MATERIAIS DE CONTRUÇÃO MATÉRIA

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Agregados e Aglomerantes
Agregados:
Definição: São materiais granuloso, não reagentes (inertes) de variadas dimensões, isentos de impurezas, que contribuem para a solidez, resistência e durabilidade das construções.
Origem: Estes materiais são provenientes de rochas e extraídos de forma natural ou mecânica. Ainda existe o processo industrial para fabricação de argila expansiva, por exemplo. Em relação a geologia, as rochas são classificadas como:
ERUPTIVAS (OU MAGMÁTICAS) – São as de origem vulcânicas. 
Ex: Granito, Basalto, Quartzo
SEDIMENTARES – São aquelas formadas pelo acúmulo de outras rochas e materiais orgânicos.
Ex: Dolomita, Arenito, Calcário
METAMÓRFICAS: São as que sofreram modificações em sua estrutura, causadas por calor e pressão.
Ex: Mármore, Ardósia, Xisto
Classificação referente à aplicação tecnológica:
Silicosas – Possuem alto teor de sílica, oferecendo alta resistência e durabilidade.
Ex: Arenito, Basalto e Granito
Calcárias – Possuem resistência média.
Ex: Mármore, Dolomita e Gipsita
Argilosas – Possuem baixa resistência
Ex: Argila
Além dessas classificações, a granulometria dos agregados permite a classificação das rochas em bloco, restolho, rachão, matacão, brita, seixo, pedra de mão, pedrisco, areia, filler, etc.
Utilização na Engenharia: Argamassa, concreto, pavimentação, base para ferrovias e estradas, contenção, enchimento, drenagem, etc. Seu uso no concreto ajuda a reduzir custos e patologias, como a retração. O uso dos agregados na construção civil, de caráter recorrente, é na fabricação de argamassas e concretos. Desta forma, os dois tipos de agregados a serem estudados serão.
– Agregado miúdo: Também chamado areia, é obtido a partir da sucção do fundo de rios e em escavações em regiões próximas a margens de rios (eventualmente obtém-se areias a partir da superfície de cavernas ou mesmo em britagem industrial). Não se recomenda a utilização de areia de praias e dunas. O agregado passa a ser considerado miúdo se passar pela peneira aferida pela ABNT de malha 4,75 mm, ficando retida na malha 0,075 mm. Por sua vez, a areia ganha três classificações:
AREIA GROSSA: Fica retida na malha 1,2 mm.
AREIA MÉDIA: Fica retida na malha 0,3 mm.
AREIA FINA: Passa na peneira 0,3 mm.
– Agregado graúdo: A brita, também chamada pedra britada, é aquele agregado que passa pela peneira 75 mm e fica retido na peneira 4,75 mm. Uma classificação geral designa:
BRITA 3 E 4: Utilizada para fixação de trilhos de ferrovias, pisos grossos e fossas sépticas.
BRITA 1 E 2: Para estruturas de concreto, revestimento e pavimentação.
BRITA 0 (OU PEDRISCO) E PÓ DE PEDRA: Serve como contrapiso e peças pré-moldadas.
As rochas do tipo granito, gnaisse, calcário e basalto são fragmentadas e britadas para assumirem dimensões e formas apropriadas (arredondadas e lamelares).
Os agregados são submetidos a ensaios normatizados para obtenção de suas propriedades físicas (massa, umidade, índice de vazios, graus de inchamento) e análise granulométrica (caracterização da composição, módulo de finura, percentuais retidos e diâmetro máximo).
A origem e natureza destes materiais deve ser conhecida, sendo este procedimento investigativo chamado apreciação petrográfica. Desta forma, os ensaios que atestam as características e propriedades dos agregados são embasados para permitir para permitir a análise definitiva de qualidade e empregabilidade.
Aglomerantes
Definição: É um material ativo, pulverulento, ligante, usado para aglutinar, agregar, aglomerar, unir os grãos dos aglomerados. 
Ex: Argila, Cal, Gesso, Betume (asfalto, alcatrão)
Materiais Produzidos:
Pasta = Cimento + Água
Nata = Cimento + Muita Água
Argamassa = Pasta + Areia
Concreto = Argamassa + Brita
Concreto Armado = Concreto + Aço
Classificação:
Aéreo: Endurece pela ação do ar (CO2)
Ex: Cal aérea e gesso de Paris
Hidráulico: Endurece pela ação da água (esta é chamada água de amassamento), sendo esta reação chamada hidratação.
Ex: Cal hidratada, Cimento Portland
OBS: O aglomerante hidráulico pode ser simples, composto ou misto.
Simples: Quando apresenta apenas um tipo de aglomerante, permitindo que outras substâncias, em pequenas quantidades, sejam adicionadas.
Ex: CP – I
Composto: Quantidades maiores de outras substâncias chamadas hidraulites são adicionadas, para a incorporação de características especiais.
Ex: CP – II e CP – III
Misto: Dois ou mais aglomerantes simples são misturados.
Ex: Cimento + Cal, Cimento Portland + Cimento Aluminoso (Calcário com Bauxita)
As propriedades a serem observadas são:
No material pulverulento: Combinação química, composição dos elementos, teor de pureza, grau de finura e massa específica.
Na pasta: Tempo de início e fim de pega, calor de hidratação e presença de partículas não hidratadas.
No material endurecido, podemos ter:
Argamassa fresca – plasticidade (grau de trabalhabilidade), grau de fixação da água e de incorporação de areia.
Argamassa seca – resistência a compressão, impermeabilidade, estabilidade, porosidades e aderência.
CAL É o material utilizado na construção civil originário de calcinações de rochas calcárias (rochas sedimentares que possuem grandes quantidades de carbonato de cálcio = CaCO3), como a calcita, aragonita e dolomita nelas, podem ser encontradas impurezas como argilas, quartzo e material orgânico.
Ciclo da Cal
Extração: As rochas são quebradas e britadas, sendo este produto chamado Cal aérea. Ela pode ser classificada como:
CAL MAGRA (ou Cal Acinzentada), que possui maior teor de argila e outras impurezas, o que dificulta a trabalhabilidade.
CAL GORDA, que tem tonalidade branca e alto teor de carbonato.
Calcinação: O material é aquecido em fornos a mais de 900°C. Trata-se de uma reação endotérmica. 
(CaCO3 + CALOR CaO + CO2)
O CaO é o óxido de cálcio, que passa a ser conhecido como Cal virgem ou Cal viva. Observa-se a liberação excessiva de dióxido de carbono (CO2). A Cal virgem pode ser encontrada no mercado nos tipos CVC (Cal Virgem Comum) e CVE (Cal Virgem Especial). No passado recente, era comum misturar água e areia à Cal virgem e manter essa mistura em repouso por 72 horas. A Cal virgem é utilizada para fabricação de detergente, indústria química, pavimentação asfáltica e caiação.
Hidratação: A Cal virgem é moída e ensacada. No local de utilização, é misturada com água para obtenção da Cal apagada, extinta ou hidratada. É uma reação exotérmica. 
(CaO + H2O Ca(OH)2 + CALOR)
O hidróxido de cálcio é usado na construção civil como argamassa de amassamento, assentamento e revestimento. A adição de água na Cal pode ser fita mergulhando o material nela (obtemos uma pasta cujo o endurecimento pode demorar 48 horas) ou molhando-se aos poucos, de maneira dosada, sem encharcar a Cal: O resultado é a pulverização, o tipo mais encontrado no mercado. Geralmente são sacos de 20 kg e de acordo com o grau de pureza, os tipos são:
	CH – I Cal hidratada especial (mais pura)
	CH – II Cal hidratada comum
	CH – III Cal hidratada comum com carbonatos (mais barato)
Carbonatação: Em contato com o CO2 do ar, a Cal endurece lentamente, de fora para dentro. A reação química é:
(Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H20)
OBS: Por meio de calcinações específicas e adição de outros elementos, obtemos uma Cal que endurece também pela ação da água: É a Cal hidráulica, que possui melhores propriedades cimentícias e aumenta o rendimento e a plasticidade. Ao elevar a temperatura do forno e a quantidade de argila, o processo assemelha-se a fabricação do cimento, porém a finura é obtida por extinção, e não pela moagem.
Materiais Betuminosos
Betume é o nome genérico de materiais originários de decomposição orgânica (animal e vegetal), submetidos a pressão e ao calor. Pode ser encontrado na natureza em estado sólido, viscoso ou fluído, podendo também ser processado em refinaria. É um aglomerante natural, quimicamente inerte e hidrófugo usado desde antiguidade.
Os materiais betuminosos podem ser o asfalto(emulsão asfáltica), alcatrão, piche, breu e óleos graxos. São usados na pavimentação, impermeabilização e na produção de concreto asfáltico (ou concreto betuminoso usinado quente – CBVR). Nele, é usada uma grande faixa granulométrica de agregados, unidos pelo cimento asfáltico de petróleo (CAP).
Gesso
É um aglomerante obtido pela calcinação de um mineral extraído de jazidas chamadas Gipsita (CaSO4 x 2H2O), também conhecido como sulfato de cálcio dihidratado. É o aglomerante menos usado no Brasil, embora a maior reserva mundial esteja em Pernambuco e arredores.
O material é obtido por britagem, moagem e peneiramento. A Gipsita é aquecida num forno a 50°C para secar e, daí, de acordo com o grau de calcinação, podemos obter:
Gesso de Paris (temperatura entre 120°C e 170°C) A Gipsita se transforma em hemidrato, que possui retração menor e é indicado para serviços de estuque e moldagem.
Gesso Rápido (temperatura entre 170°C e 300°C) O hemidrato passa a ser chamado de anidrita ativa, sendo usado como componente de aditivos aceleradores de pega. É solúvel em água e absorve umidade do ar com facilidade.
Material Inerte (temperatura entre 300°C e 600°C) A anidrita não é mais solúvel, tendo pouca utilidade na indústria (pode ser usado como material de enchimento na fabricação de moldes plásticos ou de papel.
Gesso Hidráulico (temperatura entre 800°C e 1100°C) O Gesso é utilizado como argamassa na pavimentação. Possui pega lenta, por isso é também chamado de gesso lento.
O grau de impureza de Gipsita e o tipo de forno (autoclave ou de pressão atmosférica) permite a classificação em dois grupos:
Tipo Alfa: Mais homogêneo, menos poroso e mais resistente, sendo aplicado na ortopedia e na odontologia.
Tipo Beta: Os cristais são irregulares e porosos, usados como giz, drywall, revestimentos, adornos, capitéis, sancas e molduras.
Cimento
Dados relevantes:
1818 – Louis Vicat
É considerado o pai do cimento, por ter estudado e compreendido as causas de seu endurecimento.
1824 – Joseph Aspdin
Patenteou o processo de fabricação até hoje usado e o nomeou de Cimento Portland. 
Os principais componentes são:
CaCO3 (Calcário), Argila, Minério de Ferro e Gesso. 
O processo de fabricação é basicamente:
Extração de pedras calcárias
Britagem (os pedaços variam de 3 a 20 cm)
Adição de argila (± 10%), que contém partículas de alumínio e ferro.
Trituração
Estocagem em silos verticais para pré-homogeneização. Esta mistura é conhecida como CRU
O CRU cai por gravidade num forno rotativo pré-aquecido com revestimento interno de tijolos refratários. A temperatura varia de 1450°C à 1550°C
Depois de um certo tempo, a temperatura é bruscamente resfriada para 80°C
O material resultante possui forma esférica, em brasa, que é estocado em depósitos para permitir o surgimento de suas propriedades. Estas bolas calcinadas chamam-se CLÍNQUER, que é o principal componente do cimento
O CLÍNQUER é moído junto com a adição de gesso até alcançar o módulo de finura desejado. 
A composição final é:
ALITA (Silicato Tri cálcico) 42% a 60%
3CaO x SiO2, ou simplesmente, c3S
BELITA (Silicato Di cálcico) 15% a 30%
2CaO x SiO2, ou simplesmente, C2S
ALUMINATO TRI CÁLCICO 6% a 12%
3CaO x Al2O3, ou simplesmente, C3A
FERRO ALUMINATO TETRA CÁLCICO 6% a 8%
4CaO x Al2O3 x FeO3, ou simplesmente, C4AF
GIPSITA 3% a 5%
CSH2
Estudo da água de amassamento
Ao ser adicionada água em quantidade suficiente para formar uma pasta, o cimento reage e se torna um elemento ligante. A água é o agente do processo, permitindo a trabalhabilidade antes do início do endurecimento. Ela é classificada em 4 classes:
Água Capilar É a existente nos vazios, podendo ser livre (dentro dos poros) ou retida (tensão capilar).
Água Adsorvida É aquela que está próxima à superfície, sendo a responsável pela retração.
Água Inter Lamelar É aquela que fica retida entre as camadas internas e o material hidratado.
Água de Cristalização É a que forma a estrutura do material hidratado (esqueleto).
Processo de hidratação
No momento que a água entra em contato com o cimento, os grãos são envolvidos por um halo de hidratos que, ao alcançar o halo vizinho, forma um esqueleto cada vez mais sólido. Quando este esqueleto percorre toda a extensão da massa, tem-se o início da pega. Foi visto anteriormente* a participação de cada componente do cimento no processo de hidratação.
* OBS: Ver material fornecido por e-mail.
Neste processo, a liberação de calor atravessa 5 estágios:
De 15 a 20 minutos: Formação da Etringita (sulfatos da forma de agulhas resultantes da reação da gipsita com a água).
De 2 a 4 horas: Período dormente (a velocidade de criação de Etringita diminui).
De 4 a 8 horas: Ocorre um pico exotérmico, e registra-se o início do endurecimento.
De 8 a 12 horas: Ocorre o término da pega, e uma nova elevação da temperatura, causada pela transformação da Etringita em monosulfato.
De 12 a 24 horas: É o estágio conhecido como controle de difusão, onde a temperatura não influencia de maneira relevante.
A hidratação ocasiona o endurecimento do cimento, sendo este processo classificado em três fases:
Fase líquida de antepega: A partir da mistura dos materiais, esta fase tem seu tempo de duração variando de acordo com a dosagem, com os aditivos, com o tipo de cimento e com a temperatura. Ocorre a retração Le Chatelier, onde o volume total de hidratos é menor que o volume inicial da mistura com a água. A formação do esqueleto reverte esta retração.
Fase de pega: É a formação do esqueleto rígido, onde as propriedades mecânicas (resistência e módulo de elasticidade) surgem. É definida pelo tempo de início e fim de pega, onde a resistência à deformação é alcançada. Esta transformação de um corpo pastoso em um corpo rígido se chama limiar de percolação, ou seja, o esqueleto forma um caminho contínuo.
Fase sólida de pós pega: É a continuação da hidratação que se verifica logo após o fim da pega, onde as propriedades mecânicas continuam a se desenvolver. Os cristais formadores do esqueleto são conhecidos como C-S-H (C = CaO, S = SiO2, H = H2O).
Cura
É um item do conjunto de conceitos conhecidos como 4C (cobrimento, composição, compactação e cura), que formam os requisitos necessários para a desejável capacidade de resistência. Por definição, cura é o conjunto de processos necessários à promoção da hidratação do concreto. Tais procedimentos são o controle do tempo, da temperatura e da umidade. Assim evita-se a evaporação prematura da água, mantendo uma umidade satisfatória a partir do fim da pega. A norma recomenda que a cura seja feita durante 7 dias, mas recomenda-se que se prolongue por até 14 dias, principalmente se o concreto tiver certos aditivos, A cura pode ser:
Cura Úmida – É o método mais utilizado, onde borrifa-se água na estrutura, o que permite reduzir a retração. Em ensaios produzidos, constatou-se que uma cura úmida pode ser 3 vezes mais eficiente que uma cura ao ar livre.
Cura ao Ar Livre – É quando não são tomados os cuidados especiais.
Cura Térmica – Consiste na elevação da temperatura até, no máximo, 80°C, para acelerar as reações. É especialmente indicada na indústria de pré-moldados. Deve ser bem controlada, logo após o início da pega, onde é estabelecido um controle cíclico que fornece a resistência da peça em determinados instantes de modo que ela não quebre ao sair da forma.
Aditivos
É todo material que, ao ser adicionado ao concreto ou a argamassa, modifica suas propriedades no estado fresco ou endurecido, podendo chegar a até 5% da massa total.
Na antiguidade, usava-se sangue e gordura de animais, leite, clara de ovos, sal e açúcar. O açúcar, como aditivo, durou até o início do século XX, cujo o objetivo era retardar a pega.
Podem ser classificados como físicos ou químicos.
Físicos:
Plastificantes: Por aumentar a plasticidade, permite que a quantidade de água seja reduzida, o que aumenta a resistência e diminui a probabilidade de retração. É indicado pra concreto aparente.Incorporados de ar: São criadas microbolhas por meio de uma espuma para aumentar a trabalhabilidade, permeabilidade e a capacidade de absorção de umidade (higroscopicidade). Isto permite a confecção de concreto celular.
Químicos
Aceleradores de pega: É indicado para concreto projetado (teto de túnel, galerias, etc.). Em sua composição pode haver glicerina, amônia e cloretos.
Retardadores de pega: É indicado para casos onde a distância entre usina e a obra seja grande. A resistência inicial é diminuída, mas é compensada ao longo do tempo. Em sua composição, pode haver glicose, carbonato de potássio, etc.
Outros aditivos existentes são os redutores (de ar ou de água), os inibidores (de retração ou de corrosão), os expansores, os bactericidas, os desmoldantes, os auxiliares de cura, etc.
Patologias do Concreto
Retração: É a variação das dimensões do concreto, que pode ser ocasionada por mudanças de temperatura e umidade. As fissuras decorrentes causam lixiviação (dissolução e transporte de componentes químicos) que resulta na eflorescência (é o surgimento de depósitos químicos na superfície). Outro problema causado pela retração é a carbonatação (afeta a armadura a ponto de prejudicar o cobrimento). A retração pode ser:
Plástica: Ocorre pela perda de água antes do início de pega.
Autógena: Causada devido à baixa hidratação, principalmente pro concreto de alto desempenho (pequeno fator água – cimento).
Por carbonatação: A reação com o dióxido de carbono acelera a retração.
Hidráulica: Provocada pela evaporação da água do material endurecido.
Térmica: Ocorre onde há variação de temperatura ambiental ou provocada pelo calor de hidratação.
Carbonatação: O CO2 da atmosfera reage com o sulfato de cálcio do concreto, isto diminui o pH, tornando mais ácido que ataca a proteção da armadura contra corrosão.
Segregação: É a separação dos componentes do concreto causada, principalmente, quando utiliza pouca água, ou quando a granulometria dos agregados não for bem dosada.
Exsudação: Diferentemente da segregação, o excesso de água favorece a diluição da pasta. Assim, uma parte de água sobe à superfície do concreto fresco. Isto provoca manchas na face externa da estrutura chamas de eflorescência.
Permeabilidade: É o grau de facilidade que um fluido tem em movimentar-se. Altos graus da relação A/C proporcionam concretos mais permeáveis e, portanto, menos duráveis.
Porosidade: Durante a hidratação, parte da água capilar evapora, se a cura for feita de modo prematuro. Isto causa vazios internos onde os poros podem ser ligados.
Absorção Capilar: Ocorre nos poros secos. A água presente em agregados ou nas formas é absorvida pelos poros de concreto, e daí influencia o transporte da água no interior da estrutura.
Fluência: É o aumento gradual da deformação ao longo do tempo, sendo a porosidade sua maior causa. Surge quando a peça sustenta seu peso próprio e o carregamento.
Difusão: É o deslocamento de gases no interior do concreto, proveniente da diferença de concentração dos componentes e é influenciada pela umidade e porosidade.