Prof. Marcos Valin Jr. Aglomerantes

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1 Aglomerantes Aglomerantes Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado, ou seja, provoca a aderência dos materiais. São utilizados na obtenção das argamassas e concretos, na forma da própria pasta e também na confecção de natas. 1

2 Aglomerantes Aglomerantes Exemplos de Aglomerantes Materiais Betuminosos Cal Gesso Cimento Aplicação dos Aglomerantes Pasta = aglomerante + água Nata = pasta muito fluida Argamassa = aglomerante + agregado miúdo Concreto = argamassa + agregado graúdo 2

3 Aglomerantes Aglomerantes Classificação dos Aglomerantes Aéreos Endurecem expostos ao ar (pela ação do CO 2 ) e não resistem a ação da água. Ex.: cal aérea, gesso Hidráulicos Endurecem por hidratação (água de amassamento) dos compostos, tanto ao ar como em contato com a água. Ex.: cal hidráulica, cimento Portland Propriedades essenciais dos Aglomerantes Pega -> solidificação da pasta Endurecimento -> aumento de resistência Durabilidade Resistência 3

4 Aglomerantes Aglomerantes - Gesso Histórico dos Aglomerantes Registros históricos indicam que a argila tenha sido o primeiro aglomerante mineral utilizado pelo homem na construção de suas edificações. Apesar de ser quimicamente inativa, a argila não cozida endurece em consequência da evaporação da água de amassamento. Contudo, depois de endurecida, em contato com umidade, a argila torna-se instável. Seminário: Histórico do Cimento Portland Seminário: Histórico do Cimento Portland no Brasil 1 aluno para próxima aula 1 aluno para próxima aula GESSO 4

5 Aglomerantes - Gesso Aglomerantes - Gesso GESSO DEFINIÇÃO: Gesso é um aglomerante produzido a partir da gipsita (também denominada por pedra de gesso), composto basicamente de sulfato de cálcio di-hidratado. O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita, seguido de moagem e seleção em frações granulométricas em conformidade com sua utilização. PRODUÇÃO DO GESSO Após a extração da pedra de gesso, este material é britado, ou seja, é fragmentado mecanicamente formando pequenos pedaços de pedra. Em seguida realiza-se à calcinação desses mesmos fragmentos num forno rotativo a cerca de 160 C. Neste processo a material perde água, formando assim sulfato de cálcio semi-hidratado (CaSO 4 ½ H 2 O). Uma vez calcinado, o material é moído formando o característico pó branco que é comercializado. CALCINAÇÃO: tratamento térmico de sólidos, capaz de promover transformações fisioquímicas como a eliminação de substâncias voláteis neles contidas 5

6 Aglomerantes - Gesso Aglomerantes - Gesso PRODUÇÃO DO GESSO APLICAÇÃO DO GESSO Devido a sua principal característica, o rápido endurecimento, o gesso presta-se à moldagem. Quanto a suas principais aplicações destacam-se: material de revestimento; placas para rebaixamento de teto (forro); painéis para divisórias; elementos de ornamentação, como: sancas, florões, etc. 6

7 Aglomerantes - Gesso Aglomerantes - Cal APLICAÇÃO DO GESSO CAL 7

8 Aglomerantes - Cal Aglomerantes - Cal CAL É o produto que se obtém com a calcinação, à temperatura elevada de materiais calcários. Os calcários são rochas sedimentares cuja composição predominante é o carbonato de cálcio (CaCO 3 ). CAL VIRGEM A temperatura de fabricação se situa em torno de 900 C, e, nesta faixa o carbonato de cálcio perde o gás carbônico, ficando na estrutura o óxido de cálcio. CaCO 3 T= 600 C a 900 C CaO + CO 2 Calcinação ou Queima CaO = Cal viva ou Cal Virgem CaCO 3 + Calor -> CaO + CO 2 8

9 Aglomerantes - Cal Aglomerantes - Cal CAL HIDRATADA A hidratação consiste em adicionar dois ou três volumes de água para cada volume de cal. Há forte desprendimento de calor e após certo tempo as pedras se esfarelam transformando-se em pasta branca, a que se dá o nome de CAL HIDRATADA ou CAL APAGADA. CaO + H 2 O Processo de extinção ou Hidratação Ca(OH) 2 + Calor CAL CaO (Oxido de cálcio) = Cal Virgem É utilizado na indústria siderúrgica, metalúrgica, química, celulose, agricultura, entre outros. Ca(OH) 2 (Hidróxido de cálcio) = Cal hidratada É nesta forma que tem sua aplicação em construções, sendo utilizada em argamassas, preparos de tintas (caiação), fabricação de tijolos sílico-calcários e refratários, tratamentos de água, etc. 9

10 Aglomerantes - Cal Aglomerantes - Cal CURIOSIDADES: CAL CURIOSIDADES: CAL Durante o processo de sepultamento costumase usar cal virgem, substância oxidante que maximiza a decomposição devido a sua acidez e minimizar o vazamento de necrochorume para o solo, pois absorve o líquido cadavérico evitando a contaminação da terra e diminuindo a umidade excessiva do solo. A qualidade do solo influencia no tempo de decomposição dos corpos, por exemplo, em solos muito úmidos pode haver a saponificação e em solos muito secos, mumificação, em ambos os processos a decomposição dos corpos é retardada. 10

11 CIMENTO Seminário: Histórico do Cimento Portland 1 aluno para próxima aula Seminário: Histórico do Cimento Portland no Brasil até o cenário atual 1 aluno para próxima aula Cimento DEFINIÇÃO: Aglomerante hidráulico, pulverulento, produzido pela moagem do Clínquer, com adição de gesso, e usualmente outras adições. Clínquer: Nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro de um material sinterizado, produzido quando uma mistura de matérias-primas de composição prédeterminada é aquecida a altas temperaturas. Clínquer = (Calcário + Argila) + Minério de Ferro Calcário: 75 a 80% Argila: 20 a 25% 11

12 Fabricação do Cimento O processo de fabricação do cimento começa com a mineração do calcário, principal matéria-prima do cimento. O material é extraído das minas e armazenado no pátio de pré-homogeneização. Nesta fase são recolhidas as primeiras amostras para serem analisadas no Laboratório de Qualidade. A composição química do calcário é traçado (teores de cálcio, silício, ferro e alumínio). 12

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14 No moinho de farinha ou cru, o calcário é moído com argila e aditivos específicos (tais como minérios ferrosos, alumínicos ou materiais substitutos co-processados). A argila é um produto rico em sílica, ferro e alumínio, elementos essenciais para a qualidade do cimento. O produto final é formado por grãos muito finos, daí o nome farinha ou cru. 14

15 A farinha é estocada em silos especiais até ser enviada ao forno rotativo. Antes de ser inserida no forno rotativo, a farinha passa pela torre de ciclone para que seja aquecida através dos gases quentes originados pelo forno, que se encontra logo abaixo. Quando a farinha chega ao forno rotativo já está com temperatura em torno de 900ºC, ajudando a reduzir o consumo de energia. No interior do forno a temperatura chega a 1.450ºC, produzindo o clínquer. 15

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17 Para finalizar o processo de produção do clínquer, o material é resfriado no resfriador e a temperatura reduzida para menos de 200ºC. Um filtro está instalado na saída do equipamento, liberando o ar de resfriamento para a atmosfera sem poluentes. Uma nova coleta de amostras é realizada para os ensaios químicos do Laboratório de Controle de Qualidade. O clínquer é transportado para as moegas, onde ficam armazenadas as outras matérias-primas que compõem o cimento: gesso, calcário e pozolana ou escória. Dependendo da porcentagem de cada produto, obtém-se uma especificação de cimento. A mistura segue para o moinho de cimento, onde todos os componentes são moídos até atingirem a granulometria ideal, resultando em cimento de alta qualidade. 17

18 Após sua moagem, o cimento é estocado em silos até ser ensacado e comercializado. Fabricação do Cimento Versão detalhada no site:

19 Fabricação do Cimento Seminário: O que é preciso para montar uma fábrica de cimento? Recursos naturais? Estrutura? Energia? Rodovias? Clientes? 1 aluno para próxima aula Tipos de Cimento 19

20 Tipos de Cimento Existem vários tipos de cimento Portland, cuja diferença é feita basicamente em função das adições das matérias-primas, que entram na composição final do cimento. Conforme estas adições as características e propriedades dos cimentos variam, influenciando seu uso e aplicação. A designação dos cimentos é feita de acordo com o teor de seus componentes (% em massa). Além de existirem vários tipos de cimento, existem, também, diferentes classes de cimento. A classe do cimento define a resistência à compressão que o cimento tem que atingir aos 28 dias. Tipos de Cimento 20

21 Tipos de Cimento Cimento Portland comum (CP-I): O CP-I, é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções que não requeiram condições especiais e não apresentem ambientes desfavoráveis como exposição à águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou qualquer outro meio com presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, que também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua como um retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR Cimento portland comum com adição (CP I-S): O CP I-S, tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de 1 a 5% em massa). Este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR Tipos de Cimento Cimento portland composto com escória (CP II-E): Os cimentos CP II são ditos compostos pois apresentam, além da sua composição básica (clínquer+gesso), a adição de outro material. O CP II-E, contém adição de escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de hidratação. O CP II-E é composto de 94% à 56% de clínquer+gesso e 6% à 34% de escória, podendo ou não ter adição de material carbonático no limite máximo de 10% em massa. O CP II-E, é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR Escória granulada de alto forno (chamada no mercado pela sigla de GGBS ou GGBFS, do inglês ground granulated blast furnace slag) é um produto obtido pela fusão e arrefecimento da escória de ferro (um subproduto da produção do ferro e do aço) de um alto-forno em água ou vapor, para produzir um produto vítreo granulado que é, então, seco e moídos em um pó fino. 21

22 Tipos de Cimento Cimento portland composto com pozolana (CP II-Z): O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6% à 14% em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas. O cimento CP II-Z, também pode conter adição de material carbonático (fíler) no limite máximo de 10% em massa. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR As pozolanas naturais são em geral materiais de origem vulcânica, de natureza vítrea e composição traquítica ou pomítica, com uma elevada proporção de óxido de silício reactivo e óxido de alumínio, podendo conter ainda óxido de ferro e outros óxidos, mas com um teor em óxido de cálcio reactivo muito pequeno. As cinzas volantes, também conhecidas por cinzas de combustível pulverizadas, são obtidas pela precipitação electrostática das poeiras contidas no fumo produzido pela queima de combustível nas centrais termoeléctricas a carvão, são a pozolana artificial mais comum. Tipos de Cimento Cimento portland composto com pozolana (CP II-F): O CP II-E é composto de 90% à 94% de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de material carbonático (fíler) em massa. Este tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento porém não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR Fíller é o material obtido através da moagem fina de calcário, basalto, materiais carbonáticos, etc. O fíller possui uma granulometria muito fina, o que faz desse material uma ótima associação para aumentar a trabalhabilidade, diminuir a capilaridade e a permeabilidade de argamassas e concretos. 22

23 Tipos de Cimento Cimento portland de alto-forno (CP III): O cimento portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR Tipos de Cimento Cimento portland Pozolânico (CP IV): O cimento portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR

24 Tipos de Cimento Cimento portland de alta resistência inicial (CP V-ARI): O CP V-ARI assim como o CP-I não contém adições (porém pode conter até 5% em massa de material carbonático). O que o diferencia deste último é processo de dosagem e produção do clínquer. O CP V-ARI é produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila se comparado aos demais tipos de cimento e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este tipo de cimento uma alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado o seu uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto armado. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR Tipos de Cimento (Especiais) Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS): Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados podem ser classificados como resistentes a sulfatos, desde se enquadrem dentro de uma das características abaixo: Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente; Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa; Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa; Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos. É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos. 24

25 Tipos de Cimento (Especiais) Cimento Portland Branco: O cimento Portland branco é um tipo de cimento que se diferencia dos demais tipos pela coloração. Trata-se de um cimento composto basicamente de clínquer e gesso, sendo que no processo de fabricação do seu clínquer é eliminado o ferro contido na argila, já que é esse mineral o responsável pela coloração cinza dos demais tipos de cimento Portland. No Brasil, o cimento Portland branco é oferecido no mercado em duas versões; uma para uso em argamassa e pastas, o cimento branco não estrutural e outra que pode ser empregada para fazer concretos, denominada de cimento branco estrutural. O cimento branco estrutural, além de atender a uma possível estética de projeto, também, faz com que a superfície reflita os raios solares, transmitindo menos calor para o interior da construção. Tipos de Cimento 25

26 Tipos de Cimento Tipos de Cimento 26

27 Aglomerantes Cimento Seminário: Como armazenar? Prazo de validade? Como transportar? Como conferir ao receber na obra? 1 aluno para próxima aula Apresentação de Seminário: Tipos e valores de cimentos comercializados em Cuiabá - MT 27

28 Ensaios de Laboratório NBR NM 43: Cimento portland - Determinação da pasta de consistência normal NBR NM 65: Cimento portland - Determinação do tempo de Pega 1 aluno para próxima aula NBR NM 23: Cimento portland e outros materiais em pó -Determinação da massa específica 1 aluno para próxima aula NBR 11578: Cimento Portland composto NBR 7215: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão 1 aluno para próxima aula Exercício de fixação 28

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30 Aglomerantes Aglomerantes Exercícios 1 - O que diferencia os aglomerantes hidráulicos dos aglomerantes aéreos. Dê exemplos? 2. Descreva as principais etapas do processo de fabricação do cimento portland. 3. Descreva a codificação usada para identificar os diferentes tipos de cimento? Dê dois exemplos? 4. Quais elementos existem no cimento e precisam ser controlados, por serem deletérios para concreto? O que eles causam? Exercícios 5 Conforme a Legenda indicativa, escolha pelo menos 10 linhas e justifique as respostas. 30

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