Materiais cimenticios

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CONCEITOS
Concreto: CIMENTO + ÁGUA + AGREGADO MIUDO + AGREGADO GRAUDO + ADITIVOS
Pasta: CIMENTO + ÁGUA
Argamassa: CIMENTO + ÁGUA + AGREGADO MIUDO
Concreto armado: CONCRETO SIMPLES + AÇO
Da pasta:
Reduzem Custos
Reduzem a variação volumétrica (retração)
Contribuir com grãos capazes de resistir aos esforços solicitantes, aos desgastes e a ação das intempéries.
Geralmente apresentam resistência mecânica superior a da pasta
Envolver os agregados enchendo os vazios formados
Aglutinar os agregados (no concreto endurecido)
Do agregado:
Funções:
CIMENTO PORTLAND
Material pulverulento (pó fino)com propriedades aglomerantes.
Constituído de: SILICATOS E ALUMINATOS DE CÁLCIO, praticamente sem cal livre. 
Tem a propriedade de reagir quimicamente com a água formando inicialmente uma massa plástica (moldável) que endurece com o tempo adquirindo altas resistências.
Argila
mistura
Forno
1500ºC
Clinquer
mistura
2 a 3% gipsita
moagem
moinho
Ensacamento (3 a 5 folhas de papel) e expedição
FABRICAÇÃO
Calcário
resfriamento
+
Alcalis ( NaO2) e k2O) -0,5 a 1,3%
Gipsita -Sulfatos (SO3)- 3%
Adições (escória de alto forno, pozolanas, 
filler calcário)
FABRICAÇÃO
Perdas por sacos rasgados: 2%
Deve-se evitar qualquer risco de hidratação
Barracões; Cobertos, fechados lateralmente e com assoalhos acima do nível do solo
Não deve ser armazenado por mais de 3meses.
Evitar pilhas muito altas (10 sacos no max)
Deve ser colocado sobre estrado de madeira afastado 30cm do piso e das paredes
Transporte e armazenamento
Componentes do clinker
C3A
Fundente: possibilita a obtenção do cimento em fornos comerciais
Reage rapidamente com a água
Cristaliza-se em poucos minutos
Desenvolve alto calor de hidratação
Pouca resistência a águas agressivas
C4AF
Baixa resistência
Desenvolvimento pequeno do calor de hidratação
Pega rápida
Componentes do clinker
C2S
Resistência a longo prazo (aos 2 anos = do C3S aos 28 dias)
Reação lenta
Desenvolve pequeno calor de hidratação
C3S
Responsável pela resistência mecânica nas primeiras idades
Tem inicio e fim de pega dentro de poucas horas
Desenvolve médio calor de hidratação
Gypsita
É adicionado para impedir a reação quase instantânea do C3A
Cimento = clinker +gypsita
Hidratação do cimento
ENERGIA
Hidratação do C3A na presença de gipsita
expansivo
Hidratação do cimento
GEL RÍGIDO 
(Responsável pela propriedades mecânicas da pasta)
Proteção Química (influencia na durabilidade)
2C3S + 6 H2O ® C-S-H + 3Ca (OH)2
				
2C2S + 4 H2O ® C-S-H + Ca (OH)2
(82%)	(18%)
Hidratação dos Silicatos de cálcio
(61%)	(39%)
Adições
Materiais Pozolânico
Escória de Alto Forno
É um subproduto da fabricação do ferro gusa
A escória de alto forno é ativada pela presença catalítica de cal hidratando-se e formando silicato e aluminatos hidratados com pouca formação de CH
Adições
(Materiais Pozolânico, Escória de Alto Forno)
Tendência a segregação
Diminui
Aumenta
Trabalhabilidade
Calor de hidratação
Porosidade final Ø
+CSH
Retração e fluência
Custo
Resist. Sulfatos e água do mar
Resistência mecânica final
+CSH
Tendência a lixiviação da cal
Resistência mecânica inicial
Carbonatação
Tipos de cimento mais usados no Brasil
Tipos de cimento mais usados no Brasil
Propriedades do cimento
Físicas
Pega do cimento
Tempo de inicio pega: ocorre desde a adição de água até o inicio das reações com os componentes do cimento.
Visualização: aumento brusco de viscosidade da pasta e aumento da temperatura.
Fim de pega: a pasta deixa de ser deformável para pequenas cargas e se torna um bloco rígido.
É influenciada por:
Composição do cimento
Grau de moagem
Quantidade de água
Temperatura
Aditivos
Cimento de pega normal: t0. >1h
Cimento de pega rápida: t0 <30`
Cimento de pega semi rápida: 30` < t0 < 60`
Propriedades do cimento
Físicas
Ensaio:
Pega do cimento
Propriedades do cimento
Físicas
Limite de retenção na peneira 200 (0,075mm)  não deve ser maior que 15% para cimentos usuais.
Propriedades do cimento
Físicas
Os grãos de cimento sendo mais pesados que a água que os envolve são forçados por gravidade a uma sedimentação . Assim, a água se deposita na superfície. 
OCORRE ANTES DO FIM DA PEGA.
Pode prejudicar a uniformidade, a resistência e a durabilidade dos concretos.
Exsudação
Propriedades do cimento
Mecânicas
Resistência mecânica
A compressão:
Ensaios: compressão diametral
Propriedades do cimento
Químicas
Estabilidade de volume
Resultante da hidratação da cal e da magnésia livre
Causa: Temperatura do forno de clinquerização > 1900ºC
EXPANSÃO
Calor de Hidratação
É a quantidade de calor desenvolvida na hidratação completa a uma dada temperatura 
Reações de hidratação EXOTÉRMICAS
Importância em obras vultuosas
Resistência aos agentes agressivos
Águas Puras, Águas acidas, águas sulfatadas, águas do mar 
AGREGADO PARA CONCRETO
Material granular, geralmente inerte, com dimensões, características e propriedades adequadas para o uso em construção civil.
Definição:
Importância:
Aspecto econômico: 
Economia de cimento (60 a 80% do volume do concreto – areia e brita)
Aspectos técnicos: 
resistência ao desgaste por abrasão
Apresentam resistência mecânica 
  retração 
Classificação:
Natural 
Quanto à origem
Artificial 
(areia, seixos rolados, brita, pó de pedra)
(argila expandida, vermiculita, escória af) 
Quanto à massa específica
Pesada : Me > 3 Kg/dm3
Normal: 2 <Me<3Kg/dm3
Leve: Me<2kg/dm3
(Bário, Hematita) 
(Areia, seixo) 
(Vermiculita, argila expandida) 
Quanto às dimensões (NBR 7211)
Graúdo: A menor dimensão fica retida na peneira nº4 (4,8mm)
Miúdo: A maior dimensão ultrapassa a peneira nº 4 de 4,8mm e fica retido na peneira nº 200 de 0,075mm 
4,8mm   < 152mm
>4,8mm
<4,8mm
<0,075mm
0,075mm   < 4,8mm
Filler: Passa na peneira nº200
Classificação comercial da Brita:
Bo----------4,8 ---9,5mm
B1----------9,4 ---19mm
B2----------19-----25mm
B3----------25-----38mm
B4----------38-----76mm
Pedra de mão----->76mm
Classificação:(cont)
Como espessador de asfalto fluido
Fabricação de mastiques betuminosos
Preparação de argamassas betuminosas
Na preparação de concretos para colmatar os vazios
Na adição a cimento Na fabricação da borracha artificial
Classificação:(cont)
Quanto à forma:
- Extração da rocha
- Fragmentação: britador primário
- Transporte para alimentação
- Rebritagem: britadores secundários peneiras classificatórias
- Retorno de rebritagem
- Esteira depósitos consumo
Fabricação e Beneficiamento dos Agregados
Propriedades
Físicas
Porosidade, permeabilidade e absorção
IMPORTANTE: Dosagem de concretos deve ser com agregados completamente secos: considera-se a ÁGUA A SER ABSORVIDA + A AGUA NECESSÁRIA AO TRAÇO
Influenciam nas seguintes propriedades:
- Aderência dos agregados com a pasta de cimento
- Estabilidade química
- Resistência à abrasão
Compacidade:
É o grau de aproximação dos cristais da rocha. 
Quanto mais compacta maior a resistência mecânica
Forma dos agregados
Propriedades
Físicas (cont)
Forma arredondada:
Economia de cimento 
Maior trabalhabilidade 
Forma angulosa: 
Maior consumo de cimento
Maior aderência
Maior resistência e durabilidade
Formas lamelares ou achatadas:
Pior trabalhabilidade (efeito de empilhamento)
Maior consumo de cimento
Menor resistência e durabilidade (fraturas na extremidade)
Maior retração: maior chance de fissuração
Granulometria
Propriedades
Físicas (cont)
Pode ser obtida através de peneiramento em peneiras padrões:
Ag. Miúdo –peneiras com abertura (0,15 - 0,30 - 0,60 - 1.2 - 2.4 - 4.8mm)
Ag. Graúdo – peneiras de abertura (4.8 – 9.5 – 19 – 38 – 76 – 152mm)
A mistura de agregado é mais favorável ao concreto quando proporciona um número mínimo de vazios
A granulometria
deve ser então BEM GRADUADA 
Dimensão máxima característica: 
É a dimensão da abertura da peneira (mm) à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa 
IMPORTANTE:
Espaçamento entre as armaduras
Dimensões da forma
Com relação à durabilidade
Não devem criar ninhos de concretagem
Propriedades
Físicas (cont)
Massa específica:
massa específica aparente: massa do material / unidade de volume (inclui os poros existentes dentro das partículas)
Quanto >me mais chance de segregar 
2600 a 2700 kg/m3
massa específica unitária: massa das partículas de agregado que ocupam uma unidade de volume (relativo ao volume ocupado por agregados e vazios) 
1300 a 1750 kg/m3 
“Para um agregado graúdo com uma dada me, uma massa unitária mais alta significa que existem menos vazios a ser preenchidos por agregado mais fino e cimento.”
Propriedades
Físicas (cont)
Umidade
IMPORTANTE para o Agregado miúdo: 
Efeito de INCHAMENTO 
É o aumento aparente do volume. 
A água livre aderente aos grãos provoca afastamento entre eles 
Quanto mais fina a areia - > superf especifica - > inchamento
Aderência 
A aderência entre o agregado e a pasta de cimento influencia na resistência mecânica do concreto 
Ocorre devido a aspereza da superfície das partículas de agregado (intertravamento mecânico)
Índices de qualidade dos agregados (NBR 7211)
1. Resistência mecânica
2. Substancia nocivas
A resistência deve ser superior a da pasta
Ra > R pasta
Compressão
Resistência ao desgaste
Ensaio: abrasão Los Angelis : agr. Para concreto perda max 50% da massa.
 resistência mecânica
 absorção de água
provocam vazios na desagregação
Materiais pulverulentos (Ø <0,075mm)
 a/c  resistência mecânica
 aderência (recobrem o agregado)
variações volumétricas
Impurezas orgânicas (húmus)
Prejudicam a pega e o endurecimento
 aderência e a resistência
Ensaio: colorimétrico
Materiais carbonosos (A NBR fixa o teor max 1%)
Estabilidade aos sulfatos de sódio e magnésio (durabilidade)
Importante para obras de instalação de esgoto
Torrões de argila (limitado a 1,5%)
CONCRETO
CONCRETO = AGLOMERANTE + AGREGADO MIUDO + AGREGADO GRAUDO + ÁGUA
Definição:
TRAÇO: indicação das proporções dos materiais nele empregado relativamente ao cimento.
Em Massa: materiais são medidos em massa (Kg)
1:a:p:x
Em volume: materiais medidos em volume partindo do traço em massa 
MU = M / V 
V = M / MU
1 : a : p : x
MUc MUa MUp 1
Propriedades do concreto fresco
Trabalhabilidade
Propriedade que determina o esforço necessário para manipular (lançar, adensar e dar acabamento) uma quantidade de concreto fresco com uma perda mínima de homogeneidade.
Fatores que afetam a trabalhabilidade
Fatores internos:
Relação água/materiais secos
Proporção entre cimento e agregados
Granulometria (Proporção agregado miúdo e graúdo)
Forma dos agregados
Aditivos
Fatores externos:
Mistura
Transporte
Lançamento
Adensamento
dimensões da forma e da armadura 
Propriedades do concreto fresco
Trabalhabilidade
Fatores que afetam a trabalhabilidade
Concreto + Fluido
Função direta da quantidade de água
Relação água/materiais secos ou A/C
Trabalhabilidade
Consumo de cimento
Para uma mesma quantidade de água
Pouca quantidade de cimento
misturas ásperas c/ acabamento precário
Muita quantidade de cimento
boa coesão, porém viscosos 
Propriedades do concreto fresco
Trabalhabilidade
Fatores que afetam a trabalhabilidade
Granulometria (Proporção agregado miúdo e graúdo)
Quant. Agregado graúdo 
Área especifica 
Atrito Interno 
Efeito lubrificante 
Trabalhabilidade 
Atrito Interno 
Trabalhabilidade 
Forma dos agregados
Grãos mais arredondados Trabalhabilidade
Propriedades do concreto fresco
Trabalhabilidade
Fatores que afetam a trabalhabilidade
Aditivos
Ex.: superplastificantes ,Plastificantes, Incorporadores de ar (redutores de água)
Tempo, Temperatura e umidade relativa do ar
Trabalhabilidade 
Qto > o tempo
Perda de água
Trabalhabilidade 
Qto > temperatura
Perda de água
Trabalhabilidade 
Qto > UR
Perda de água
A trabalhabilidade influencia as propriedades do concreto endurecido (5% de vazios 30% da resistência) 
Medida da trabalhabilidade (ensaios)
Propriedades do concreto fresco
Trabalhabilidade
Abatimento do tronco de cone ---- Consistência
Propriedade do concreto se deformar sob ação de uma carga externa 
Segregação
Propriedades do concreto fresco
Em misturas secas: separação dos agregados da argamassa do concreto (ocorre devido a diferença de me e tamanho dos grãos)
Em misturas fluidas:
Exsudação
Manifestação externa: aparecimento de água na superfície após o lançamento e adensamento (antes da pega)
Resulta da inabilidade dos materiais em reter toda água da mistura em estado disperso 
Patologias 
Perda de água não uniforme  água retida embaixo dos agregados maiores e nas barras horizontais da armadura  aderência
Nata porosa, mole e fraca formada devido a água percolar nos capilares internos carregando os finos 
quantidade excessiva de partículas do ag. Graúdo com me muito alta ou muito baixa
pouca quantidade de partículas finas
métodos impróprios de lançamento e adensamento
Causas: 
Retração plástica
Propriedades do concreto fresco
É a redução de volume no concreto fresco 
Exsudação ou sedimentação
Absorção de água pelo lastro ou forma ou pelo agregado
Rápida perda de água por evaporação
Causas 
Conseqüência: fissuras
Propriedades do concreto endurecido
Massa específica
Varia de acordo com: 
a execução;
Adensamento;
tipo de agregado
quantidade de vazios
Resistência aos esforços mecânicos
Compressão ()
Tração ()
Cisalhamento ()
Flexão
Fatores que Influenciam 
Relação A/C
Grau de hidratação do cimento 
Idade 
Forma e granulometria dos agregados
Tipo de cimento
Finura do cimento 
ENSAIOS:
Propriedades do concreto endurecido
Resistência aos esforços mecânicos
Propriedades do concreto endurecido
Permeabilidade
“ Não é possível preencher totalmente todos os vazios entre agregados e pasta de cimento: O concreto É POROSO.” 
Fatores que Influenciam 
Teor de pasta
Qto > teor de pasta  >permeabilidade
A/C
Qto > A/C  > permeabilidade
Tipo de cimento
Finura: cimentos mais finos tendem a fechar mais os poros. MAS se a finura for excessiva  > A/C  Poros >  > permeabilidade
Composição química: Qto + C3S e C2S  < permeabilidade
Adições: em geral diminuem a permeabilidade
Quantidade de cimento: quanto mais pasta > tendência permeabilidade (mais poros)
Grau de hidratação
Quanto mais novo  > permeabilidade
Característica do agregado (granulometria, me, forma)
Propriedades do concreto endurecido
Deformações
Retração hidráulica 
devido a movimentação da água
Retração autógena 
Devido a hidratação da pasta 
Retração por carbonatação 
Dilatação Térmica 
Quanto maior o teor de agregado menor o coeficiente de dilatação
Durabilidade – longa vida útil
Propriedades do concreto endurecido
Capacidade de resistir a ação das intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração 
Causas físicas de deterioração 
Desgaste da superfície
Abrasão: atrito seco
Erosão: ação abrasiva de flúidos contendo sólidos em suspensão
Cavitação: perda excessiva de massa 
Fissuração
Mudanças de volume devido
Carga estrutural
Exposição a extremos de temperatura 
Causas químicas de deterioração 
Águas puras
Águas ácidas
Sulfatos
Cloretos
Água do mar
CO2