE PARIS
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.
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GESSO ou GESSO DE PARIS
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)
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GESSO ou GESSO DE PARIS
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
ww
w.g
esso
fort
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rasi
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Tipos de fornos
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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
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GESSO ou GESSO DE PARIS
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
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Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.
GESSO ou GESSO DE PARIS
(Cou
tinho
, J. S
.; F
EU
P, 2
002)
Temperatura de calcinação
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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)
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GESSO ou GESSO DE PARIS
(Aulas USP)
Calor de hidratação
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Tempo de pega
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GESSO no BRASIL
Pólo gesseiro – PE: 94% da produção
Jazidas deGipsita
3.000 km frete p/ regiões SE e Sul
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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
GESSO ou GESSO DE PARIS
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Bactérias redutoras de sulfato no gesso
GESSO ou GESSO DE PARIS
Propriedades:
� O gesso é atacado bactérias redutoras de sulfato, que utilizam o sulfato como agente oxidante, reduzindo-o a sulfeto;
� É corrosivo ao aço.
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Sistema “Drywall”
www.drywall.org.br
www.placo.com.br
Chapas de gesso acartonado
GESSO ou GESSO DE PARIS
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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 ou GESSO DE PARIS
ww
w.d
ryw
all.o
rg.b
r
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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.)
GESSO ou GESSO DE PARIS
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
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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.
GESSO ou GESSO DE PARIS
Placas de gesso autoportantes
(Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari)
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Divisórias em blocos
GESSO ou GESSO DE PARIS
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Peças decorativasGESSO ou GESSO DE PARIS
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
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
GESSO ou GESSO DE PARIS
(Quinália, E., Tècne julho de 2005)
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GESSO ou GESSO DE PARIS
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:
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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).
Exemplos principais:• Cimento Portland,
• Cimento aluminoso • Cal hidráulica
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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
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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
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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
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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
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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
Contribuição para a construção a recuperar
Benefício para as argamassas e caldas em que
é empregue
Características Químicas:
CIMPOR
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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
Contribuição para a construção a recuperar
Benefício para as argamassas e caldas em que é empregue
Características Físicas:
CIMPOR
Características e vantagens:
CAL HIDRÁULICA
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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%)
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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.
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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.
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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.
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico
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:
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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
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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
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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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CIMENTO ALUMINOSO
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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
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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).
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico
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.
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mbe
.com
.br
CIMENTO PORTLAND (CP)
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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.
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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CIMENTO PORTLAND (CP)
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CIMENTO PORTLAND (CP)
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
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Matérias Primas:
Mina de calcMina de calcááriorio
Jazida Rio Bonito Jazida Rio Bonito –– ITAMBITAMBÉÉ
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Matérias Primas:
Mina de argila
Britagem do calcário
Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Homogeneização do calcário:
Cia Cimento Itambé
Chegada do Chegada do calccalcáário britadorio britado SaSaíída para da para
moagemmoagem
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
(1,5 a 3%)
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PUC - RJ
CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
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CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO
CALCÁRIOCALCÁRIO
ARGILASARGILAS
MIN. FERROMIN. FERRO
VA
I P/ S
EC
AG
EM
E F
OR
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Cia Cim. Rio Branco Votorantin
CaCO3
Fe2O3
Al2O3 Fe2O3 Si O2
MgO SiO2
Moagem da farinha
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FORNO
CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
ITAMBÉ
Vista de dentro do fornoMoinho de rolos para moagem da matéria prima:
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FORNOFORNOVE
M D
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EC
AG
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Cia Cim. Rio Branco Votorantin
VAI P/ MOINHO DE
BOLAS
clínquerclínquer (Cou
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P, 1
988)
CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
ITAMBÉ
Vista de dentro do forno
clínquer
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
ESQUEMA DA SECAGEM, MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO
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CIMENTO PORTLAND (CP)V
EM
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Interior do moinho de
bolas
Silo de estocagem de ClSilo de estocagem de Clíínquernquer
Cia
Cim
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Bra
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tora
nti
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Silos de armazenagem Silos de armazenagem do cldo clíínquer monquer moíídodo
Cia
Cim
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clclíínquer + gessonquer + gesso
Moinho de bolasMoinho de bolas
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Moinho de bolas
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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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CIMENTO PORTLAND (CP)
ITAMBÉ
Cia
Cim
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Bra
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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
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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
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FORMAÇÃO DO CLÍNQUER
Transformação sofridas pela farinha crua até se transformar em clínquer. (Jackson,1998)
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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
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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
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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.
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.
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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
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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:
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
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•Estruturas Fibrilares: C-S-H
•Estruturas Prismáticas:C-H
•Etringita: C6ASH32
Diversos cristais são observados na pasta de cimento Portland hidratada:
•Monossulfato: C4AS.H12
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
(Portlandita)C-HC-S-H
EtringitaEtringita
http
://le
beto
n.fr
ee.fr
/cim
ent.h
tml
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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
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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
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Desenvolvimento microestrutural, durante a hidratação, de um grão de cimento. (Scrivener, 1989)
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
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(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
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Resistência mecânica x efeitos da hidratação dos compostos anidros do clínquer.
(Zam
pier
i, 19
89)
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER
Belita
Alita
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COMPOSIÇÃO x RESISTÊNCIA
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER
8138C4AF
12512C3A
154625C2S
563049C3S
CBA
Temperatura e finura constantes
Belita
Alita
28
(Aulas USP)
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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.
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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 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
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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
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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
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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
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
(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).
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
(Dom
one,
199
4)
Tempo de dormência depende da quantidade de gesso
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(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
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
Finura e Calor de Hidratação
(Aulas USP)
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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
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
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
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
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
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
• Estruturas C-S-H
(Mehta e Monteiro,1994)
• Cristais de hidróxido de cálcio – CH
• Etringita
• Monossulfato
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
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
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
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)
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
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.
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
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
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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
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(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
.)
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
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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.
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
(MBinc.) Pozolana
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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)
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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
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
Agregado de escória (Escória resfriada ao ar)
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ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
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.
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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%
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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
≤ 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
≤ 5,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 6,5Perda ao fogo – PF
≤ 2,5≤ 16≤ 2,5Resíduo insolúvel - RI
CP II - FCP II - ZCP II - E
Limites em % de massaDeterminações químicas
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
Limites em % de massaCIMENTO
(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%
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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
Limites em % de massaCIMENTO
≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
≤ 1,5Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
≥ 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
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≥ 40,0≥ 32,0MPa91 dias de idade
≥ 32,0≥ 25,0MPa28 dias de idade
≥ 20,0≥ 15,0MPa7 dias de idade
≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idadeResistência àcompressão
≤ 5,0mmÀ frio
≤ 5,0mmÀ quenteExpansibilidade
≤ 12,0hTempo de fim de pega (*)
≥ 1,0hTempo de início de pega
m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 8,0≤ 8,0%Resíduo na peneira 200Finura
3225
Limites de ClasseUnidadeCaracterísticas e propriedades
TIPOS DE CIMENTO
CP IV
CIMENTO PORTLAND
POZOLÂNICO
NBR 5736≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
-Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
(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
Limites em % de massaCIMENTO
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TIPOS DE CIMENTO
CIMENTO PORTLAND
de ALTA RESISTÊNCIA
INICIAL
NBR 5733
CP V - ARI
≥ 34,0MPa7 dias de idade
≥ 24,0MPa3 dias de idade
≥ 14,0MPa1 dias de idadeResistência àcompressão
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 10hTempo de final de pega
≥ 1hTempo de início de pega
300m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 6 %%Resíduo na peneira 200Finura
Limites UnidadeCaracterísticas e propriedades
0 a 5100 a 95CP V - ARI
Filer ou material carbonático (a)clínquer + Sulfato de cálcio
Sigla
Limites em % de massaCIMENTO
≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 3,5≤ 4,5
Trióxido de enxofre – SO3Quando C3A do clínquer ≤ 8%Quando C3A do clínquer > 8%
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
≤ 1,0Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
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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:
• 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.
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TIPOS DE CIMENTO CIMENTO PORTLAND de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
RESISTENTE A SULFATOS
NBR 5733 e
NBR 5737≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 3,5Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
≤ 1,0Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
CP V - ARI - RS
≥ 34,0MPa7 dias de idade
≥ 24,0MPa3 dias de idade
≥ 14,0MPa1 dias de idadeResistência àcompressão
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 10hTempo de final de pega
≥ 1hTempo de início de pega
300m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 6 %%Resíduo na peneira 200Finura
Limites UnidadeCaracterísticas e propriedades
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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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TIPOS DE CIMENTO PORTLANDResistências à compressão dos cimentos brasileiros.
Escala
Lo
garí
tmic
a
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Concreto de CPB fck 50 MPa, Ponte Irineu Bornhausen Brusque - SC
Cimento Portland Branco (CPB)
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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:
CIMENTO PORTLAND (CP)
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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.
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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:
CIMENTO PORTLAND (CP)
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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:
CIMENTO PORTLAND (CP)
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Coprocessamento de resíduos:• Fonte de Receita para as cimenteiras;• Queima no forno de resíduos diversos;
� Resíduos com poder calorífico;� Resíduos altamente tóxicos.
Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)
(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)
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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:
CIMENTO PORTLAND (CP)
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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.
Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)
(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)
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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
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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