MC Aulas 3 Aglomerantes

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Profª. Denise Botelho
denise.botelho@pro.unifacs.br 
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AGLOMERANTES
São materiais com propriedades ligantes, em geral pulverulentos (que se apresenta em estado de pó fino) e que misturados com a água formam uma pasta que endurece por processos devido às reações químicas ou por simples secagem. São utilizados, também, para ligar agregados, formando um corpo sólido e coeso.
São utilizados na obtenção de pastas, argamassas e concretos.
Podem endurecer por simples secagem (inertes) ou em virtude de reações químicas (ativos).
Os principais aglomerantes são 
Barro (Argila)
Colas em geral
Asfalto
Cimento
Cal
Gesso
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AGLOMERANTES - MISTURAS
Existem alguns termos para definir a mistura de um aglomerante com materiais específicos. 
Pasta = aglomerante (ou mistura) + água 
Argamassa = aglomerante (ou mistura) + agregado miúdo + água 
Concreto = aglomerante + agregado miúdo + agregado graúdo + água 
Concreto armado = aglomerante + agregado miúdo + agregado graúdo + água + aço
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AGLOMERANTES
INERTES (simples secagem)
Ex. Argila
ATIVOS (através de reações químicas)
Ex. Cimento e Cal
AÉREOS
HIDRÁULICOS
SIMPLES
COMPOSTOS
COM ADIÇÃO
Composição e mecanismos de endurecimento
Maior resistência mecânica
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Aéreos: são aqueles que conservam suas propriedades e processam seu endurecimento somente na presença de ar. Ex.: gesso e a cal. 
Hidráulicos: são caracterizados por conservarem suas propriedades em presença de ar e água, mas seu endurecimento ocorre sob influência exclusiva da água. Este fenômeno recebe o nome de hidratação.
 	O cimento é o principal aglomerante hidráulico utilizado na construção civil. 
	
	Hidraulicidade - propriedade que caracteriza os aglomerantes hidráulicos de endurecer por hidratação, com desenvolvimento de resistência mecânica.
AGLOMERANTES
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Simples: são formados por apenas um produto com pequenas adições de outros componentes com o objetivo de melhorar algumas características do produto final. Normalmente as adições não ultrapassam 5% em peso do material. Ex.: Cimento Portland. 
Compostos: são formados pela mistura de subprodutos industriais ou produtos de baixo custo com aglomerante simples. O resultado é um aglomerante com custo de produção relativamente mais baixo e com propriedades específicas. Como exemplo, temos o cimento pozolânico, que é uma mistura do cimento Portland com um outro componente chamado pozolana. 
Com adição: são compostos por um aglomerante simples com adições em quantidades superiores, com o objetivo de conferir propriedades especiais.
	Os aglomerantes com adições são muito utilizados em emboços e rebocos prontos (cal hidratada, cimento Portland comum ou branco com adições de areia especial, pó de pedra, brita, pigmentos etc).
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS – QUANTO À COMPOSIÇÃO
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Geralmente essas adições são constituídas de material inerte e seu papel não é agir sobre a atividade do produto, mas sim sobre outras propriedades especiais, permitindo:
diminuir a permeabilidade; 
reduzir o calor de hidratação; 
diminuir a retração; 
aumentar a resistência aos agentes agressivos; 
 dar maior plasticidade e maior trabalhabilidade; 
aumentar as resistências a baixas temperaturas; 
 dar coloração especial;
por razões econômicas.
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS – QUANTO À COMPOSIÇÃO
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FASE DE PEGA E ENDURECIMENTO
Início de Pega
O período inicial de solidificação da pasta. 
A pega se dá, quando a pasta começa a perder sua fluidez e plasticidade, até que deixe de ser deformável para pequenas cargas e se torne rígida.
É contado a partir do lançamento da água, até o início das reações químicas com os compostos do aglomerante.
Fim de Pega
O fim da pega se dá quando a pasta se solidifica totalmente, não significando, no entanto, que ela tenha adquirido toda a sua resistência, o que só será conseguido após anos. 
A determinação dos tempos de início e fim da pega do aglomerante são importantes, pois através deles pode-se ter ideia do tempo disponível para trabalhar, transportar, lançar, adensar e nivelar argamassas e concretos, regá-los para execução da cura, bem como transitar sobre a peça. 
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CLASSIFICAÇÃO DA PEGA DOS AGLOMERANTES
AGLOMERANTE DE PEGA RÁPIDA: quando a pasta inicia sua solidificação num intervalo de tempo inferior a 30 minutos. 
AGLOMERANTE DE PEGA SEMI-RÁPIDA: quando a pasta inicia sua solidificação num intervalo de tempo entre 30 a 60 minutos. 
AGLOMERANTE DE PEGA NORMAL: quando a solidificação da pasta ocorre num intervalo de tempo entre 60 minutos e 6 horas. 
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É o produto que se obtém com a calcinação de rochas calcárias submetidas a elevadas temperaturas, com características resultantes da matéria-prima empregada ou do seu processamento. 
Reações Químicas:
Na calcinação do calcário natural, o carbonato de cálcio, submetido a ação do calor, decompõem-se em óxidos de cálcio e anidridos carbônicos: CaCO3 + Calor (900°C) CaO + CO2
O carbonato de magnésio (CaMgO3) comporta-se de maneira semelhante porém com temperaturas mais baixas.
O produto dessa calcinação, exibe estrutura porosa e formatos similares ao da rocha original – é a cal viva ou cal virgem.
CAL
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Apresenta-se sob forma de grãos de vários tamanhos, dependendo do processo de fabricação e ainda não é o aglomerante utilizado na construção civil nesse estágio. Para isso, o CaO deve ser hidratado, transformando-se em hidróxido, constituinte básico do aglomerante cal.
A operação de hidratação recebe o nome de extinção e o hidróxido resultante: CaO + H20 Ca(OH)2
Cal extinta – quando a hidratação se realiza no local do seu emprego (canteiro de obras). 
Cal hidratada – quando a extinção se processa em fábricas.
Ambos são aglomerantes aéreos, cuja reação se dá pela presença do gás carbônico presente na atmosfera. O endurecimento se processa com lentidão, de fora para dentro, exigindo certa porosidade para a troca da evaporação da água e a penetração do gás carbônico na pasta.
CAL
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CLASSIFICAÇÃO
Quanto à composição química classificam-se em: 
Cal Cálcica – teor de MgO < 20% 
Cal Magnesiana – teor de MgO > 20% 
	
Em ambos os casos, a soma de CaO (óxido de cálcio) e MgO (óxido de magnésio) deve ser maior que 95% e os componentes argilosos como a SiO2 (sílica), Al2O3 (alumina) e Fe2O3 (óxido de ferro) somam no máximo 5%. 
Quanto ao rendimento da pasta podem ser classificadas em: 
Cal gorda – quando o rendimento da pasta > 1,82m3 (são necessários menos de 550 kg de cal virgem para produzir 1 m3 de pasta, ou seja, 1 m3 de cal produz mais de 1,82 m3 de pasta).
Cal magra – quando o rendimento da pasta < 1,82m3 (são necessários mais de 550 kg de cal virgem para produzir 1 m3 de pasta, ou seja, 1 m3 de cal produz menos de 1,82 m3 de pasta).
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Plasticidade:
Na cal, a plasticidade, é um termo usado para definir a maior ou menor facilidade de sua aplicação.
A cal á plástica quando se espalha facilmente e o resultado é uma superfície lisa. 
A cal é não-plástica se ela se prender a colher de pedreiro o que conduz a produção de trincas ou falta de aderência.
Cal magnesiana produz argamassas bem mais trabalháveis do que as cálcicas.
Retração:
A carbonatação do hidróxido se processa com perdas no seu volume. Por esta razão a peça está sujeita à retração, cuja consequência é o aparecimento de trincas no produto acabado.
A dosagem de um agregado miúdo (areia) na pasta, minimiza estes efeitos.
CAL - PROPRIEDADES
2.2. * + + → + 
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Endurecimento:
Em geral muito lento, considerando um período de 10 dias entre camadas.
A cal não endurece se estiver em contato com a água, pois precisa da reação do gás carbônico do ar para se solidificar.
CAL - PROPRIEDADES
2.2. * + + → + 
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Cal Aérea – Cal Hidratada:
É um produto manufaturado que
sofreu na fábrica, o processo de hidratação. É apresentada como um produto seco, em forma de pó de cor branca.
A hidratação é feita por processos mecânicos em três estágios:
A cal viva é moída ou pulverizada;
Esse material é misturado a quantidades exatas de água.
O material hidratado é separado do não hidratado + impurezas por peneiramento. 
Essas operações ocorrem continuamente, conduzindo a um material bastante homogêneo e bem controlado.
CAL
2.2. * + + → + 
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Vantagens da cal hidratada sobre a cal virgem:
Facilidade de manuseio, transporte e armazenamento.
Elimina do canteiro de obras toda a preparação utilizada para a extinção no processo da cal virgem.
Sendo um produto seco, pulverulento, oferece maior facilidade de mistura nas argamassas do que a pasta de cal resultante da cal viva.
Vantagens da cal virgem sobre a cal hidratada:
Plasticidade.
Rendimento econômico.
Capacidade de sustentação da areia na mistura.
CAL
2.2. * + + → + 
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PRODUÇÃO DA CAL
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PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS
Cor branca; 
Endurece com o tempo pela ação do CO2;
Aumenta de 2 a 3 vezes de volume com a 
	extinção;
Peso específico 
		CAL HIDRATADA 1600 a 1800 kgf/m3
		CAL HIDRÁULICA 700kgf/m3
		CAL EM PÓ 1000 kgf/m3
		CAL VIRGEM 1400 a 1600kgf/m3
Densidade 
		CAL HIDRATADA 400 a 640 kgf/m3
		CAL VIRGEM 880 a 960 kg/m3
 Endurecimento lento 
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VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA CAL NA ARGAMASSA 
Plasticidade – aumenta a pega, facilitando o espalhamento.
Aderência – aumenta a resistência de aderência no estado endurecido.
Retenção de água – tem maior retenção de água, o que ajuda na cura do cimento.
Elasticidade – elevada elasticidade, gerando maior capacidade de suportar tensões e não trincar.
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Argamassa simples e mista em alvenarias e revestimentos; 
Preparo de tintas;
Tratamento de água; 
Estabilização do solo (pavimentação).
APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL
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GESSO
Aglomerante aéreo em forma de pó, obtido da desidratação total ou parcial da gipsita (rocha sedimentar - sulfato de cálcio bi-hidratado, mais ou menos impuro), transformado em pó branco que endurece quando misturado à água.
CaSO4.2H2O
Gipsita
Constituído predominantemente de sulfatos de cálcio, podendo conter aditivos controladores do tempo de pega.
A calcinação se processa em temperaturas entre de 850°C a 1200°C.
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Pega - depois do início de pega, o gesso, tal como os outros materiais aglomerantes, continua a endurecer, ganhando resistência, num processo que pode durar semanas.
A velocidade de endurecimento das massas de gesso dependem de alguns fatores:
Temperatura e tempo de calcinação
Finura
Quantidade da água de amassamento
Presença de impurezas e/ou aditivos.
GESSO - PROPRIEDADES
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Aderência – as pastas e argamassas de gesso aderem muito bem aos blocos cerâmicos, pedras, mas não tem boa aderência junto às madeiras. 
Nos metais, apesar de ter boa compatibilidade físico-química, diferente do cimento, possui o defeito de instabilidade, permitindo a corrosão do metal. Não se pode fazer gesso armado como se faz com o cimento. Para alcançar a estabilidade o ferro teria que passar pelo processo de galvanização.
Isolamento – as pastas endurecidas de gesso são excelentes isolantes térmicos e acústicos, além de ser impermeável ao ar. Confere ainda considerável resistência ao fogo. A água de cristalização é eliminada, reduzindo o material a condição de pó, atuando como isolador das camadas interiores de gesso.
GESSO - PROPRIEDADES
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GESSO – PROPRIEDADES FÍSICAS
Pó branco de elevada finura.
Massa específica: 700 kg/m3.
Densidade aparente: 700 a 1000 kg/m3.
Densidade absoluta: 2700 kg/m3.
Pega: endurece e ganha resistência quando misturado a água (quantidade ótima: ordem de 19%). 
Fim da pega: ocorre entre 15´ e 20´.
Apresenta características de isolamento térmico (boa resistência ao fogo) e acústico (não propaga o som).
Impermeável ao ar.
Solubilidade em água (não recomendável em ambientes externos).
Plasticidade da pasta fresca.
Lisura da superfície endurecida.
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APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Revestimentos de tetos e paredes
Decoração de interiores (forros)
Ornamentos
Blocos de vedação
Placas (drywall)
Fabricação do cimento Portland, como regulador do tempo de pega, devido às reações químicas na fabricação do clínquer.
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CIMENTO
Cimento Portland é a denominação técnica do material usualmente conhecido na construção civil como cimento. O cimento Portland foi criado e patenteado em 1824, por um construtor inglês, chamado Joseph Aspdin. Naquela época, era moda na Inglaterra construir com uma pedra, de cor acinzentada, originária da ilha de Portland, situada ao sul do país. Como o resultado da invenção de Aspdin se assemelhava, na cor e na dureza a pedra de Portland, foi patenteada com o nome de cimento Portland.
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CIMENTO
O cimento é um pó fino, resultante da mistura homogênea de clínquer Portland, gesso e adições normatizadas finamente moídas com propriedades aglutinantes, que endurece sob ação da água, sendo, portanto, um aglomerante hidráulico. Depois de endurecido, mesmo sob ação da água, não se decompõe mais.
O cimento é hoje, sem dúvida, o mais importante dos aglomerantes, sendo de fundamental importância conhecer bem suas propriedades, para poder aproveitá-las da melhor forma possível.
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FABRICAÇÃO DE CIMENTO
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O cimento depende, principalmente, para sua fabricação, dos seguintes materiais: calcário, argila, minério de ferro e gesso.
EXTRAÇÃO: Exploração matéria prima na pedreira. As quais devem ter determinadas proporções de cálcio, sílica, alumina e ferro.
BRITAGEM: Ao extrair a pedra, habitualmente através de explosivos, pretende-se obter blocos com volume inferior a 0,5 m3. A matéria extraída é passada por um britador com o propósito de se obter material cuja dimensão seja inferior a 9 cm (ajuste composição química).
FABRICAÇÃO DE CIMENTO
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MOAGEM CRU: A sua função é reduzir as matérias a uma finura elevada e fazer as correções químicas necessárias à composição pretendida.
COZEDURA: Depois da moagem de cru vem a operação de cozedura, através da qual surge, por reações químicas complexas e tratamento térmico adequado, uma rocha ígnea artificial, o clínquer, principal constituinte do cimento.
MOAGEM DO CIMENTO: alimentada com clínquer (95%) e gesso (5%), cimento Portland puro, onde se procura uma finura em função da classe de resistência pretendida para o cimento. 
FABRICAÇÃO DE CIMENTO
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DENSIDADE
A densidade absoluta do cimento Portland é usualmente considerada 3.150kgf/m3, embora, na verdade possa variar para valores ligeiramente inferiores. Nas compactações usuais de armazenamento e manuseio do produto, a densidade aparente do mesmo é da ordem de 1.500kgf/m3.
Na pasta do cimento, a densidade é um valor variável com o tempo, aumentando à medida que progride o processo de hidratação. Tal fenômeno é conhecido como retração. Esta ocorre nas pastas, argamassas e concretos.
PROPRIEDADES FÍSICAS
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FINURA
A finura do cimento é uma noção relacionada com o tamanho dos grãos do produto. 
A finura, mais precisamente a superfície específica do produto, é o fator que governa a velocidade da reação de hidratação do mesmo e tem também sua influência comprovada em muitas qualidades de pasta, das argamassas e dos concretos.
Melhora a resistência, particularmente a resistência da primeira idade, diminui a exsudação e os tipos de segregação, aumentam a impermeabilidade, a trabalhabilidade e a coesão dos concretos.
PROPRIEDADES FÍSICAS
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TEMPO DE PEGA
Compreende a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento, propriedades essencialmente físicas mas decorrente do processo químico de hidratação.
O fenômeno da pega do cimento é artificialmente definido como o momento
em que a pasta adquire certa consistência que a torna imprópria a um manuseio.
O prosseguimento da hidratação em subsequentes idades conduz ao endurecimento responsável pela aquisição permanente de qualidades mecânicas, características do produto acabado. 
PROPRIEDADES FÍSICAS
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RESISTÊNCIA
A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela ruptura à compressão de corpos de prova realizados com argamassas. A forma do corpo de prova, suas dimensões, traço da argamassa, sua consistência e o tipo de areia empregada são definidos nas especificações correspondentes, e constituem características que variam de país para outro. 
As normas brasileiras NBR 5738/2003 – Procedimento para moldagem e Cura dos Corpos de Prova e NBR 7215/1996 – Determinação da Resistência à Compressão, determinam as condições necessárias para a execução de ensaios pertinentes.
PROPRIEDADES FÍSICAS
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PROPRIEDADES MECÂNICAS
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EXSUDAÇÃO
É um fenômeno de segregação que ocorre nas pastas de cimento. Os grãos de cimento, sendo mais pesados que a água que os envolve, são forçados, por gravidade, a uma sedimentação. Desse modo, surge um afloramento do excesso de água na superfície da pasta (exsudação).
Prejudica a uniformidade, a resistência e a durabilidade dos concretos e argamassas.
PROPRIEDADES FÍSICAS
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Estão diretamente ligadas ao processo de endurecimento por hidratação.
ESTABILIDADE
É uma característica ligada à ocorrência eventual de indesejáveis expansões volumétricas posteriores ao endurecimento do concreto devido a hidratação da cal e magnésia livres na composição química. 
Ocorre um aumento de volume, que aumenta as tensões internas que pode conduzir a peça a microfissurações, podendo terminar na desagregação completa do material.
PROPRIEDADES QUÍMICAS
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CALOR DE HIDRATAÇÃO
Durante o processo de endurecimento do cimento, considerável quantidade de calor se desenvolve nas reações de hidratação. Cuidados são necessários para que, ao fim do resfriamento da massa, não ocorram trincas de fissuração em decorrência dessa mudança térmica.
RESISTÊNCIA AOS AGENTES AGRESSIVOS
Nos concretos em contato com a água ou solo, podem ocorrer fenômenos de agressividade por conta de substâncias químicas suscetíveis de reações com certos constituintes dos cimentos, principalmente a cal.
 
PROPRIEDADES QUÍMICAS
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COMPOSIÇÃO DO CIMENTO
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NOMENCLATURA
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ESCOLHA DOS TIPOS DE CIMENTO
CP-I – Cimento Portland Comum Pode ser utilizado em serviços de construção onde não são exigidas propriedades especiais do cimento.
CP-II – Cimento Portland Composto É muito indicado, por exemplo, para fazer fossa séptica, porque o concreto dele é mais resistente a ácidos.
CP-III – Cimento Portland de Alto-Forno Usado nas fundações, peças de grandes dimensões e construções de barragens, por exemplo.
CP-IV – Cimento Portland Pozolânico Seu uso é muito mais vantajoso em obras que ficarão expostas à ação de água corrente e em ambientes agressivos. A cura mais lenta o torna adequado a grandes volumes de concreto.
BC – Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação Indicado para uso em concreto-massa, como barragens e grandes pilares.
PB – Cimento Portland Branco Há dois subtipos: estrutural, quando se quer ressaltar a arquitetura, porque ele não fica cinza e o não estrutural.
CP-V-ARI – Cimento Portland de Alta Resistência Inicial  Indicado no preparo de concreto e argamassa e em todas as aplicações que necessitem de resistência inicial elevada e desenforma rápida.
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APLICAÇÃO
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A forma mais comum de transporte do cimento é ensacado, com 50kg, mas pode-se obter também, de acordo com o porte da obra e os locais de armazenamento, o material a granel. Existem diversos sistemas apropriados para o transporte de cimento a granel, feitos sempre em reservatórios estanques.
TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO
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Para o armazenamento, é necessário evitar qualquer tipo de hidratação do material. Por isso, os barracões de cimento devem ser cobertos e bem fechados lateralmente, com o piso elevado em relação ao nível do solo. Não se recomenda o armazenamento por um período superior a 3 meses.
Caso ocorra algum tipo de reação é possível verificar através da formação de nódulos que não se desmancham com a pressão dos dedos. Caso ocorra, esse material só deve ser utilizado para serviços secundários que não possam ocasionar patologias nas peças concretadas.
TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO
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https://www.youtube.com/watch?v=FPri-id5LkE
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Produto obtido através da destilação do petróleo  sendo uma de suas frações mais pesadas com um ponto de ebulição de 600°C. Isso significa que ele é obtido bem mais perto da base da torre de destilação.
ASFALTO
Também pode ser extraído direto da natureza. Era assim que ele era obtido antigamente. Rochas betuminosas.
Nessa época poderia ser chamado de betume e era utilizado para evitar vazamentos de água.
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Trata-se de um poderoso ligante, rapidamente adesivo, altamente impermeável e de longa durabilidade. Oferecem ainda elevada resistência ao ataque pela maioria dos ácidos, álcalis e sais. 
Sua consistência plástica oferece uma flexibilidade controlável às misturas feitas com os agregados minerais (concreto asfáltico). 
ASFALTO
Aplicações: são utilizados em maior proporção nas obras de Pavimentação e Pintura Impermeabilizante, podendo ainda ser usado no isolamento elétrico e em papéis e papelões com função impermeabilizante.
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Existem vários tipos de asfalto, diferentes composições de seus componentes, e são escolhidos de acordo com as necessidades da rua que será asfaltada.
Por exemplo, uma rodovia que suporta o transporte de caminhões de grande porte, tem a necessidade de um asfalto mais resistente do que das ruas de carros de passeio.
ASFALTO
Aplicações: são utilizados em maior proporção nas obras de Pavimentação e Pintura Impermeabilizante, podendo ainda ser usado no isolamento elétrico e em papéis e papelões com função impermeabilizante.
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Pensando no meio ambiente, O asfalto também tem sido pensado como uma maneira de fazer reciclagem. O que tem sido feito é misturar raspas de pneus velhos ao asfalto, gerando assim o chamado asfalto ecológico ou asfalto borracha.
ASFALTO BORRACHA
Os pneus velhos são sempre um problema para a disposição de lixo na cidade. Eles ocupam muito espaço e a sua queima libera gases tóxicos na atmosfera. 
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ASFALTO BORRACHA
As propriedades da borracha são adicionadas às do asfalto, fazendo com que ele fique mais flexível e seja menos suscetível a rachaduras. E também reduzem os custos da produção do asfalto, já que os pneus usados seriam mesmo descartados.
Aplicação: Vias urbanas, pátios de estacionamento, estradas secundárias e vicinais.
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ASFALTO
A vida útil é 30% maior em relação ao convencional. O convencional dura cinco a seis anos e esse dura de oito a dez anos.
O asfalto borracha é cerca de 40% mais resistente que o produto convencional em função da adição de borracha de pneus à massa asfáltica.
https://www.youtube.com/watch?v=cWDrH3jmQpA
1ton = 140 pneus.
1km = 33 ton = 4.600 pneus inservíveis.