AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(1)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Aulas: Prof^a. Marienne R.M.Maron da Costa colaboração Prof.José Freitas (DCC/UFPR)

Ano 2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Departamento de Construção Civil

TC 030 – Materiais de Construção I

(2)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Depois de endurecidos, resistem bem a água.

O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água.

(reação de hidratação)

(3)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Exemplos principais:

•  Cimento Portland,

•  Cimento aluminoso

•  Cal hidráulica

(4)

CIMENTO PORTLAND (CP)

Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma mistura calcário-argilosa que dá origem ao

clinquer.

É um aglomerante hidráulico!!!

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(5)

Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava aglomerante que endurecesse na presença de água, p/ 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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CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(6)

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.

^w^w

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(7)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Produção nacional

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(8)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Produção nacional

(9)

Produção mundial CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(10)

Maiores produtores

Dados de 2005

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(11)

FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)

Ø 

90,0 % de Calcário Ø  9,50 % de Argila

Ø  0,50 % de Minério de Ferro

É um aglomerante hidráulico!!!

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(12)

PRODUÇÃO:

CP V RS (1,5 a 3%)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(13)

CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO

(14)

CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO

CALCÁRIO

ARGILAS

MIN. FERRO

VAI P/ FORNO

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

CaCO₃

Fe O

Al₂O₃Fe₂O₃SiO₂ MgOSiO₂

(15)

ITAMBÉ

Para moagem da farinha crua.

MOINHO DE ROLOS

ITAMBÉ

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(16)

FORNO

VEM DO MOINHO DE FARINHA

VAI P/

MOINHO DE BOLAS

Vista de dentro do forno

ITAMBÉ

tinho, J. S.; FEUP, 1988)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(17)

ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO

(18)

VEM DOFORNO Cia Cim. Rio Branco Votorantin

Interior do moinho de bolas

ITAMBÉ

Cia Cim. Rio Branco Votorantin

(19)

CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(20)

COMPOSTOS DO CLINQUER

Clinquer -> quatro compostos anidros principais 2 silicatos e 2 aluminatos

C³S -3CaOSiO² - Silicato tri-cálcico C²S - 2CaOSiO² - Silicato di-cálcico

C³A - 3CaOAl²O³ - Aluminato tri-cálcico

C⁴AF - 4CaOAl²O³Fe²O³ - Ferro Aluminato tetro-cálcico Notação:

C - CaO S - SiO² A - Al²O³ F - Fe²O³

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(21)

COMPOSTOS DO CLINQUER

Estrutura de um clínquer de cimento Portland relativamente comum

observado ao microscópio ótico:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C₃S C₂S

(22)

COMPOSTOS DO CLINQUER

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Belita, C₂S ou silicato bicálcico Forma arredondada.

Alita ou C₃S ou silicato tricálcico

Forma aproximadamente hexagonal.

(23)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND

Outros compostos em menor quantidade

Na₂O, MnO, K₂O, magnésio, enxofre, fósforo

67% CaO (C) 22% SiO

₂

(S) 5% Al

₂

O

₃

(A) 3% Fe

₂

O

₃

(F)

3% de outros óxidos.

100 % - óxidos totais

(24)

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): 5-10%

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND

(25)

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.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(26)

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 (Classe III) ou não.

CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(27)

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.

CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

NBR 7215/96

(28)

CP moldado com

proporção determinada por norma

50 mm

100 mm

Capeador Capeamento com

pasta de enxofre

(29)

ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

Pega: é o começo do endurecimento

Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento

C₃A + CSH₂ Etringita + 300 cal/g

2C₃S + 6H C₃S₂H₃ + 3CH + 120 cal/g 2C₂S + 4H C₃S₂H₃ + CH + 62 cal/g

Reações Químicas:

Notação:

C - CaO S - SiO₂ A - Al₂O₃ F - Fe₂O₃ H - H₂O S - SO₃ CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(30)

ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Teoria 1: Dissolução-precipitação CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(31)

ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND Teoria 2: Hidratação no estado sólido CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos do cimento anidro sem entrarem em solução

(32)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Estudos sobre microscopia de pastas de cimento

demostraram que a teoria 1 prevalece nos estágios iniciais e a teoria 2 passa a prevalecer no estágio posterior,

quando a mobilidade iônica na solução fica restrita.

(33)

CRESCIMENTO DOS CRISTAIS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(34)

Alita (C₃S) Belita (C₂S)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento de resistência

Aluminato tricálcico

Ferroaluminato tetracálcico Enrijecimento

inicial da massa

Silicatos

Aluminatos

(35)

Propriedades dos compostos do clínquer CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

₃

S

^• Alita: 50 a 70%

•  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 libera não muito calor

(36)

(USP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

₂

S

^• Belita: 15 a 30%

•  Reage com a água lentamente até os primeiros 28 dias.

•  Apenas em pouco mais de 1 ano atinge a resistência do C₃S.

•  Como reage lentamente, apresenta pequeno calor de hidratação

(37)

(USP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

₃

A

^• Aluminato Tricálcico: 5 a 10%

•  Pega quase instantânea.

•  Pela intensidade de reação em curto espaço de tempo, desenvolve alto calor de hidratação.

•  Resulta em composto de pouca resistência mecânica e baixa resistência a ação de águas agressivas.

(38)

(USP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

₄

AF

^• Ferroaluminato tetracálcico: 5 a 10%

•  Apresenta pega em poucos minutos, mas não instantânea como o C₃A.

•  Os compostos formados apresentam resistência ligeiramente inferior aos formados pelo C₃A.

Porém, sua resistência a águas agressivas é maior.

•  Como a hidratação é mais lenta, desenvolve menor calor do que o C₃A.

(39)

Resistência mecânica

X

efeitos da hidratação dos compostos

anidros.

(Zampieri, 1989)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(40)

PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER

+ C₃S

+ C₂S ^{+ C}²^S^{+ C}³^S

(41)

Taxa de hidratação (%)

Tempo (dias)

100 -

Taxa de hidratação dos compostos:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(42)

Teor (%) Taxa de Hidratação

Contribuição para Resistência

inicial

Resistência final

Calor de Hidratação

C₃S 50 - 70 Alta Alta Baixa Alta

C₂S 15 - 30 Baixa Baixa Alta Baixa

C₃A 5 - 10 Alta Alta Baixa Alta

C₄AF 5 - 10 Moderada Baixa Alta Baixa

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

TABELA RESUMO:

(43)

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 clinquer p/ retardar pega inicial do C₃A

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(44)

Fatores que afetam:

Aditivos:

Cloreto de cálcio: ≤1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera

Cloreto de sódio: varia, em alguns CP retarda em outros acelera

Carbonatos alcalinos: forte aceleração (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(45)

Fatores que afetam:

Aditivos:

Hidróxidos de sódio, de potássio ou silicato de sódio:

notável aceleração

Açúcar: solução de 1 % impede a pega CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(46)

Fatores que afetam:

-  Composição química – C₃S mais calor que C₂S -  Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata -  Adições – pozolanas menos calor

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CALOR DE HIDRATAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

(47)

(Aulas USP)

CALOR DE HIDRATAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Finura X Calor de Hidratação

(48)

Agulha de Le Chatelier, Usada para avaliar a expansibilidade: e ≤ 0,5 cm

(Neville, A.; 1995)

EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(49)

30 mm 30 mm

165 mm

Agulha de Le Chatelier

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(50)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Cal livre: CaO + H

₂

O = Ca(OH)

₂

Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação (Excesso de CaO no clínquer – carência de argila)

Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de Le Chatelier

Problemas do cimento que causam expansão:

(51)

Problemas do cimento que causam expansão:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Periclásio: MgO + H

₂

O = Mg(OH)

₂

Limitação por norma ≤ 6,5%

Origem: Calcário magnesiano Menos reativa do que a Cal livre

(52)

Problemas do cimento que causam expansão:

-  Excesso de gesso adicionado

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

< 3%

(53)

RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Pasta - pseudo-sólidos

Aparência de sólidos - rede de poros muito finos contendo ar ou água.

(54)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Pasta - pseudo-sólidos

Propriedades diferentes das de muitos sólidos devido à presença de tensões capilares de água no interior dos poros.

(55)

Tem tanta água assim em uma pasta, argamassa ou concreto?

Teor de umidade ao ar

Teor de umidade saturado

± 3%

± 6%

± 75 l/m³

± 150 l/m³

Densidade do concreto 2500 kg/m³

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(56)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Não é só isso que causa retração!!!

Retração química

(57)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(58)

•  Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m

•  Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m

•  Concretos -0,2 a 0,7 mm/m

Quantidades de retração muito variável :

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(59)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Por que?

(60)

Fatores que influenciam:

•  Cimento: + fino → > retração nas primeiras horas

•  Traço: > quantidade de agregados → < retração

•  Água de amassamento: + água → > retração

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(61)

Fatores que influenciam:

•  Aditivos retardadores de pega: aumentam

•  Dimensões das peças: + volumosas → > retração

•  Área de contato das peças: > área → > retração

•  Cura: > tempo → < retração

•  Umidade média do ar: > seco → > retração

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(62)

SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO

Etringita

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Sulfoaluminato de cálcio hidratado Volume: 15 a 20 %

Início: etringita

Depois: monosulfato hidratado

(63)

Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH

•  Cristais grandes

hexagonais de Ca(OH)₂

•  Volume: 20 a 25%

•  pH elevado da pasta (pH

≅ 13)

(Andión et al., 2001)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(64)

•  Porosos

•  Baixa resistência mecânica

•  Solúveis em água

•  Muito reativos

quimicamente ^(An

dión et al., 2001)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH

(65)

ADIÇÕES PARA

CIMENTO PORTLAND

(66)

RAZÕES PARA O USO DAS ADIÇÕES TÉCNICAS: Melhoria de propriedades específicas ECONÔMICAS: Diminuição do consumo energético

ECOLÓGICAS: Aproveitamento de resíduos poluidores ESTRATÉGICAS: Preservação das jazidas

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(67)

USO DE ADIÇÕES: RAZÕES TÉCNICAS

•  Redução da difusividade

•  Redução da permeabilidade

•  Redução da capilaridade

•  Maior resistência a sulfatos

•  Redução do calor de hidratação

•  Inibição da reação álcali-agregado

> DURABILIDADE

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(68)

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Penetração de Cloretos

Medeiros (2008)

(69)

Fíler carbonático – pó de calcário

•  Inerte quimicamente;

•  Não prejudica resistência mecânica;

•  Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;

•  Redução de custos;

•  5 a 10 % do cimento;

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(70)

Efeito fíler

Fíler carbonático – pó de calcário

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Preenche espaços,

tornando a massa

mais compacta.

(71)

POZOLANA - definição

- Definição inicial (restrita):

Estava associado apenas a cinzas vulcânicas formadas naturalmente e argilas calcinadas que reagem com a cal na presença de água.

- Definição atual (mais ampla):

Refere-se a todo material sílico/aluminoso que finamente moído e na presença de água reage com o hidróxido de cálcio formando materiais com caráter cimentício (SABIR; BAI, 2001).

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(72)

Origem: a melhor variedade de cinzas vulcânicas se encontravam em Pozzoli, Itália.

Daí o nome pozolana, usado até hoje.

POZOLANA - definição

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(73)

Reação pozolânica (lenta) C

₃

S + H C-S-H + CH

C-S-H Pozolana + CH + H

Reação no cimento (rápida)

POZOLANA - reação

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(74)

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Cinza Volante

(aumentada 5.500 X)

(MBinc.)

POZOLANA

(75)

Origem:

Usinas de energia que queimam carvão.

Inserir figura Aitcin p. 171 Fig 6.44.

Chaminé

Cinza volante

Zona de combustão

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Cinza Volante

POZOLANA

(76)

Cinzas volantes – Classe C

Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas)

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

POZOLANA

(77)

•  Retarda o ganho de resistência mecânica

•  Reduz o calor de hidratação

•  Minimiza a permeabilidade do concreto

•  Diminui ocorrência da reação álcali-agregados

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Cinza Volante

POZOLANA

(78)

Blocos de fundações de ed. no Recife-PE

www.portcement.org

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):

POZOLANA

(79)

REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):

Parapeito de estrutura de ponte

RAA em pavimento de concreto

(David Stark- SHRP,1991)

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

POZOLANA

(80)

Escória de alto forno

•  Subproduto da manufatura do ferro-gusa num alto forno.

•  Definição: material não metálico formado essencialmente por silicatos ou por alumino- silicatos de cálcio e outras bases.

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

(81)

Minério de ferro = Ferro Gusa + Escória

0,5 toneladas de escória tonelada de minério de ferro

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Escória de alto forno

(82)

•  Resíduo do alto-forno siderúrgico

•  Presença de C

₂

S e C

₃

S

•  Grãos c/ 45 µ m e 500 m²/kg de finura Blaine

•  Reduz custos e consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Escória de alto forno

(83)

A escória de alto forno é auto- cimentante, porém em taxas insuficientes para viabilizar o seu uso para fins estruturais.

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

NÃO É UMA POZOLANA!!!

Escória de alto forno

(84)

•  Não prejudica resistência mecânica

•  Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%

•  Aumenta a resistência aos sulfatos

ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)

Escória de alto forno

(85)

TIPOS DE

CIMENTO PORTLAND

(86)

NOMENCLATURA

CP XXX RR

Cimento

Portland Composição ou

qualificativo

Resistência aos 28 dias

(MPa)

CLASSE SIGLA

TIPO

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(87)

Cimento Portland Comum NBR 5732 Cimento Portland Composto NBR 11578 Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735 Cimento Portland Pozolânico NBR 5736 Cim. Portland de Alta Resistência Inicial NBR 5733

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(88)

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737 Cimento Portland de Baixo

Calor de Hidratação NBR 13116

Cimento Portland Branco NBR 12989

Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR 9831

(89)

PERFIL DA PRODUÇÃO EM 2002

COMUM (CP I) 1,2%

COMPOSTO (CP II) 75,8%

ALTO-FORNO (CP III) 8,1%

POZOLÂNICO (CP IV) 7,6%

BRANCO (CPB) <0,1%

ARI (CP V-ARI) 7,3%

TOTAL 100,0%

FONTE : SNIC / 2003

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(90)

Cimento

Portland Sigla Classe Clínquer Gesso +

Escória

(E) Pozolana

(Z) Carbonato (F)

Comum

CP I 25

32 40 100 % 0

CP I-S 25

32 40 99-95 1-5

Composto

CP II-E 25

32 40 94-56 6-34 0 0-10

CP II-Z 25

32 40 94-86 0 6-14 0-10

CP II-F 25

32 94-90 0 0 6-10

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(91)

Cimento

Portland Sigla Classe Clínquer Gesso +

Escória (E)

Pozolana (Z)

Carbonato (F)

Alto Forno CP III

25 32 40

65-25 35-70 0 0-5

Pozolânico CP IV 25

32 85-45 0 15-50 0-5

Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(92)

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(93)

EVOLUÇÃO DA

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO:

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(94)

Garantem o desempenho

Finura Tempos de

pega (h) Expansibilidade

(mm) Resistência à compressão (MPa)

Tipo de cimento Portland Classe Resíduo peneira 75 µm (%) Área específica (m2 /kg) Início Fim A frio A quente 1 dia 3 dias 7 dias 28dias

CPI CPI-S

25 32 40

≤ 12,0

≤ 10,0

≥ 240

≥ 260

≥ 280

≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 --

≥ 8

≥ 10

≥ 15

≥ 20

≥ 25

≥ 32

≥ 40 CPII-E

CPII-Z CPII-F

25 32 40

≤ 12,0

≤ 10,0

≥ 240

≥ 260

≥ 280

≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 --

≥ 8

≥ 10

≥ 15

≥ 20

≥ 25

≥ 32

≥ 40 CPIII 25

32

40 ≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8

≥ 10

≥ 12

≥ 15

≥ 20

≥ 23

≥ 25

≥ 32

≥ 40 CPIV 25

32 ≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- ≥ 8

≥ 10

≥ 15

≥ 20

≥ 25

≥ 32 CPV-ARI ≤ 6,0 ≥ 300 ≥ 1 ≤10 ≤ 5 ≤ 5 ≥ 14 ≥ 24 ≥ 34 --

(95)

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, respectivamente;

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(96)

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

•  Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;

(97)

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

•  Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25%

e 40% de material pozolânico, em massa;

(98)

•  Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

(99)

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

CP V – ARI - RS

CIMENTO de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL RESISTENTE A SULFATOS

NBR 5733

Resíduo na # 200 < 6 %

Superfície específica Blaine > 300 (m²/kg) Tempo de pega mínimo 1h

Expansibilidade a quente < 5 mm Resíduo insolúvel < 1,0 %

Perda ao fogo < 4,5 % SO₃ < 3,5

Dióxido de carbono CO₂ < 3,0 %

Óxido de magnésio – MgO (%) < 6,5%

Resistências 1d > 14 MPa 3d > 24 MPa

(100)

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

(101)

Cimento Portland Branco (CPB)

Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco NBR 12.989/93

(102)

Difere do Portland comum pelo fato de apresentar reduzido teor de Fe

₂

O

₃

.

Cimento Portland Branco (CPB)

•  CPB - 0,2 a 0,80% de Fe

₂

O

₃

•  CP - 2 a 3,5% de Fe

₂

O

₃

(103)

Cimento Portland Branco (CPB)

Aplicação:

Fabricação do cimento Portland Colorido (branco + pigmentos) em rejuntamentos, em granilites e já como mármores

artificiais.

(104)

Concreto de CPB fck 50 MPa - Ponte Irineu Bornhausen - Brusque - SC

Cimento Portland Branco (CPB)

(105)

Reservas - Calcário:

•  Muito amplas;

•  Duração ...

Impacto Ambiental:

CIMENTO PORTLAND

(106)

Consumo de Energia:

•  90% - energia térmica gerada por combustível

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

q  Secagem;

q  Aquecimento;

q  Calcinação das matérias primas.

Representa 25% do custo de produção

(107)

Consumo de Energia:

•  10% - energia elétrica

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

q  25% moagem das matérias-primas;

q  40 % do clínquer

q  20 % operações do forno e resfriador

Representa 50% do custo de produção

(108)

Impacto Ambiental:

CO

₂

– Efeito estufa:

•  Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;

Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO₂

•  Calcinação Calcário – MUITO CO₂

Ø (CaCO₃+ calor -> CaO + CO₂)

Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO₂;

CIMENTO PORTLAND

(109)

CO

₂

Total : 900 kg/tonelada de clínquer;

•  Indústria do cimento – mais de 7% da emissão de CO

₂

mundial.

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

(110)

Adição para cimento:

•  Adições reduzem % de clínquer;

Ø  Minimizam emissões de CO₂por kg de cimento;

•  Resíduos industriais que iriam para aterros;

Ø  Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes;

Ø  Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

•  Substituição por materiais que emitem menos CO₂ Ø  Fíler carbonático – CP II F – 10 % Fíler.

(111)

Tipo Adição kg CO

₂

/tonelada

CP II F 10 % Fíler 820

CP II Z 24 % Pozolana + Fíler 700

CP II E 40% Escória + Fíler 580

CP III 75 % Escória 290

CP IV Cinzas Volantes 530

CP V 5 % Fíler 900

Emissões de CO

₂

por tipo de cimento:

CIMENTO PORTLAND

Impacto Ambiental:

(112)

CAL

HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado.

Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC

É um aglomerante hidráulico

Características inferiores, em

geral, que o Cimento Portland

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(113)

CAL HIDRÁULICA

Grau de hidraulicidade:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

MgO

ou

CaO

O Fe O

Al SiO

+

₂ ₃ ₂ ₃

2

CaO

O Fe O

Al

SiO

₂

+

₂ ₃

+

₂ ₃

CaO

ilosos s

Componente arg

(114)

CAL HIDRÁULICA

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Grau de hidraulicidade:

Hidráulica propriamente dita

Eminentemente hidráulica

(115)

CAL HIDRÁULICA

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Utilizações:

-  Argamassas de assentamento ou revestimento -  Para a produção de blocos

-  Substituto do filer em pavimentos betuminosos

(116)

CIMENTO NATURAL

A cal hidráulica apresenta cal livre.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Resulta do cozimento de calcários argilosos

(teor argila + - 25%), não apresenta cal livre.

(117)

Tipos:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

•  De pega rápida - (cimento Romano) - Cozimento temper. < 1000^oC;

•  De pega lenta - Cozimento a 1450^oC;

•  De pega semi-lenta - intermediário entre os 2 anteriores.

(118)

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.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

(119)

Romanos 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.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

(120)

Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com

argamassa de cimento pozolânico.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

(121)

Concreto maciço com cimento pozolânico.

Pantheon (Roma) - 110 -125 d.c

Paredes cilíndricas e cúpula (43,3 m diâmetro) em concreto maciço 10 MPa.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

(122)

Na 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.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

CIMENTO NATURAL

(123)

CIMENTO NATURAL x Cimento Portland

(R. W. Lesley; J. B. Lober, and G. S. Bartlett, History of the Portland Cement Industry, International Trade Press, Chicago, 1924.) www.cement.org

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(124)

CIMENTO ALUMINOSO

Produção

Fundição de calcário (CaCO₃) e bauxita (Al₂O₃), (teor bauxíta > 30%) moída misturadas, em fornos de alta

temperatura, resfriado, britado e moído.

É um aglomerante hidráulico!!!

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(125)

Características:

•  Cura rápida - em 24 h resistência superiores a 45 MPa;

•  Aglomerante de preço elevado;

•  Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação;

•  Não desprende cal livre, (CP desprende ± 20%);

•  Alta resistência ao calor dos concretos/argamassas até 1200ºC;

•  Alta resistência a abrasão e corrosão;

•  Endurecimento normal em temperaturas baixas.

CIMENTO ALUMINOSO

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

(126)

APLICAÇÕES:

•  Concretos refratários;

•  Rápida cura e altas resistências iniciais e finais;

•  Pisos p/ usar após 6 horas;

•  Chumbamentos;

•  Reparo em cabeça de protenção, 24 h pode protender, (CP=7 dias);

•  Concretagens junto ao mar p/ aproveitar maré baixa;

•  Pré-moldados para uso imediato;

•  Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários.

(127)

Pisos industriais

Rápido endurecimento e cura (6 h)

Alta resistência química p/ proteção de tubos

para esgoto

www.cimentfondu.com

(128)

www.cimentfondu.com

Suporta altas temperaturas.

Concreto em instalações de siderurgia

Endurece em baixas temperaturas.

Concreto em fundações de base francesa na Antártida

www.cimentfondu.com

(129)

Materiais de Construção AGLOMERANTES

Referências bibliográficas:

Apostilas USP – Aglomerantes

CONCRETE, Microstucture,Properties and

Materials, , P. Kumar Metha e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006

Cia. Cimento Itambé

Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Depois de endurecidos, resistem bem a água.

O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água.

(reação de hidratação)

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Exemplos principais:

• Cimento Portland,

• Cimento aluminoso

• Cal hidráulica

CIMENTO PORTLAND (CP)

Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma mistura calcário-argilosa que dá origem ao

clinquer.

É um aglomerante hidráulico!!!

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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.

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

90,0 % de Calcário Ø 9,50 % de Argila

Ø 0,50 % de Minério de Ferro

É um aglomerante hidráulico!!!

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

67% CaO (C) 22% SiO

(S) 5% Al

O

(A) 3% Fe

O

(F)

3% de outros óxidos.

100 % - óxidos totais

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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

S

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

S

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

A

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

C

AF

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Fatores que afetam:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Fatores que afetam:

Aditivos:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Fatores que afetam:

Aditivos:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

Fatores que afetam:

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

AGLOMERANTES HIDRÁULICOS

•  Cimento Portland,

•  Cimento aluminoso

•  Cal hidráulica

90,0 % de Calcário Ø  9,50 % de Argila

Ø  0,50 % de Minério de Ferro

•  Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m

•  Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m

•  Concretos -0,2 a 0,7 mm/m

•  Cimento: + fino → > retração nas primeiras horas

•  Traço: > quantidade de agregados → < retração

•  Água de amassamento: + água → > retração

•  Aditivos retardadores de pega: aumentam

•  Dimensões das peças: + volumosas → > retração

•  Área de contato das peças: > área → > retração

•  Cura: > tempo → < retração

•  Umidade média do ar: > seco → > retração

•  Redução da difusividade

•  Redução da permeabilidade

•  Redução da capilaridade

•  Maior resistência a sulfatos

•  Redução do calor de hidratação

•  Inibição da reação álcali-agregado

•  Inerte quimicamente;

•  Não prejudica resistência mecânica;

•  Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;

•  Redução de custos;

•  5 a 10 % do cimento;