Argamassas de Cal

Designação genérica para argamassas que utilizem este material como ligante. A cal é obtida através da cozedura de pedra de calcário ou dolomite. A parte um da norma NP EN 459 (IPQ 2011) - Cal para construção, definições, especificações e critérios de conformidade; divide a cal para construção em duas categorias principais: Cal aérea, sem propriedades hidráulicas; Cal com propriedades hidráulicas. A cal aérea é obtida de calcários puros (< 5 % argila e outras impurezas) enquanto a cal com propriedades hidráulicas é tradicionalmente obtida através do processamento de calcários com 8 - 20 % de argila e outras impurezas. A parte dois desta norma aborda os métodos de ensaio para a classificação de ligantes.

2.3.1. ARGAMASSAS DE CAL AÉREA

As altas temperaturas provocam a dissociação de compostos de carbonato de cálcio, e carbonato de cálcio-magnésio no caso da utilização de dolomite, com libertação do carbono para a atmosfera, resultando sobretudo em óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO).

CaCO3+ Energia → CaO + CO2 (2.1)

Estes compostos vulgarmente referidos como cal viva, reagem quando hidratados, resultando em hidróxido de cálcio e hidróxido de cálcio-magnésio, vulgarmente designado por cal apagada.

CaO + H2O → Ca(OH)2 + Energia (2.2)

A cal apagada irá endurecer por reação com o carbono da atmosfera, resultando novamente em carbonato de cálcio, água e libertação de energia (COUTINHO 1988). Este processo depende da penetração do dióxido de carbono (CO2) na argamassa, e desenvolve-se lentamente.

Ca(OH) 2 + CO2→ CaCO3 + H20 + Energia (2.3)

É usual dividir a cal aérea em duas categorias, consoante o seu teor de argila e outras impurezas. Quando são produzidas a partir de calcário muito puros ( < 1 % de impurezas) originam cais denominadas gordas por apresentarem uma melhor trabalhabilidade. As cais obtidas de calcários com maior teor de impurezas ( 1 - 5 % ) designam-se por cais magras e usualmente apresentam um tom acinzentado.

2.3.2. ARGAMASSAS DE CAL HIDRÁULICA

As propriedades hidráulicas da cal estão associadas à presença de argila e impurezas que por calcinação a temperaturas mais elevadas (1000 / 1100ºC), originam composto semelhantes aos do clínquer, como o silicato dicálcico (SiO2. 2CaO) e aluminato tricálcico (Al2O3.3CaO).

CaCO3+ argila + Energia → CaO + Al2O3 + SiO2 + CO2 (2.4)

À medida que a argamassa seca, estes compostos hidratados cristalizam resultando num endurecimento inicial, que não ocorre nas argamassas de cal aérea. O restante endurecimento é conseguido à medida que se processa a difusão do CO2 e se desenrola a reação de carbonatação

(COUTINHO 2004)

2.3.3. ARGAMASSAS COM ADIÇÃO DE POZOLANAS

Define-se pozolana como material rico em sílica ou alumina sem características de ligante mas com a capacidade de reagir na presença de água à temperatura ambiente com o hidróxido de cálcio para formar aluminatos e silicatos (COUTINHO 1988).

A utilização das pozolanas remonta a tempos muito antigos existindo diversas provas arqueológicas da sua utilização em obras hidráulicas e outras. As civilizações mediterrânicas da antiguidade, empregavam cinzas vulcânicas na elaboração de argamassas para revestimento, impermeabilização e mesmo elementos estruturais. Os melhores exemplos da utilização de argamassas com pozolanas são a cúpula do Panteão em Roma e o porto de Cesareia na Palestina. Estão também documentados casos da utilização de restos de cerâmica reduzidos a pó, como substituto de cinzas vulcânicas.

Neste estudo, procurou-se obter resistências mecânicas maiores a idades mais jovens com a adição do material pozolânico, no âmbito da procura por dosagens de argamassa, com base em cal aérea, com maior aplicabilidade face às exigências atuais da indústria da construção.

2. Estado do conhecimento

12

2.3.4. METACAULINO

O metacaulino é obtido pelo processamento de caulinite em fornos com rearranjo da sua estrutura química. Por exposição a temperaturas entre os 650 e os 700 ºC, os aluminatos e silicatos são desidratados num processo denominado desidroxilação (Figura 2.1). Resulta num material amorfo com grande reatividade pozolânica (COUTINHO 1988).

a)

b)

Figura 2.1 - a) Partículas de metacaulino observadas através de MEV (KIM 2012). b) Argamassa de metacaulino e cal aérea no estado endurecido observada através de MEV (CHAROLA 2005)

A caulinite está presente em diversos países como, Portugal, França, Brasil e China. Sendo tradicionalmente empregue na produção de porcelana, o potencial de complemento de ligante na produção de argamassas e betões levou ao início de vários projetos de investigação para a determinação rigorosa das suas propriedades e aplicações. O projeto FCT-METACAL insere-se neste conjunto de iniciativas.

Para além da utilização como adição pozolânica, está a ser estudada a eficácia do metacaulino no controlo da reação alcalino-sílica no betão, como acelerador das reações de hidratação, para a obtenção de materiais mais densos com introdução das partículas de metacaulino nos espaços vazios da argamassa (betões de alto desempenho e efeito de filler). São também conhecidas as vantagens da incorporação deste material em betões de cimento, para controlo da reação expansiva alcalino-sílica com consequente melhoria da durabilidade do material (GRUBER 2001).

2.3.5. ARGAMASSAS DE CAL AÉREA COM ADIÇÃO DE METACAULINO

Como já foi referido a utilização de argamassas de cal aérea apresenta diversas vantagens, nomeadamente na área da reabilitação. O principal entrave a uma maior utilização destas argamassas deve-se à lentidão do processo de endurecimento que está associado à difusão de C02

no interior da argamassa.

A utilização das propriedades pozolânicas do metacaulino poderá compensar esta desvantagem conferindo resistências mecânicas significativas ao fim de pouco tempo. Desta forma

permite-se a utilização de uma argamassa com menor energia incorporada, em situações onde usualmente se empregariam argamassas de cimento, devido à sua capacidade de endurecimento rápido. Esta aplicação seria de grande interesse para o aumento da competitividade das intervenções de reabilitação e poderia ser alargada a projetos de nova construção. Para tal é necessário aferir qual o efeito das dosagens e condições de cura, nas características das argamassas no estado endurecido em diferentes idades.