Calorimetria

Conforme Bardella (2011), o conhecimento do calor de hidratação e sua evolução em função do tempo são de interesse do ponto de vista científico, pois auxilia na compreensão dos processos de hidratação que ocorrem nos ligantes e, do ponto de vista tecnológico, uma vez que auxilia no processo de desenvolvimento de novos materiais que serão utilizados na cadeia produtiva da construção civil, já que o calor de hidratação permite um controle rápido da qualidade e velocidade de reação dos gessos.

A curva obtida temperatura x tempo mostra a velocidade de hidratação do material, e, consequentemente, sua reatividade, sendo um importante parâmetro de controle da qualidade dos materiais (ANTUNES, 1999; BARDELLA, 2011).

No estudo, foram realizados ensaios de calorimetria térmica em pastas produzidas com todos os gessos coletados e relações água/gesso dadas pela consistência normal e de 0,8, valor este utilizado em revestimentos em obras de construção civil. As curvas de hidratação estão apresentadas nas Figuras 4.16 e 4.17. Entretanto, para valores precisos de tempos e temperaturas de hidratação, deve-se utilizar calorimetria isotérmica.

Figura 4.16 – Curvas de hidratação de pastas de gessos produzidas com relação a/g para consistência normal.

Figura 4.17 – Curvas de hidratação de pastas de gessos produzidas com relação a/g de 0,8.

20 25 30 35 40 45 50 55 60 5,50 15,50 25,50 35,50 45,50 55,50 65,50 T emper atura ( °C) Duração (minutos) A B C D E F G H I J 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5,50 15,50 25,50 35,50 45,50 55,50 65,50 T emper atura ( °C) Duração (minutos) A B C D E F G I J H

Observa-se que, todas os resultados, apresentam um comportamento típico de curvas de calorimetria já descrito por outros autores na literatura (BARDELLA, 2011; ANTUNES, JOHN, 1999; CLIFTON, 1973).

Nas Figuras 4.18 e 4.19, pode-se observar que as curvas de evolução de temperatura dos gessos praticamente se sobrepõem em cada caso. Logo, como afirma Bardella (2011), os períodos de indução, nucleação e de endurecimento foram os mesmos quando comparados entre si. Além disso, conforme afirma o autor, é um indicativo de que a composição desses gessos (hemi- hidrato e anidrita) também seja similar, conforme já observado na análise das propriedades químicas e mineralógicas.

De acordo com Magnan (1973) apud John e Cincotto (2007), ocorrem picos acentuados de liberação de calor nos instantes iniciais de molhagem do material, ou seja, na introdução do gesso em pó na água nos primeiros 30 segundos, havendo uma reação física sólido-água e iniciando a dissolução. Nessa fase, tem-se hidratos poucos instáveis física e quimicamente. No ensaio de calorimetria realizado, não foi possível determinar a presença de anidrita III, material que reage rapidamente com a água e poderia formar esses picos acentuado de liberação de calor, pois as coletas de temperatura ocorreram apenas após mistura do gesso com a água, ou seja, após cerca de 5 minutos da molhagem dos grãos.

Para solucionar a rápida liberação de calor nos primeiros instantes causada pela anidrita III, John e Cincotto (2007) explicam que pode ser realizado o processo de estabilização do gesso, onde após algumas horas de armazenamento do gesso em atmosfera de 80% de umidade relativa do ar, a anidrita solúvel por conter um teor de água de cristalização variável e por ser muito reativa, transforma-se em hemi-hidrato. Entretanto, uma parcela dessa fase pode estar presente no gesso na ocasião do consumo.

As temperaturas máximas atingidas pelas pastas no final do período de hidratação foram similares: para a pasta de consistência normal, em torno de 55°C e para pasta de relação água/gesso de 0,8, aproximadamente, 45°C. Portanto, observa-se uma redução da temperatura máxima quando se tem um aumento do teor de água.

Verifica-se que as pastas com relação a/g de 0,8, apresentaram um maior tempo de indução, o que retardou o início de pega, ou seja, a precipitação dos cristais do di-hidrato, uma vez que a distância entre as partículas aumenta à medida que se aumenta a relação água/gesso, conforme já havia sido percebido pelo ensaio de tempo de pega (NBR 12128 (2017)).

Logo, quanto maior a relação água/gesso, tem-se uma menor velocidade da reação, maior o tempo de pega, menor a liberação de calor na hidratação (NOLHIER, 1986 apud ANTUNES, JOHN, 2000; KARNI; KARNI, 1995; BARDELLA, 2011). A situação oposta é verifica quando se diminui a relação água/gesso.

De acordo com Ridge (1959) apud Antunes e John (2000), o início de pega pode ser identificado nas curvas de calorimetria, sendo o instante em que a taxa de elevação da temperatura ultrapassa 0,1°C/min, e o de fim de pega, é o ponto máximo de incremento da temperatura que corresponde à conclusão da hidratação.

Assim sendo, adotando-se essa metodologia para determinação dos tempos de pega, tem-se a comparação dada na Tabela 4.10.

Tabela 4.10 – Tempos de pega das pastas: calorimetria x aparelho de Vicat.

¹ Os tempos determinados por calorimetria são estimativas.

É evidente que os tempos de pega obtidos pelos dois métodos são diferentes. Os resultados fornecidos pelo Aparelho de Vicat podem apresentar variações decorrentes do próprio mecanismo de realização do ensaio e também por influência do operador do equipamento (BARDELLA, 2011). Além disso, como já informado, a metodologia que utiliza o aparelho de Vicat apresenta limitações, uma vez que ele foi produzido para utilização em ensaios com cimento (ANTUNES, JOHN, 2000).

Até o final do período de indução, não há elevação da temperatura e ainda não há di-hidrato formado. A consistência da pasta começa a ser modificada apenas no final desse período, sendo assim, um pouco antes do início de pega dado por calorimetria (CLIFTON, 1973). Somente após esse instante, pode ser iniciada a aplicação do revestimento (ANTUNES, JOHN, 2000).

Consistência normal a/g = 0,8 Consistência normal a/g = 0,8 Consistência normal a/g = 0,8 Consistência normal a/g = 0,8 A 14,49 30,57 5,92 16,72 21,84 39,25 37,93 46,42 B 18,16 29,37 15,53 20,35 21,57 37,50 43,15 46,62 C 15,83 24,63 12,03 17,15 19,25 34,75 44,90 47,87 D 11,78 24,53 10,27 21,57 13,96 35,50 36,15 45,00 E 15,48 26,59 12,35 18,70 19,96 34,75 37,37 39,55 F 15,78 24,58 13,18 21,37 20,46 33,25 36,62 41,10 G 7,38 24,12 5,07 22,25 11,75 32,50 38,35 41,00 H 10,18 22,88 6,75 16,92 13,19 32,00 34,52 42,02 I 16,54 35,38 14,28 28,20 25,07 47,00 43,83 52,97 J 14,18 23,82 13,00 16,17 19,08 32,08 39,55 50,40 Calorimetria¹ Fim de pega (min)

Gesso

Início de pega (min)

No início da pega determinado pela calorimetria a quantidade de di-hidrato precipitado é aproximadamente igual a 0 % (CLIFTON, 1973; MAGNAN, 1973 apud ANTUNES, 1999), enquanto no início de pega determinado pela agulha de Vicat (NBR 12128 (2017)), aproximadamente, 10 % de di-hidrato já está formado (STAV; BENTUR, 1995 apud ANTUNES, 1999), por isso, os tempos de pega pelos dois métodos resultam em valores distintos.