MCC I - AGLOMERANTES

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AGLOMERANTES
Definição: São minerais que, ao serem misturados com água, formam pasta que endurece por processos físico-químicos, fazendo aderir entre si os componentes das argamassas e dos concretos.
Aglomerantes aéreos: são os que só fazem pega e endurecem ao ar.
Exemplo: cal aérea, gesso, cimento magnesiano e argila.
Aglomerantes hidráulicos: são os que fazem pega e endurecem mesmo embaixo de água.
Exemplo: cimento Portland, cimento metalúrgico e aluminoso, cal hidráulica, pozolanas, cimentos naturais e aglomerantes mistos.
Pega: marca o início da solidificação, perde a trabalhabilidade. Enrijecimento = perda de trabalhabilidade.
Endurecimento: fenômeno físico que não implica em mudanças de estado, mas em ganho de resistência mecânica.
Rendimento de um aglomerante: é o volume da pasta obtida com uma unidade de volume do aglomerante.
AGLOMERANTES AÉREOS
GESSO
Obtido pela desidratação do mineral gipsita que é um dihidratado de cálcio (CaSO4 . 2H2O)
CaSO4 . 2 H2O – (gipsita)
\/ 130-180ºC
CaSO4 . ½ H2O – (gesso hemi-hidratado)
\/ 200-350ºC
CaSO4 – (gesso anidro)
\/ ~ 1000ºC
CaO – (cal viva ou “gesso morto”)
\/ > 1000ºC
CaCO3 – (“gesso anidrido”)
• Gesso hemi-hidratado:
- Apodera-se facilmente da água formando gesso dihidratado;
- É o mais usado na construção, em estuque, massa de vidraceiro, moldes, ou misturado com gesso anidro para molduras, forros-falsos, florões;
- Pega: inicia em 2-5min e finaliza em 15-30min.
• Gesso anidro:
- Maior resistência mecânica;
- Maior resistência à umidade atmosférica;
- Mais usado em pedras artificiais: reboco,...
- Pega: cerca de 24h
• Gesso crê (CaCO3):
- Efetivamente não é gesso;
- Usado em pintura e massa de vidraceiro.
• Giz de escola (CaSO4 + CaCO3)
Fatores que alteram o tempo de pega no gesso:
- Menos água diminuo o tempo de pega;
- Água mais quente diminui o tempo de pega;
- Gesso amis fino faz a pega mais rápida do que o grosso;
- Gesso mais puro tem pega mais rápido;
- Sal de cozinha acelera a pega;
- Gesso anidro retarda a pega do gesso.
Quantos maior o tempo de pega, maior será a resistência mecânica, porque se formam cristais maiores e mais entrelaçados.
A adição de sulfato ou carbonato de potássio ao gesso aumenta a resistência e o endurecimento.
• Outras propriedades:
- Má aderência à pedra e à madeira
- Oxida o ferro;
- Peso específico: 850kg/m³(em pó) e 1600kg/m³(endurecido).
CAL AÉREA
Calcinação: decomposição térmica dos calcários/dolomitos/conchas calcárias:
CaCO3 + calor >> CaO + CO2
CaCO3.MgCO3 + calor >> CaO . MgO + 2CO2
Hidratação da cal: cal viva reage com a água gerando a cal extinta ou apagada + calor:
CaO + H2O >> Ca(OH)2 + calor
Carbonatação: a cal apagada endurece com o gás carbônico do ar, voltando ao seu estado original:
Ca(OH)2 + CO2 >> CaCO3 + H2O
CLASSIFICAÇÃO
• Quanto às relações CaO-MgO:
- Cal cálcica: alto teor de óxido de cálcio.
- Cal dolomítica: mesma quantidade de óxido de cálcio que de magnésio.
- Cal magnesiana: produto com teor de óxido de magnésio intermediário entre a cal cálcica e a cal dolomítica.
• Quanto ao teor de CaO:
- Cal gorda, ou branca, ou rápida: tem mais de 90% de CaO. O rendimento é alto.
- Cal magra, ou cinzenta, ou dolomítica, ou magnesiana, ou lenta: com menos de 90% de CaO, podendo conter impurezas (areia, argila, clínquer e magnésia). A magnésia(MgO) pode chegar a 50% do volume. O redimento é baixo.
Cal com muito magnésio prejudica o reboco, gerando furos com pontos brancos)
Empolamento da Cal Viva: aumento de volume, com o aparecimento de temperatura e tensões internas elevadas, o que leva a cal a desagregar e esfarinhar. Não usar cal viva (CaO) para argamassas, deve se extinguir a cal completamente antes do uso.
Calor de hidratação da Cal Viva:
Em ambiente fechados pode chegar a 300ºC, na cal magra, e 400ºC na cal gorda.
Nas obras ao ar livre de 100ºC a 150ºC.
Metodologia de Extinção da Cal Viva:
- Cal rápida ou gorda: colocar cal na água;
- Cal média: colocar água na cal;
- Cal lenta, ou magra: colocar água na cal.
CIMENTO MAGNESIANO (Sorel)
Usado para fabricação de tijolo refratário.
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
• Clínquer: mistura simples de calcário calcítico(cal) e argila.
- Até 700ºC: evapora a água de capilaridade e depois a de constituição da argila.
- De 700ºC a 1250ºC: reações químicas, formam os silicatos e aluminatos, embora a maior parte da mistura ainda não estão combinadas.
- Acima de 1250ºC: fusão dos componentes, toda cal virgem e óxido de ferro se fundem, juntamente com silicatos e aluminatos já formados.
- Resfriamento: os componentes ricos em cálcio cristalizam em pedrinhas chamadas clínqueres, com tamanhos entre ervilhas e nozes.
Índice de Hidraulicidade: relação entre argila pura e a cal pura.
Módulo de Hidraulicidade: é o inverso do Índice de Hidraulicidade.
POZOLANAS
Substâncias constituídas principalmente por sílica, argila e peróxido de ferro (60 a 90%).
- Naturais: rochas vulcânicas meteorizadas.
- Artificiais: argilas submetidas a altas temperaturas sem acontecer a fusão.
- Subprodutos industriais: cinzas volantes, cinza de casca de arroz, etc.
• Propriedades:
- Maior trabalhabilidade e plasticidade;
- Menor calor de hidratação;
- Maior estabilidade volumétrica;
- Maior impermeabilidade;
- Maior resistência aos ataques químicos
- Permiti o trabalho submarino;
- Resistência à compressão maior que cimentos comuns depois dos 3 meses de cura.
- Resistência à tração maior que cimentos comuns depois de 7 dias de cura.
As pozolanas não são aglutinantes, mas dão essa propriedade à cal apagada – Ca(OH)2, chamanos esta propriedade de “Hidraulicidade latente”.
CAL HIDRÁULICA
É considerada como hidráulica para um índice de hidraulicidade i > que 0,1.
Produto intermediário entre a cal virgem e o cimento Portland.
- Cal hidráulica natural: a partir do calcário natural argiloso.
- Cal hidráulica artificial: fabricada por mistura de argila e cal.
A sílica reativa (pozolana) faz com que os silicatos de cálcio hidratados, formados pela reação entre a cal e a pozolana, fiquem estáveis em água.
CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland: aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos e aluminatos de cálcio hidráulicos, com uma pequena porcentagem de sulfato de cálcio(gesso).
• Clínquer: ligante hidráulico muito resistente, pois em forma de pó e água, torna-se primeiramente pastoso e, em seguida, endurece, adquirindo elevada resistência e durabilidade, essa é sua propriedade mais importante.
• Adições:
- Gesso: de 2 a 3% tem como função básica controlar o tempo de pega.
- Escórias de alto-forno: resfriadas ao ambiente se torna agregado e se resfriado de forma brusca se torna aglomerante. Função: maior durabilidade e resistência.
- Materiais pozolânicos: impermeabilidade, trabalhabilidade, resistência química e resistência final maior.
- Materiais carbonáticos: rochas moídas (calcário ou mármore), maior trabalhabilidade, com até 3% aumenta também a resistência. Quando presente no cimento são conhecidos como fíler calcário.
• Mais consumidos: cimento Portland comum, composto, de alto-forno e pozolânico.
• Menos consumidos: cimento Portland de alta resistência inicial(ARI), resistente aos sulfatos (RS), branco, baixo calor de hidratação(BC) e cimento para poços petrolíferos.
CP I – cimento Portland comum (S= com adição)
CP II – cimentos Portland composto (E=escória, Z=pozolana, F=fíler)
CP III – cimento Portland de alto-forno (resistência aos sulfatos)
CP IV – cimento Portland pozolânico, cinzas volantes até 50% (resistência aos sulfatos e resistência elevada a longo prazo)
CP V-ARI – cimento Portland de Alta Resistência Inicial (maior finura, menos gesso, maior concentração de aluminatos de cálcio e silicato de cálcio / podendo ter até 5% de fíler calcário – material carbonático)
Siglas
ARI – Alta Resistência Inicial
RS – Resistente aos SulfatosBC – Baixo Calor de hidratação
CPB – cimento Portland Branco não estrutural, usado em rebocos, floreiras, vasos, estátuas
Clínquer branco + gesso = 50 a 74% (argila + calcário calcítico)
Material carbonático = 26 a 50% (material branco)
CPB-25, CPB-32 e CPB-40 – Cimento Portland Branco estrutural
• Pega: perda de trabalhabilidade causada pela cristalização dos aluminatos de cálcio.
• Endurecimento: ganho de resistência causado pela secagem do gel (hidratação dos silicatos de cálcio).
• Silicatos de cálcio:
- C3S – silicato tricálcico (alita): empacotamento irregular que deixa grandes vazios estruturais, gerando alta reatividade.
- βC2S – beta-silicato dicálcico (belita): estrutura é irregular mas os vazios são muito menores, o que torna a belita muito menos reativa do que a alita.
• Aluminato e Ferroaluminato de Cálcio:
- C3A – aluminato tricálcico: é o principal aluminato do clínquer.
C3A(aluminato trucálcico) e C4AF(ferroaluminato tetracálcico) são muito reativos, porém o C3A é mais reativo que o C4AF.
• Óxido de Magnésio e Óxido de Cálcio:
- MgO = raio do ión(Mg) 0,066mm
- CaO = raio do ión(Ca) 0,099mm (50% maior que o Mg)
Pelo fato do raio do Mg ser menor ele se expande mais lentamente causando imperfeições das argamassa e concretos (fissuras e expansão).
CaO expansão rápida, ainda durante o tempo de pega.
Finura: quanto mais fino for o cimento mais reativo será, pelo fato de ter mais área superficial específica para reagir com a água.
	Pega
	Reatividade do C3A no clínquer Aluminato(C3A)
	Disponibilidade 
Sulfato(gesso)
	Tempo de pega
	Pega rápida
	alta
	baixa
	10-45min
	Pega normal
	alta
	alta
	1-2h
	Pega normal
	baixa
	baixa
	2h-4h
	Pega instantânea
	alta
	nenhuma ou mt baixa
	<10min
	Pega falsa
	baixa
	alta
	10-25min (cristalização da gipsita)
• Efeitos das Características do Cimento:
- Resistências iniciais altas (3, 7 e 28dias) se o cimento for rico em C3S e C3A.
- Resistência final alta, embora com endurecimento mais lento, se o cimento for proporcionalmente mais rico em C2S.
- Baixa liberação de calor se o cimento for proporcionalmente mais rico em C2S.