Hidratação do Cimento
Prof. Mayara Moraes Custódio
Pontifícia Universidade Católica de Goiás
Engenharia Civil
Pega: período de fenômenos químicos em que ocorrem desprendimento de calor e reações de hidratação dos compostos;
Início de pega: tempo que decorre desde a adição de água até o início das reações com os compostos de cimento;
Fim de pega: situação em que a pasta não sofre mais nenhuma deformação em função de pequenas cargas e se torna um bloco rígido;
Endurecimento: período de fenômenos físicos de secagem e entrelaçamento dos cristais;
Pega x Endurecimento
Pega x Endurecimento
Enrijecimento: Perda de consistência (perda de abatimento do concreto). Determinação: Slump Test
Pega: Solidificação da pasta plástica. Determinação: Aparelho de Vicat
Influências: Teor de C3A
Grau de moagem
Endurecimento: Ganho de resistência com o tempo.
Tempo de pega
A duração da pega varia inversamente com o grau de moagem;
Maiores quantidades de água de amassamento diminuem o tempo de início de pega;
O aumento de temperatura diminui o tempo de início de pega e a duração da pega;
Os cloretos de sódio e cálcio aceleram a pega;
O gesso, o carbonato de sódio, o óxido de zinco e os açúcares retardam a pega.
Tempo de início de pega
Pega normal: início ~ 60 minutos.
Pega rápida: início < 30 minutos.
Pega semi-rápida: início de 30 a 60 minutos depois da hidratação.
Fim de pega: 5 a 10 horas
Cimentos convencionais (sem ARI).
Hidratação do Cimento
Reação química exotérmica entre os grãos de cimento e a água.
Mecanismos: Dissolução-precipitação
Topoquímico ou hidratação no estado sólido do cimento
Aluminatos reagem mais rapidamente que os silicatos.
Hidratação do Cimento
Aluminatos
Enrijecimento = perda de consistência
Pega = solidificação
Silicatos
Endurecimento = taxa de desenvolvimento da resistência (fim de pega – hidratação completa do C3S)
Clínquer: calcário + argila
Composição química típica do clínquer:
CaO - 67%;
SiO2 - 22%;
Al2O3 - 5%;
Fe2O3 - 3%;
outros óxidos - 3%;
Composição Química
Terminologia usual da Engenharia Civil: CaO = C
SiO2 = S
Al2O3 = A
Fe2O3 = F
H2O = H
Principais elementos do Cimento Portland: (3.CaO).(SiO2) = C3S
(2.CaO).(SiO2) = C2S
(4.CaO).(Al2O3).(Fe2O3) = C4AF
(3CaO).(Al2O3) = C3A
Composição Química
Fases cristalinas anidras estáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados:
Silicato tricálcico - ALITA (C3S): 50 – 70%
Silicato dicálcico - BELITA (C2S): 15 – 30%
Aluminato tricálcico – CELITA (C3A): 5-10%
Ferroaluminato tetracálcico – MONTMORILONITA
(C4AF): 5- 15%
Outros compostos presentes em menor quantidade: Na2O, MnO e K2O, Mg, S.
Elementos traços: Cr, Pb, Zn, Ni e outros (provenientes da combustão dos combustíveis - normalmente considerados resíduos ou impurezas).
Composição Química
Propriedades Conferidas
Alita (C3S) – Silicato tricálsico:
Principal mineral que contribui para a resistência mecânica;
Responsável também pelas propriedades hidráulicas, tendo reação rápida com a água e tornando-se estável.
Belita (C2S):
Reage mais lentamente com a água, apresentando poucaresistência mecânica inicial.
Após períodos maiores (aproximadamente um ano),atinge resistência mecânica mais alta que a alita;
C3A – Aluminato tricálsico:
Reage instantaneamente com a água (elevada liberação de calor de hidratação).
Necessária adição de sulfato (gesso) para geração de produtos insolúveis na água;
Sem grande importância na resistência mecânica final.
C4AF – Ferro-aluminato tetracálcico:
Apresenta taxas iniciais muito altas de reatividade com a água (pega muito rápida).
Em idades mais avançadas: taxas baixas ou muito baixas contribui pouco para a resistência mecânica.
Propriedades Conferidas
Reações de Hidratação
Silicatos de cálcio (C3S, C2S)
2 C3S + 6 H2O → C-S-H + 3 Ca(OH)2
2 C2S + 4 H2O → C-S-H + Ca(OH)2
Principal componente formado:
C-S-H (3 CaO . 2 SiO2 . 3 H2O)
Silicato cálcico hidratado
Gel de tobermorita
Reações de Hidratação
Aluminatos de cálcio (C3A, C4AF)
Devido à adição do sulfato para regulação da pega, os aluminatos são analisados já combinados com este componente:
C3A + CaSO4 . 2H2O → etringita(C3A.3CS.32H) → C3A.CS.H + C4AH
C4AF + H2O → C3(AF).3CS.32H → C3.(AF).CSH
+ C4(AF).H
→ reação imediata → reação lenta
Os silicatos de cálcio anidros dão origem a silicatos monocálcicos hidratados (C-S-H), de consistência esponjosa, e ao hidróxido de cálcio, que cristaliza em escamas hexagonais, dando origem à portlandita;
O silicato de cálcio hidratado apresenta-se com semelhança ao mineral denominado tobermorita e como se parece com um gel é denominado gel de tobermorita;
A composição do silicato hidratado depende da concentração em cal da solução em que ele está em contato.
Reações químicas
Calor de Hidratação
Reações exotérmicas;
Condutividade térmica do concreto relativamente pequena: Comporta-se como um isolante térmico.
Concreto massa
Elevadas temperaturas internas;
Acentuado gradiente de temperatura
Fissuração séria!
Calor de Hidratação
Reações exotérmicas;
Condutividade térmica do concreto relativamente pequena: Comporta-se como um isolante térmico.
Concreto massa
Elevadas temperaturas internas;
Acentuado gradiente de temperatura
Fissuração séria!
C3A.............................207cal/g
C3S............................120 cal/g
C4AF...........................100 cal/g
C2S..............................62 cal/g
Top Related