Ligantes

O ligante do betão pode ser composto por um ou vários tipos de material que, ao serem misturados com a parte líquida, reagem com esta, ganham presa e endurecem, originando assim a matriz resistente da pasta ligante do betão.

Os Romanos descobriram que a pozolana, um pó de cinza vulcânica, quando misturada com cal e água, forma um poderoso ligante hidráulico que endurece em água doce ou salgada, servindo de aglomerante ao conjunto de agregados seleccionados para produzir argamassas e betões. A pozolana é um material silicioso e aluminoso que reage com o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, na

componentes com propriedades estabilizantes e aglomerantes cimentícias, o que lhe confere elevada resistência mecânica. A sua designação tem origem na região de Pozzuoli, em Itália, próximo do Monte Vesúvio, onde foi inicialmente extraída, embora mais tarde tenha sido descoberta e extraída noutras regiões vulcânicas como Nápoles, podendo apresentar cor preta, branca, cinza ou vermelha [75, 91]. Este tipo de ligante, constituído por pozolana e cal, foi usado na produção dos betões até ao século XIV. Esta tecnologia perdeu-se na Idade Média, após a queda do Império Romano, mas o cimento foi redescoberto já na época da revolução industrial, nos anos 1780 no Reino Unido, tendo sido patenteado em 1796 como “Cimento Romano” e foi usado até à invenção do cimento Portland, três décadas depois [75].

Actualmente, o ligante dos betões é composto, em geral, por cimento Portland ou por uma mistura deste com adições, que podem ser do tipo I (fíler e pigmentos) ou do tipo II (adições pozolânicas e hidráulicas latentes). Enquanto as adições do tipo II são usadas para melhorar, quer a reologia do betão fresco, quer as propriedades do betão endurecido, as do tipo I são aplicadas para aumentar as partículas finas ou para alterar a cor do betão [120].

2.2.1.1. Cimento

O cimento Portland foi inventado por Joseph Aspdin em 1824 na Inglaterra e a sua composição química e mineral foi estudada por Henry Le Chatelier nos anos 1880. A sua produção consiste em extrair da pedreira, esmagar e misturar os compostos minerais adequados, seguidos da moagem e cozedura, da mistura homogeneizada, a 1400 ºC num forno rotativo, de onde resulta o clincker, que é posteriormente moído em pó. O cimento reage quimicamente com a água, a qual se designa por reacção de hidratação, ganha presa e endurece ao longo do tempo, resultando um poderoso aglomerante cimentício [75, 176]. Actualmente, o cimento é o principal constituinte da pasta ligante do betão; contudo, existem vários tipos de cimento disponíveis, sendo essencial conhecer a composição dos seus compostos e as suas propriedades. A norma NP EN 197-1 [137] classifica o cimento em 5 tipos: CEM I – cimento Portland; CEM II – cimento Portland composto pela mistura de diferentes adições; CEM III – cimento de alto-forno; CEM IV – cimento pozolânico; CEM V – cimento composto. O cimento adequado à produção de cada betão depende, entre outros factores, das especificações pretendidas para o mesmo.

No que respeita à escolha do cimento para aplicação em BEAL não há restrições relevantes, já que depende, sobretudo, do desempenho solicitado. Neste trabalho foram utilizados dois tipos de cimento da Secil, o CEM II/A-L 42,5R e o CEM I 52,5R, os quais foram caracterizados relativamente à determinação das respectivas massas volúmicas (Tabela 2.1), usando o densímetro de Le Châtelier.

Tabela 2.1 – Massa volúmica do cimento.

Ligante Massa volúmica (kg/dm3₎

CEM I 52,5R 3,16

CEM II/A-L 42,5R 3,14

2.2.1.2. Adições

As pozolanas, ou adições pozolânicas activas, podem ser naturais, artificiais ou subprodutos industriais. As pozolanas naturais são de origem vulcânica, provenientes de depósitos de cinzas vulcânicas nessas regiões. Os subprodutos industriais podem ser: cinzas volantes das centrais térmicas; sílicas de fumo resultantes da produção de silício; cinzas de casca de arroz agrícola. As pozolanas artificiais resultam de rochas submetidas a tratamento térmico adequado, de modo a adquirirem as propriedades pozolânicas. Essas rochas podem ser siliciosas, argilosas ou aluminosas [81, 133].

O ligante resultante da mistura de pozolanas com o cimento na pasta do betão garante maior compacidade e maior estabilidade da mistura, relativamente ao uso isolado de cimento como ligante, reduz ainda os vazios da pasta e garante melhor homogeneidade. Estes aspectos conferem maior resistência e durabilidade ao betão, quer pela redução da permeabilidade da pasta, quer pela elevada alcalinidade da pozolana, que assegura maior resistência à corrosão provocada pelos sulfatos [81]. As adições pozolânicas são muito apropriadas para betão de elevado desempenho (BED), quer em termos de resistência quer de durabilidade, mesmo em ambientes mais agressivos. Assim, estas adições são especialmente recomendadas na produção de BEAL de elevado desempenho, sendo a sílica de fumo a opção pretendida, pois apesar de ter maior custo é igualmente mais eficiente. [28, 68, 91]. O uso de cinzas volantes, assim como de metacaulino (pozolana resultante do tratamento térmico do caulino), é também frequente, mas apenas por serem produtos mais económicos.

As adições hidráulicas latentes mais comuns são a cal hidráulica e as escórias moídas de alto-forno, resultantes da moagem das escórias granuladas derivadas da indústria siderúrgica [120]. As escórias moídas de alto-forno também podem ser bastante eficientes na melhoria da resistência e da durabilidade dos betões, sendo, por esta razão, apropriadas aos BEAL de elevado desempenho.

Além das adições referidas, foram ainda usados dois tipos de fíler, um de origem calcária e outro proveniente da moagem de argila expandida, micro-Leca®_{. Caracterizou-se a massa volúmica de}

Tabela 2.2 – Massa volúmica dos ligantes utilizados.

Ligante Massa volúmica (kg/dm3₎

Sílica de fumo (SF) 2,20

Cinza volante (CV) 2,30

Escória de alto-forno (EAF) 2,80

Fíler calcário (FC) 2,70

Micro-Leca® _{(ML) 2,60}