LIGANTES – Gesso, Cal Aérea e Hidráulica, Cimento
· A designação de ligante advém da propriedade que têm de poder aglomera...
· Isolante acústico – é fraco como isolante acústico devido ao seu baixo peso. No
entanto é bom para corrigir os sons dado...
CAL AÉREA E HIDRÁULICA
· A cal é o elemento principal das argamassas
è Cal Aérea
Origem: a cal área resulta da calcinação ...
è Cal Hidráulica
Faz presa ao ar mas também sob a água
Origem: Margas, isto é, rochas calcárias com elevado teor em argila...
Cimento – descoberto em 1824 por Joseph Aspdin
Os cimentos incluem-se no grupo de materiais cerâmicos dado que resultam de...
Tipos de cimento
I – Portland -> clínquer (95 a 100%)
II – Portland composto -> clínquer (65 a 94%) + escória (0 a 27%) + ...
· Escórias de alto forno
A escória é o material obtido pela combinação da ganga dos minérios dos metais com
fundentes apro...
- expansibilidade – permite detectar a presença da periclase e de óxido de cálcio livre
(sulfatos); Descrição do ensaio: c...
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Aglomerantes cimento-cal-gesso-material auxiliar mc2015

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Um resumo de conceitos e definições referente a cimento, cal e gesso muito útil na compreensão de alguns usos e aplicações destes materiais na construção civil

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Aglomerantes cimento-cal-gesso-material auxiliar mc2015

  1. 1. LIGANTES – Gesso, Cal Aérea e Hidráulica, Cimento · A designação de ligante advém da propriedade que têm de poder aglomerar uma porção elevada de inertes conferindo-lhes coesão e resistência Hidrófobos – não precisam de água para formar presa (exemplo: alcatrão – por acréscimo de temperatura ficam pastosos, ao arrefecer endurecem; resinas sintéticas – muito recentes, actualmente empregam-se também em misturas com o cimento e impregnadas no betão; betumes) Hidrófilos – precisam de água para formar presa: - Aéreos – só fazem presa ao ar (cais aéreas) - Hidráulicas – fazem presa em qualquer circunstância, até mesmo debaixo de água GESSO Matéria prima – pedra de gesso, a qual é uma rocha branda Fabrico - são apenas usadas as rochas mais puras que são trituradas e colocadas no forno. Aí são submetidas a uma elevação da temperatura que provoca a sua desidratação parcial, dando origem ao sulfato de cálcio semi-hidratado, o qual é instável. Quando em presença da água, o gesso regenera a sua forma inicial: CaSO4.2H2OóCaSO4.1/2H2O+3/2H2O · Porque razão instabilizamos o gesso (tal como a cal) e depois hidratamos, e não o usamos na sua forma tradicional? Porque na sua forma natural o gesso não é moldável Propriedades do gesso: · Resistência mecânica – a resistência mecânica do gesso é fraca, dependendo para além de outros factores da quantidade de água de amassadura utilizada. · Resistência à humidade – o gesso é muito sensível à humidade não podendo ser utilizado no exterior. A água absorvida comprometeria a resistência mecânica. · Rapidez de presa – o gesso tem uma presa rápida (15 a 20 min), sendo necessária a adição de retardadores de presa para permitir a sua aplicação em revestimento. A adição de cal permite que se possam trabalhar as pastas por mais tempo. · Resistência ao fogo – muito boa -> o gesso é incombustível, é bom isolante e sob a acção do calor só liberta vapor de água · Aderência – boa aderência em tijolos, pedras naturais, aço (deve-se aplicar um tratamento protector por forma a evitar a corrosão do aço), vidro, cartão; má aderência em madeiras; · Isolante térmico – o gesso tem baixa condutibilidade térmica logo funciona bem como isolante térmico. No entanto como geralmente é usada uma camada fina de gesso, a sua contribuição é modesta
  2. 2. · Isolante acústico – é fraco como isolante acústico devido ao seu baixo peso. No entanto é bom para corrigir os sons dado que melhora o tempo de reverberação Aplicações do gesso: - Fabrico de cimento – redutor de presa - Isolamento térmico - Isolamento acústico - Pré-fabricados – tectos e divisórias - Esboço - Estuque - Massas de projectar - Placas para tectos falsos – estafe (placas armadas com fibras de cizal) - O facto de o gesso ter uma má resistência à tracção faz com que se prefira o gesso cartonado (Pladur) pois o cartão tem uma elevadíssima resistência à tracção Conceitos: - Pasta de gesso – mistura de gesso e água - Pasta normal de gesso – mistura de gesso e água com base na NP 318 - Gesso para esboço – gesso escuro resultante da calcinação do gesso bruto escuro, com granulometria mais elevada do que o gesso para estuque para ser utilizado sobre esboço de paredes. Endurece mais rapidamente, tem areia e é mais barato - Gesso para estuque – gesso branco resultante do tratamento térmico do gesso bruto branco ou amarelo utilizado em mistura com cal ou outro retardador. Endurece mais lentamente, não tem areia e é + caro. - Estuque – feito com pasta de gesso à qual se adiciona areia de estucador, a qual é muito fina e branca. Pode-se também adicionar cal para retardar a presa. -> Trabalha-se o estuque em duas camadas: 1- interior – gesso mais escuro (pode levar algum inerte para ficar mais barato e diminuir a retracção) – esboço 2- superficial – feita com gesso de estuque – estuque propriamente dito. Presa do gesso: 1- Fenómeno químico de hidratação 2- Fenómeno físico de cristalização 3- Fenómeno mecânico de endurecimento Estuque tradicional e projectado - Processo tradicional (3 camadas) – 1º regularização, 2ª esboço ( cal aérea em pasta + areia branca), 3º estuque (cal em pasta + gesso para estuque) - Processo corrente (2 camadas) – 1ª regularização (manual ou por projecção – espessura na ordem dos 10mm – gesso branco ou cinzento), 2ª acabamento (aplicação manual – gesso mais fino) -> necessita de pintura posterior
  3. 3. CAL AÉREA E HIDRÁULICA · A cal é o elemento principal das argamassas è Cal Aérea Origem: a cal área resulta da calcinação de pedras calcárias puras ou quase puras – CaCO3 Pedras calcárias puras -> cal gorda – CaCO3>99% Pedras calcárias quase puras -> cal magra 95%<CaCO3<99% Fabrico · CaCO3 + calor -> CaO(cal viva) + CO2 - calcinação do calcário · Cao + H2O ->Ca(OH)2 (cal apagada ou hidratada) + calor - extinção da cal (dá-se uma expansão de volume muito grande e trata-se de uma reacção extremamente exotérmica) - Cal viva (óxido de cálcio) – não se usa em construção porque é muito instável dando a reacções fortemente exotérmicas quando em contacto com a água, ocorrendo ocasionalmente explosões -> deve ser mantida em recipientes fechados por forma a evitar a sua calcificação, não tem aplicação em Eng. Civil - Cal apagada – passiva e pulvurenta. É vendida em pó. · Cal apagada (em pó) + água -> pasta que endurece por absorção de CO2 e por libertação de água (reacção de endurecimento muito lenta – 24h início, 6 meses fim) Presa – endurece lentamente ao ar por evaporação da água e carbonatação por absorção de CO2, formando-se novamento CaCO3. Início da presa 24h depois e final da reacção 6 meses depois. Aplicações da cal hidratada - composição de argamassas bastardas - fabrico de estuques - caiação (água+cal hidratada) - pintura natural que confere um efeito manchado às paredes Vantagens - argamassa simples – presa muito lenta - argamassas bastardas ( 2 ou + ligantes): - gesso + cal hidratada – presa + rápida - cimento + cal hidratada: – economia, conforto térmico - equilibrador higroscópico (absorve o excesso de humidade e devolve-a quando o ambiente se torna seco) - economia (é mais barata que o cimento; menos fissuração -> menos tinta) - conforto térmico ( a cal é um antifungo – propicia superfícies mais quentes) - resistência mecânica – baixa relativamente a rebocos de cimento - aderência – aumenta aderência dos suportes - trabalhabilidade – confere maior trabalhabilidade -> maior rendimento - retracção – contracção por secagem reduzida, minimizando a fissuração
  4. 4. è Cal Hidráulica Faz presa ao ar mas também sob a água Origem: Margas, isto é, rochas calcárias com elevado teor em argila (8 a 20%) Fabrico A cerca de 800 graus dá-se, como para a cal viva, a calcinação do calcário libertando anidrido carbónico. A cerca de 1000 graus a argila decompõem-se em silicatos e aluminatos que se combinam com o óxido de cálcio. No fim da cozedura obtém-se uma mistura de silicatos e aluminatos de cálcio e uma percentagem elevada de óxido de cálcio. É então necessário extinguir a cal viva, usando-se a quantidade de água estritamente necessária para esta operação porque os silicatos e aluminatos também reagem com a água. Margas + calor -> CaO (55%) + 2CaoSiO2 (23%) + 3CaOAl2O3 (23%) Presa - a pasta de cal faz presa exposta ao ar ou debaixo de água. Coexistem dois processos: cristalização do Ca(OH)2 e hidratação da sílica ou alumina - O tempo da presa depende do índice hidráulico (i=%argila/%cálcio), quanto maior for i, menor será o tempo de presa É difícil distinguir uma cal de um cimento, mas uma cal necessitam sempre de ser extinta depois de cozida, o cimento nunca é. Aplicações - argamassas bastardas com cimento – reduz a fendilhação, aumenta a resistência à compressão, aumenta a trabalhabilidade, maior impermeabilidade (devido à menor fendilhação) - rebocos
  5. 5. Cimento – descoberto em 1824 por Joseph Aspdin Os cimentos incluem-se no grupo de materiais cerâmicos dado que resultam de rochas calcário-argilosos com posterior processamento · Fabrico - Matérias primas: calcários e argilas ou margas - Fases de fabrico: - extracção – pedreiras - fragmentação - mistura – em proporções adequadas ao fabrico de um dado cimento - cozedura – fornos (1250º a 1500º) -> clínquer Até 200º - evaporação da água livre 500º - desidratação das argilas 600º - cristalização dos minérios resultantes e decomposição do carbonato 900º a 1200º - reacção da cal com os silicatos e aluminatos 1250º a 1280º - início da fusão Acima de 1280º - formação do clínquer - Arrefecimento – o clínquer sai do forno entre os 1200º e 1300º -> tem de ser arrefecido - Moagem – o clínquer, depois de arrefecido é moído (como o clínquer moído dá um cimento de presa muito rápida, há que adicionar o gessa para retardar a presa – sem este a presa seria quase instantânea) · Componentes principais do clínquer e do cimento Portland normal O clínquer é obtido pela reacção da cal, sílica, alumina, óxido de ferro e ainda magnésio - cal (CaO) – 60% a 67% - sílica (SiO2) – 17% a 25% - alumina (Al2O3) – 3% a 8% - óxido de ferro (Fe2O3) – 0,5% a 6% - magnésio (MgO) – 0,1% a 5,5% · Constituição do clínquer de um cimento Portland - C3S (silicato tricálcico – 45%) – responsável pela resistência inicial, composto que faz do cimento o melhor ligante - C2S (silicato bicálcico – 25%) – confere resistência a longo prazo - C3A (aluminato tricálcico -13%) – participa na resistência até 28 dias mas depois pouco significa - C4AF (ferro-aluminato tetracálcico – 12%) – pouco efeito sobre a resistência, responsável pela estabilidade química e duração Elevada resistência advém do elevado arranjo químico e físico dos cristais.
  6. 6. Tipos de cimento I – Portland -> clínquer (95 a 100%) II – Portland composto -> clínquer (65 a 94%) + escória (0 a 27%) + pozolanas (0 a 23%) + cinzas volantes (0 a 23%) + filer (0 a 16%) II-S – Portland de escória -> clínquer (65 a 94%) + escória (6 a 35%) II-Z – Portland de pozolana -> clínquer (72 a 94%) + pozolanas (6 a 28%) II – C ->Portland de cinzas volantes –> clínquer (72 a 94%) + cinzas volantes (6 a 28%) II – F -> Portland de filer -> clínquer (80 a 94%) + filer (6 a 20%) III -> Cimento de alto forno – clínquer (20 a 64%) + escória (36 a 80%) IV -> Cimento pozolânico – clínquer (+ 60%) + pozolanas e cinzas (- 40%) Classe de resistência - Em MPa, aos 28 dias e à compressão -> 32,5; 42,5 e 52,5 Maiores finuras de moagem -> maior resistência R – se possuir uma resistência elevada aos 2 dias N – normal Exemplo: CEM II-C 32,5R -> cimento Portland de cinzas volantes de classe 32,5MPa e de resistência elevada nos primeiros dias Aditivos · Pozolanas São produtos naturais (rochas vulcânicas muito leves, ocorrem nas erupções vulcânicas) ou artificias (argilas de qualquer tipo depois de sujeitas a temperaturas suficientes para a desidratação~900ºC) Vantagens: diminuição da alcalinidade dos produtos de hidratação do cimento (reduz o pH); aumento da resistência química em ambientes marinhos, economia (baixo custo e permite poupar cimento) Misturam-se com os cimentos Portland normais para a obtenção de betões com melhores características resistentes ao ataque dos sulfatos (obras marítimas) · Cinzas volantes São cinzas das centrais térmicas a carvão. Têm características pozolânicas a partir da quantidade de 40%. Permitem também poupar cimento, aumento da trabalhabilidade, menor protecção das armaduras Nota: as pozolanas e as cinzas volantes reagem com o hidróxido de cálcio formando-se um ligante; as pozolanas e as cinzas volantes têm propriedades químicas semelhantes; as cinzas volantes têm baixo custo; as percentagens de pozolanas e cinzas obedecem à especificação 378 do LNEC. Efeito da introdução de pozolanas e cinzas volantes no cimento: - presa e endurecimento mais lentos e menor calor de hidratação (devido a estes dois efeitos, a quantidade de cinzas nos betões para construção de barragens é elevada); menor resistência inicial; aumento da resistência química (principalmente aos sais marinhos; as pozolanas são ligeiramente mais resistentes); diminuição do pH (devido à menor concentração de hidróxido de cálcio; implica corrosão das armaduras de aço)
  7. 7. · Escórias de alto forno A escória é o material obtido pela combinação da ganga dos minérios dos metais com fundentes apropriados a cinzas do carvão. No fabrico do aço, por cada tonelada de ferro que se obtêm do minério, forma-se uma tonelada de escória. Para que a escória possua propriedades hidráulicas deve encontrar-se no estado amorfo. Adequado para zonas marinhas. A principal diferença entre a escória e as pozolanas é que as pozolanas não têm por si só propriedades hidráulicas, enquanto a escória tem (presa, endurecimento, etc.). · Fíler calcário Os grãos de pó são catalisadores das reacções de endurecimento do cimento. Este contributo do pó de pedra é benéfico na ordem de 10 a 20% porque assim não implica uma perda de resistência. Afecta favoravelmente a trabalhabilidade, exsudação e retracção. Factores que influenciam a resistência Aumento de C3S e C2S -> aumento da resistência mecânica Aumento de pozolanas -> aumento da resistência química Aumento de fíler ou sílicas de fumo -> aumento da resistência mecânica Aumento da água de amassadura -> diminuição da resistência Ataque ao cimento - águas sulfatadas – os sulfatos fixam-se sobre os aluminatos e formam o sal de Candelot e a cristalização deste envolve aumento de volume e a delaminação e fendilhação. Para prevenir usa-se cimento com baixo teor de C3A - água do mar – formam-se sulfatos de cálcio por reacção do sulfato de magnésio da água do mar com o Ca(OH)2 do cimento -> para prevenir utilizam-se cimentos pozolânicos e de escórias de alto forno, pois têm menor calor de hidratação e fendilham menos - águas puras – dissolvem a cal e arrastam a alumina -> o cimento perde a coesão Prescrições - obras marítimas – cimento pozolânico (menor fendilhação), filer (muito compacto -> menor fendilhação), escória (mais estáveis) - barragens – cimentos com baixo teor de C3S e C3A -> fissuração e calor de hidratação são menores -> ganha resistência mais lentamente Ensaios - ensaio de Blaine – obriga-se um volume de ar a atravessar um dada camada de pó, sob uma pressão variável, cuja variação é constante para todos os cimentos em estudo. Determina-se o tempo que tal volume demora a percorrer a camada (velocidade de sedimentação) o que permite o conhecimento da superfície específica (área total das partículas por unidade de massa do cimento). Assim podemos conhecer a dimensão média das partículas.
  8. 8. - expansibilidade – permite detectar a presença da periclase e de óxido de cálcio livre (sulfatos); Descrição do ensaio: coloca-se a pasta de cimento dentro de cilindros de 3cm de altura por 3cm de diâmetro. O cilindro é fendilhado de alto a baixo ao longo de uma geratriz, estando-lhe soldadas duas hastes de 15cm, uma de cada lado da fenda; o molde é coberto com 2 placas de vidro e comprimido com 1 pequeno peso de 150g (para que a expansão só se dê para os lados); o conjunto é colocado dentro de água durante 24h a 20ª (para acelerar a presa); eleva-se a temperatura até 100ºC durante 1h, mantendo-se esta temperatura durante 3h; deixa-se arrefecer e mede-se o afastamento final das hastes; a diferença entre as duas medições representa a expansão do cimento -> o cimento é aceitável se a expansibilidade for menor que 10mm. - ensaio de início e fim de presa – agulhas de Vicat: início de presa – tempo decorrido entre a amassadura e a perda parcial de plasticidade. É atingido quando a agulha de Vicat de início de presa (1mm2 de secção) já não atravessa a pasta ficando a 5mm do fundo. Fim de presa – tempo necessário para que a pasta adquira firmeza suficiente para resistir a uma determinada pressão. Atinge-se o fim da presa quando a agulha, poisada na superfície da pasta, deixa a sua marca, sem que o acessório circular imprima qualquer marca. - tensão de rotura – o valor de um cimento é medido pela sua tensão de rotura: esta é a característica mais importante que um cimento deve possuir. Ensaio: com uma areia calibrada fabrica-se uma argamassa de cimento com um traço ponderal 1:3 e A/C=0,5; a argamassa é assada num misturador mecânico; é colocada em moldes de 3 prismas com 4x4x16cm onde é compactada com um aparelho; são conservados dentro de água a 20º e desmoldados 24h depois; é realizado um ensaio de flexão nos provetes; após a rotura por flexão, cada uma das metades dos provetes são ensaiadas à compressão. Utilização dos betões I 42,5 – betões onde é necessário resistência à idade jovem: pontes, viadutos, pré-esforço I 34,5 – armaduras sem pré-esforço II – pequenas obras IV – obras no mar (resistência à corrosão): barragens, muros de suporte, não serve para betão armado pois altera as armaduras

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