Tipos e composições Cimento

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CIMENTO PORTLAND:
- O cimento pode ser definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes, que endurece sob a ação de água.
- Nas OBRAS:
• Principal matéria-prima das construções.
• Concreto: segundo material mais consumido no mundo.
- Matérias Primas do cimento:
- Jazidas estão localizadas sempre próximas à fábrica.
• Calcário - O calcário é uma rocha sedimentar, sendo a terceira mais abundante da crosta terrestre.
– CaCO3 – Carbonato de cálcio
• Processo de detonação de rochas com explosivos, na superfície ou em minas.
• Argila - Silicatos complexos contendo alumínio e ferro como cátions principais:
– SiO2 – Óxido de silício - Sílica,
– Al2 O3 – Óxido de alumínio,
– Fe2 O3 – Óxido de ferro
• Obtida através da escavação em jazida.
– Gesso:
Retardador de pega.
– Escória de alto forno (E):
• Produto resultante da fabricação de ferro gusa.
Redução do calor de hidratação.
– Filler de calcário (F):
• Calcário moído.
Material de enchimento.
– Pozolana (P):
• Cinzas Vulcânicas, cinzas volantes, argilas calcinadas.
Melhora a trabalhabilidade.
Escória de alto forno (E):
– As escórias de alto-forno são obtidas durante a produção de ferro-gusa nas indústrias siderúrgicas e se assemelham aos grãos de areia.
– Vantagens:
• Aumenta a trabalhabilidade
• Despredimento de calor de forma lenta
• Pasta mais densa
– Desvantagens
• Perda rápida de abatimento
• Sensiveis variações de água
• Retardamento de pega em temperaturas normais
• Filler de calcário (F):
– Material finamente moído com a mesma finura do cimento
– São materiais naturais ou minerais inorgânicos processados
– Vantagens:
• Aumenta a trabalhabilidade
• Melhora a densidade
• Diminui a fissuração
• Combate a exsudação
COMPOSIÇÃO DO CLINQUER:
Segundo Bogue, Robert Herman, composição em % de peso:
C3S= 4,071·CaO – 7,600· SiO2– 6,718·Al2O3–1,430·Fe2O3– 2,852· SO3
C2S= 2,867· SiO2– 0,7544·C3S
C3A= 2,650·Al2O3– 1,692· Fe2O3
C4AF= 3,043·Fe2O3
• 9) DEPÓSITO DO CLINQUER:
– Clinquer: BASE DO CIMENTO
• C3S - Silicato Tricálcico (Alita)
• C2S - Silicato Bicálcico (Belita)
• C3A - Aluminato Tricálcico
• C4AF - Ferrita - Ferroaluminato de cálcio
Clinquer: COMPOSIÇÃO:
• C3S - Silicato Tricálcico (Alita) - 50 a 65%
– Endurecimento rápido
– Alto calor de hidratação
– Maior responsável pela resistência em todas as idades
• C2S - Silicato Bicálcico (Belita) - 15 a 25%
– Endurecimento lento
– baixo calor de hidratação
– Baixa resistência inicial
• C3A - Aluminato Tricálcico - 6 a 10%
– Pega rápida
– Alto calor de hidratação
- contribui para a resistência, especialmente o primeiro dia
– Baixa resistencia final
• C4AF - Ferrita - Ferroaluminato de cálcio - 3 a 8%
– Endurecimento lento
– Resistente a sulfatos
Pega Relâmpago.
– Ao se misturar a água com o cimento, a reação mais rápida é a hidratação do C3A, aluminato de cálcio :
2C3A + 21 H = C4AH13 + C2AH8
– Muito rápida deixando o concreto tão rígido que não pode ser lançado nem adensado.
– Libera grande calor
• Dormência do cimento
– Adicionando-se gesso ao clinquer do cimento, forma-se a etringite e a hidratação do cimento para.
O cimento fica “adormecido”.
– Adição de gesso ao cimento para bloquear a pega relâmpago.
Expansibilidade
• O cimento não deve ser expansivo para não provocar tensões, fissuração e aumento
prejudicial de volume;
• Os principais responsáveis pela expansão são o CaO e o MgO;
• As normas fixam limites máximos para a expansão (a frio ou a quente) com as agulhas de Le Chatelier, conforme a norma NBR 11582.
- Exsudação:
Exsudação é a tendência da água de amassamento vir à superfície do concreto recém lançado, devido ao sua densidade (1g/cm³) ser menor que a dos agregados (≈2,7g/cm³) e a do cimento (≈ 3,1g/cm³).
- Tempo de pega:
• O fenômeno da pega do cimento compreende a um processo químico de hidratação.
• A caracterização da pega dos cimentos é feita pela determinação de dois tempos distintos:
– Tempo de início:
• tempo até que a agulha de Vicat penetre na pasta (4 +1)mm da base.
– Tempo de fim de pega.
• tempo até que acessório anular não provoque nenhuma marca.
• A medida da evolução do valor do atrito interno da pasta de cimento mostra claramente pontos de estreita correlação com os ensaios de penetração de agulha
• Os ensaios são feitos com pasta de consistência normal, geralmente, com o aparelho de Vicat, em última análise, a resistência à penetração de uma agulha na pasta de cimento.
- 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.
• O aumento da finura:
– melhora a resistência, particularmente a resistência da primeira idade,
– diminui a exsudação e outros tipos de segregação,
– aumenta a impermeabilidade,
– Aumenta a trabalhabilidade e a coesão dos concretos e
– diminui a expansão em autoclave.
• É usualmente definida de duas maneiras distintas:
– pelo tamanho máximo do grão, Peneiramento pela peneira #200 (75μm = 0,075mm)
– pelo valor da superfície específica (soma das superfícies dos grãos contidos em um grama de cimento). Área específica Blaine: método de permeabilidade padrão;
- Retração:
A retração é o processo de redução de volume que ocorre na massa de concreto, ocasionada principalmente pela saída de água por exsudação (retração plástica e por secagem ou hidráulica). Entretanto, existem outros fenômenos no concreto que também provocam outros tipos de retração: retração química, retração autógena e térmica.
• A variação da densidade gera um fenômeno; de natureza extremamente complexa, é conhecido pelo nome de retração.
• Esta ocorre nas pastas, argamassas e concretos.
• Pode atingir:
– em 24 horas, cerca de 7mm por metro na pasta pura,
– 4,5mm por metro na argamassa-padrão e
– 2mm por metro em concretos dosados a 350kg/cimento/m .
– IMPLICAÇÕES DESEJÁVEIS PARA O CONCRETO FRESCO
• Trabalhabilidade
– IMPLICAÇÕES DESEJÁVEIS PARA O CONCRETO ENDURECIDO
• Resistência mecânica
• Durabilidade
• Baixa permeabilidade
• Reduzida retração
Cimento Portland comum (CP-I)
O CP-I, é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções que não requeiram condições especiais e não apresentem ambientes desfavoráveis como exposição à águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou qualquer outro meio com presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, que também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua como um retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732.
Cimento portland comum com adição (CP I-S)
O CP I-S, tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de 1 a 5% em massa). Este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732.
Cimento portland composto com escória (CP II-E)
Os cimentos CP II são ditos compostos pois apresentam, além da sua composição básica (clínquer+gesso), a adição de outro material. O CP II-E, contém adição de escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de hidratação. O CP II-E é composto de 94% à 56% de clínquer+gesso e 6% à 34% de escória, podendo ou não ter adição de material carbonático no limite máximo de 10% em massa. O CP II-E, é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
Cimento portland composto com pozolana (CP II-Z)
O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6% à 14% em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade,sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas. O cimento CP II-Z, também pode conter adição de material carbonático (fíler) no limite máximo de 10% em massa. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
Cimento portland composto com pozolana (CP II-F)
O CP II-E é composto de 90% à 94% de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de material carbonático (fíler) em massa. Este tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento porém não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
Cimento portland de alto-forno (CP III)
O cimento portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5735.
Cimento portland Pozolânico (CP IV)
O cimento portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5736.
Cimento portland de alta resistência inicial (CP V-ARI)
O CP V-ARI assim como o CP-I não contém adições (porém pode conter até 5% em massa de material carbonático). O que o diferencia deste último é processo de dosagem e produção do clínquer. O CP V-ARI é produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila se comparado aos demais tipos de cimento e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este tipo de cimento uma alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado o seu uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto armado. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5733.
Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS)
Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados podem ser classificados como resistentes a sulfatos, desde se enquadrem dentro de uma das características abaixo:
Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente;
Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;
Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;
Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.
É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos.