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Aula 03: Aglomerantes Cal Aula 03: Aglomerantes Cal Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal São materiais, geralmente pulverulentos, que ao entrarem em contato com a água formam uma pasta, capaz de endurecer por reações químicas ou por secagem. Os aglomerantes são capazes de ligar os agregados tornando um sólido e coeso. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal •Quimicamente inertes •Quimicamente ativos Endurecem por simples secagem Endurecem por reações químicas Argilas e betumes Cimento Portland, Cal aérea Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Inorgânicos • cal • gesso • cimentos Portland • cimento aluminoso Composição básica • Si, Ca, Al, Mg Orgânicos • betumes (asfaltos) • Resinas Composição básica • Carbono (C) Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Aglomerantes hidráulicos são produtos cuja pasta apresenta a propriedade de endurecer apenas pela reação com a água e que formam produtos resistentes a água. ◦ Ex: Cimento, Cal hidraúlica Aglomerantes aéreos são produtos cuja pasta apresenta a propriedade de endurecer por reações de hidratação e pela ação química do anidrido carbônico (CO2) presente na atmosfera e que, após seu endurecimento, não resiste satisfatoriamente quando submetida à ação da água ◦ Ex: cal aérea e gesso Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Aéreos • Não endurecem se mantidos em água • Utilizáveis em ambiente secos Hidráulicos • + resistentes à ação prolongada da água • Podem ser utilizados em ambiente externo Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal • As argamassas com cal utilizadas em estruturas antigas construídas pelos Gregos e Romanos se tornaram hidráulicas devido a adição de materiais pozolânicos que reagiram com a cal produzindo um produto cimentante resistente a água. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Cal hidráulica ◦ Cal, sob a forma de pó seco, obtida pela calcinação a uma temperatura próxima à da fusão de calcário com impurezas sílico-aluminosas, formando silicatos, aluminatos e ferritas de cálcio, que lhe conferem um certo grau de hidraulicidade. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Tempo após a adição de água no qual a mistura de cimento pode ser trabalhada ◦ Início de pega: ponto em que a pasta torna-se não trabalhável. ◦ Fim de pega: ponto em que a pasta se torne totalmente rígida. ◦ Endurecimento – Período de tempo em que o material ganha resistência, mesmo após o final de pega. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal A cal BRANCOR FRICAL CAL ITAÚ MINERCAL (*) CAL TREVO QUALLICAL CIBRACAL TRADICAL FINACAL Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal 5600 a.C.1° relato da aplicação da cal como aglomerante ◦ Laje de 25 cm de espessura, no pátio da vila de Lepenke-Vir (atual Iugoslávia). Outra utilizações da cal ao longo do tempo: ◦ 228 a.C. Muralha da China (em alguns trechos da obra pode-se encontrar uma mistura bem compacta de terra argilosa+ cal). ◦ 100 a.C. a 100 d.C Aquedutos Romanos, Coliseu, Basílica de Constantino. 1818 O francês M. Vicat estabelece os princípios racionais de sua fabricação. Aula 03: Aglomerantes Cal A cal é um aglomerante inorgânico, produzido a partir de rochas calcárias, composto basicamente de cálcio e magnésio, que se apresenta na forma de um pó muito fino. Matérias primas Rochas carbonáticas sedimentares: ◦ Calcários - mineral predominante: calcita = CaCO3 (CaO.CO2 ) ◦ Dolomitos - mineral predominante: dolomita = (Ca, Mg)(CO2) 2 = (CaCO3 .MgCO3 ) = (CaO.MgO. 2CO2 ) Especificação CaO + MgO ≥ 88% ou ≥ 90% (dependendo do tipo de cal produzido) Impurezas - quartzo, silicatos argilosos, óxidos metálicos de ferro e manganês, matéria orgânica, fosfatos, sulfetos, sulfatos, fluoretos e brucita. Aula 03: Aglomerantes Cal Cal aérea Cal hidraúlica Cal viva Cal apagada Aula 03: Aglomerantes Cal Alta reatividade quando em contato com a água Elevando Temperatura Cuidado temperatura!!! Aumenta o volume ao dobro Perigoso usar na construção... Aula 03: Aglomerantes Cal Cal viva após o contato com a água Teor de água em quantidade ideal para apagar todos os grãos da cal e se evapora totalmente Obtendo: cal em pó Menos perigoso para uso na construção... Aula 03: Aglomerantes Cal Principalmente hidróxido de cálcio cal virgem ou cal hidratada Reação acontece quando em contato com a água e presença do ar Aula 03: Aglomerantes Cal Composta por carbonato de cálcio. Hidróxido de cálcio e impurezas, principalmente argila (cerca de 5%) Não precisa docontato com o ar para endurecer Aula 03: Aglomerantes Cal Existem duas formas de cal no mercado: cal virgem e cal hidratada. ◦ Cal virgem – óxidos de cálcio e magnésio ◦ Cal hidratada (comum na construção civil) é constituída de hidróxidos de cálcio e de magnésio, além de uma pequena fração de óxidos não hidratados e de carbonatos de cálcio e magnésio . A cal hidratada é utilizada como aglomerante em argamassas para assentamento de blocos ou revestimento de paredes Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Calcinação (≈ 900oC-1100°C) Hidratação Ação do CO2 Calcário (CaCO3) Calor Liberação CO2 (Água) Calor Produto mais expansivo Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Calcário: (1 etapa) ◦ CaCO3 (s) ⇒CaO (s) + CO2 (g) T: 660°C - 900°C Dolomito: (2 etapas) 1ª etapa: ◦ CaCO3 .MgCO3 (s) ⇒CaCO3 (s) + MgO (s) + CO2 (g) (T: ~250°C - 380°C) 2ª etapa (análoga à decomposição da calcita): ◦ CaCO3 (s) ⇒CaO (s) + CO2 (g) ◦ (T ~660°C - 900°C) Reação global:: CaCO3 .MgCO3 (s) ⇒ CaO (s) + MgO (s) + 2CO2 (g) Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Cal hidratada ◦ CaO + H2O = Ca(OH)2 + CALOR (Extinção, Hidratação) ◦ CaO + MgO + H2O = Ca(OH) 2.Mg(OH)2 + CALOR Carbonatação ◦ Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (Carbonatação) ◦ Mg(OH)2 + CO2 = MgCO3 + H2O Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal A qualidade de uma cal está relacionada ao seu processo de fabricação: controle de qualidade do minério até a forma de hidratação. Paiva, Gome e Oliveira, 2007, “Controle de qualidade da cal para argamassas - metodologias alternativas” , Revista Ciências e Tecnologias, 2007 Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal O aglomerante é o hidróxido e a capacidade aglomerante da cal hidratada é quantificada pelo teor dos hidróxidos presentes no produto. Os carbonatos residuais constituem-se na fração inerte da cal. Aula 03: Aglomerantes Cal Mineração Britagem Calcinação Moagem Hidratação Moagem ~900°C Cal Virgem Matéria prima: calcário, dolomito, conchas calcárias Cal Hidratada Moinho de bolas 2 a 10 m Moinho de martelo Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Exigências químicas da cal hidratada para construção (NBR 6453/03) Requisitos Critérios limite CH I CH II CH III Anidrido carbônico Fábrica ≤ 5% ≤ 5% ≤ 13% Depósito ou obra ≤ 7% ≤ 7% ≤ 15% Óxidos de cálcio e magnésio não hidratados (CaO + MgO) ≤ 10% ≤ 15% ≤ 15% Óxidos totais na base de não voláteis (CaO + MgO) ≥ 90% ≥ 88% ≥ 88% Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal O teor de óxidos totais (pureza da matéria) Quanto maior o teor de óxidos totais maior será a pureza da cal. O resíduo insolúvel estárelacionado às impurezas ou materiais de adição, tais como areia (material inerte) influencia no poder de aglomeração da Cal (reatividade da cal) O teor de óxidos não hidratados representa o grau de hidratação da cal na fabricaçãomenor teor, melhor será a qualidade da cal hidratada. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal O teor de anidrido carbônico está intrinsecamente ligado ao grau de calcinação da matéria-prima alto teor, significa que a cal (carbonato de cálcio) não foi calcinada corretamente. A água combinada tem relação direta com o grau de hidratação da cal virgem baixo teor, significa que não houve a hidratação correta. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Requisitos físicos da cal hidratada para construção (NBR 7175/03) Requisitos Critérios limite CH I CH II CH III Finura (resíduo) Peneira 0,600 mm ≤ 0,5% ≤ 0,5% ≤ 0,5% Peneira 0,075 mm ≤ 10% ≤ 15% ≤ 15% Retenção de água ≥ 75% ≥ 75% ≥ 70% Incorporação de areia ≥ 3,0% ≥ 2,5% ≥ 2,2% Estabilidade Ausência de cavidades ou protuberâncias Plasticidade ≥ 110% ≥ 110% ≥ 110% Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal A percentagem de cal retida na peneira 0,600 mm e 0,075 mm quanto menor o teor retido melhor será a qualidade da cal (material mais pulverulento é de mais fácil hidratação dos grãos e do processamento das reações). A retenção de água da cal (funil de buckner modificado) relacionada à perda de água da argamassa ao substrato, possibilitanto o maior tempo de plasticidade da argamassa e a produtividade de seu executor. A incorporação de areia está relacionada à facilidade da pasta de cal hidratada envolver os grãos do agregado miúdo, unindo os mesmos. - Quanto maior for o teor de incorporação de areia maior será plasticidade da argamassa no estado fresco. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Plasticidade ◦ Caracteriza a facilidade de aplicação da argamassa. Argamassa com cal: Neste caso tem-se maiores deformações sem fissuração. Retenção de água ◦ Evita a perda excessiva da água de amassamento da argamassa, por sucção, para os blocos ou tijolos. ◦ Esta propriedade também é importante por prolongar o tempo no estado plástico da argamassa fresca, aumentando a produtividade do pedreiro. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Incorporação de areia ◦ Propriedade que expressa a facilidade da pasta de cal hidratada envolver e recobrir os grãos do agregado e, conseqüentemente, unir os mesmos. ◦ Cales com alta plasticidade e alta retenção de água têm maior capacidade de incorporar areia. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Endurecimento ◦ O endurecimento decorre da recarbonatação da cal hidratada pela absorção do CO2 presente na atmosfera. ◦ Espessuras de revestimento argamassado acima de 20mm podem prejudicar o processo de recarbonatação da argamassa, reduzindo a aderência do revestimento. Capacidade de absorver deformações da base após o endurecimento ◦ Esta propriedade é conferida à argamassa pela cal hidratada e, torna-se de grande importância quando aplicada em paredes ou lajes muito solicitadas Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Resistência à compressão ◦ O uso da cal hidratada contribui muito pouco para a resistência à compressão das argamassas.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1:3 - cim:areia 1:1/4:3 - cim:cal:areia 1:1:6 - cim:cal:areia 1:2:9 - cim:cal:areia R E S À C O M PR E S SÃ O (M Pa ) 0 5 10 15 20 25 M Ó DU LO D EF O RM AÇ ÃO (M Pa ) RES. À COMPRESSÃO MÓDULO DEFORMAÇÃO (GPa) CINCOTTO at al. (1985) Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Finura Partículas muito finas (m) dão maior plasticidade, trabalhabilidade, retenção de água; Partículas > 0,075mm (grandes) indícios de hidratação incompleta. Possibilita diminuição da retração gerando menor variação dimensional, além de carbonatar lentamente ao longo do tempo, tamponando eventuais fissuras ocorridas no endurecimento da argamassa mista. Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Cales de melhor qualidade: ◦ Mais finas ◦ Menor teor de carbonatos remanescentes ◦ Menor teor de óxidos não hidratados remanescente Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal •Realização da maturação da argamassa: • Efeito físico: aumento da trabalhabilidade (lubrificação dos grãos de areia) – possibilidade de redução da quantidade de cal para uma mesma facilidade de espalhamento - R$ •Efeito químico: hidratação dos óxidos remanescentes não hidratados Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal - Finura (NBR 9289/00) - Estabilidade (NBR 9205/01) - Retenção de água (NBR 9290/96) - Plasticidade (NBR 9206/03) - Consistência normal (NBR 14399/99) - Capacidade de incorporação de areia (9207/00) Aula 03: Aglomerantes Cal Aula 03: Aglomerantes Cal Suspensão leite de cal preparada a partir de cal virgem ou hidratada. Vantagens ◦ Cor extremamente branca ◦ Opacidade de seus elementos ◦ Adensamento provocado pela carbonatação ◦ Baixo custo ◦ Alta reflexibilidade ◦ Pintura permeável que permite a passagem de CO2 ◦ Ambiente acéptico Hospital Santo Antônio, Santos-SP Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Vantagens ◦ Estado fresco Maior plasticidade Melhor trabalhabilidade Maior produtividade na execução Maior retenção de água ◦ Estado endurecido Capacidade de absorver as deformações baixo módulo de deformação Menor retração menor variação dimensional ◦ Isolamento térmico, acústico ◦ Economia Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal Imagem obtida com lupa estereoscópica - AMPLIAÇÃO 20X Fonte: CARASEK (1996) Argamassa - sem cal Argamassa - com cal Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal https://youtu.be/QH4voo_ex48 Cimento areia Cal hidratada Cimento areia Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal https://youtu.be/QH4voo_ex48 Aula 03: Aglomerantes CalAula 03: Aglomerantes Cal A cal hidratada deve ser armazenada sobre estrados, em área coberta, ambiente seco e arejado. NBR 7175 - Cal hidratada para argamassas - Requisitos
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