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10/03/2017 1 CEULP/ULBRA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL TECNOLOGIA DO CONCRETO CIMENTO PORTLAND Prof. Fábio Henrique de Melo Ribeiro, MSc. Eng. Civil e Eng. Seg. Trab. 10/03/2017 2 COMPOSIÇÃO QUIMICA � Embora o cimento Portland seja formado essencialmente de vários compostos de cálcio, os resultados das análises químicas de rotina são expressos em termos de óxidos dos elementos presentes. COMPOSIÇÃO QUIMICA LIMITES USUAIS DE COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Óxido Teor % CaO 60 - 67 SiO2 17 - 25 Al2O3 3,0 – 8,0 Fe2O3 0,5 - 6 MgO 0,5 - 4,0 Álcalis 0,3 - 1,2 SO3 2,0 - 3,5 10/03/2017 3 COMPOSIÇÃO QUIMICA COMPOSIÇÃO DOS CIMENTOS PORTLAND ( % ) 10/03/2017 4 Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT 10/03/2017 5 Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT 10/03/2017 6 Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT Tipos de cimento Portland usualmente utilizados e normalizados pela ABNT ESTRUTURAS CRISTALINAS E REATIVIDADE DOS COMPOSTOS � A composição química dos compostos presentes nos cimentos Portland industriais não é exatamente a que e expressa pelas formulas comumente utilizados : C3S, C2S, C3A E C4AF. � Isto ocorre porque nas altas temperaturas que prevalecem durante a formulação do clínquer, os elementos presentes no sistema, inclusive, impurezas, tais como magnésio, sódio, potássio e enxofre, possuem capacidade de entrar em soluções sólidas com cada um dos principais compostos do clínquer. 10/03/2017 7 ESTRUTURAS CRISTALINAS E REATIVIDADE DOS COMPOSTOS � Além de fatores como o tamanho da partícula e a temperatura de hidratação, a reatividade dos compostos de cimento Portland com água é influenciada por suas estruturas cristalinas. � As imperfeições estruturais explicam a instabilidade dos compostos do cimento em meio aquoso. ESTRUTURAS CRISTALINAS E REATIVIDADE DOS COMPOSTOS � Silicato de Cálcio : Silicato Tricálcico(C3 S ) e Beta – Silicato Dicálcico (βC2 S) São os dois silicatos hidráulicos comumente encontrados nos Clínqueres de cimento Portland industriais. Ambos contém invariavelmente pequenas quantidades de íons de magnésio, alumínio, ferro, potássio, sódio e enxofre. As formas impuras são conhecidas como ALITA E BELITA. ALUMINATO E FERROALUMINATO DE CÁLCIO � Vários aluminatos de cálcio podem ocorrer no sistema, porém o Aluminato Tricálcico (C3A) é o principal aluminato do clínquer do cimento Portland. � Impurezas como o magnésio, sódio, potássio e sílica. As estruturas cristalinas são bastante complexas, mas são caracterizadas por grandes vazios estruturais responsáveis pela reatividade elevada. � As ferritas de cálcio não são encontradas no clínquer do cimento Portland comum, mas são formados os ferroaluminatos de Cálcio, e, o composto mais comum, aproximadamente, é o C4AF. 10/03/2017 8 ALUMINATO E FERROALUMINATO DE CÁLCIO � Óxido de magnésio e Óxido de cálcio : A origem do Óxido de magnésio no cimento é usualmente a Dolomita que está presente como impureza na maioria dos calcários. � Uma parte do Óxido de magnésio total do cimento Portland, pode entrar em solução sólida com os compostos descritos, porém, o resto ocorre como MgO cristalino, também chamado periclasio. A hidratação do periclasio a Hidróxido de magnésio é uma reação lenta e expansiva. Finura � Além da composição, a finura do cimento influencia a sua relação com a água. Geralmente, quanto mais fino o cimento, mais rápido ele reagirá. Para uma dada composição, a taxa de reatividade e, portanto, o desenvolvimento da resistência, pode ser alimentado através de uma moagem mais fina, porém o custo da moagem e o calor liberado estabelecem alguns limites de finura. � Para a finalidade de controle da qualidade do cimento, a finura pode ser determinada como o resíduo em peneira padrão como a malha # 200 e a 375. Considera-se que as partículas maiores que 45 µm são difíceis de hidratar e as maiores que 75µm não hidratam completamente. MECANISMOS DE HIDRATAÇÃO � Dissolução - precipitação � Hidratação no estado sólido � Hidratação dos Aluminatos � Etringita – C6AS3H32 – pega e resistência inicial � Tipos de pega � Pega Normal (2 a 3 hs) � Pega Moderada (1 a 2 hs – etringita) � Falsa Pega (enrijecimento prematuro – poucos min.) � Pega rápida (45 min) � Pega instantânea (pouca gipsita) � Hidratação dos Silicatos � Silicatos de cálcio hidratado C – S – H � C3S – cimento ARI 10/03/2017 9 MECANISMOS DE HIDRATAÇÃO 10/03/2017 10 10/03/2017 11 10/03/2017 12 10/03/2017 13 10/03/2017 14 10/03/2017 15 ENSAIOS PARA O CIMENTO � Ensaio de composição química � Ensaio de Finura � Consistência da Pasta Normal � Tempo de Pega � Expansibilidade � Resistência
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