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Tecnologia de Concreto e Aço Aula Teórica 3 – Tipos de cimentos e Adições TECNOLOGIA DO CONCRETO Cláudio Oliveira Silva USJT Tecnologia de Concreto e Aço Cimento: Nomenclatura CP XXX RR Cimento Portland Composição ou qualificativo Resistência aos 28 dias (MPa) CP II- E- 32 (TIPO) CPII-E (SIGLA) 32 (CLASSE) CLASSE SIGLA TIPO NOME TÉCNICO:Cimento Portland composto com escória Tecnologia de Concreto e Aço Cimento: Nomenclatura Tecnologia de Concreto e Aço CP II-Z ou CPIV Clínquer Gesso + CP II-E ou CP III + CP II-F CP I ou CP V Filer Escória Pozolana Tipos de Cimento Tecnologia de Concreto e Aço Tipos de Cimento Tecnologia de Concreto e Aço Cimento Portland Evolução da produção por tipo de cimento (%) Ano CP I CP II CP III CP IV CP V Branco 1960 95,5 - 3,8 - - - 1965 95,0 - 4,4 - - - 1970 89,7 - 7,6 2,1 - - 1975 86,9 - 7,1 5,4 0,2 - 1980 80,8 - 11,4 7,5 - - 1985 73,2 - 10,1 16,2 - - 1990 75,0 - 12,3 12,5 0,02 0,17 1995 2,9 74,1 10,9 9,4 2,6 0,12 2000 1,2 79,7 6,5 5,8 6,7 0,05 2005 2,0 65,0 17,5 6,6 5,3 0,20 2007 2,2 63,9 16,4 8,3 6,9 0,20 2008 0,6 64,0 17,2 11,1 6,9 0,20 2009 0,2 66,7 16,4 10,0 6,7 0 2010 0,2 66,5 14,4 11,6 7,3 0 2011 0,2 63,1 15,2 13,4 8,1 0 2012 0,1 61,1 15,4 14,8 8,6 0 Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Regionalização dos tipos de cimento ´ Distribuição regional de alguns tipos de cimento em função da matéria-prima disponível Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Técnicas Melhoria de propriedades específicas Econômicas Diminuição do consumo energético Ecológicas Aproveitamento de resíduos poluidores e preservação das jazidas Razões para o uso das adições Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Razões para o uso das adições Confere propriedades especiais relacionadas à durabilidade e ao desempenho mecânico no estado endurecido: aumento da resistência à compressão e à flexão; redução da porosidade e da permeabilidade; aumento da resistência a sulfatos; aumento à resistência à difusão de íons cloreto; mitigação da reação álcali-agregado; redução da ocorrência de eflorescência. MAIOR DURABILIDADE Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Cinza volante Subproduto da queima de carvão mineral Composição sílico-aluminosa Grãos arredondados, fase amorfa vítrea, superfícies lisas Dimensão variando de 0,5 a 200µm Adição ao cimento portland 6 a 50% Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Cinza volante Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Escória de alto-forno Subproduto da fabricação do ferro gusa Composição aluminossilicatos cálcicos Grãos irregulares e vítreos (> 90%) Adição ao cimento portland 6 a 70% Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Escória de alto-forno Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Argila calcinada Argila caulinítica Ativação térmica 700ºC a 800ºC Caulinita Metacaulinita Diâmetro < 2µm Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Fíler calcário Preservação de jazidas minerais Redução das emissões de CO2 Redução dos custos de produção Elevada área específica Preenche os espaços entre os grãos Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento Sulfato de cálcio Gipsita (CaSO4.2H2O); hemidrato (CaSO4.0,5H2O) Natural ou artificial Depende dos teores de C3A e álcalis e da finura do cimento Retarda a pega durante as reações de hidratação Tecnologia de Concreto e Aço Normas brasileiras - ABNT NBR 5732/91 Cimento Portland Comum NBR 5733/91 Cimento Portland de Alta Inicial NBR 11578/91 Cimento Portland Composto NBR 5735/91 Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5736/91 Cimento Portland Pozolânico NBR 5737/92 Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 13116/94 Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação NBR 12989/93 Cimento Portland Branco NBR 9831/06 Cimento para Poços Petrolíferos NBR 13847/97 Cimento Aluminoso Tecnologia de Concreto e Aço Especificações Normativas Cimento Portland Sigla Classe Clinquer + Gesso Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F) (%) Comum CP I 25 32 40 100 % 0 CP I-S 25 32 40 99-95 1-5 Composto CP II-E 25 32 40 94-56 6-34 0 0-10 CP II-Z 25 32 40 94-76 0 6-14 0-10 CP II-F 25 32 40 94-90 0 0 6-10 Tecnologia de Concreto e Aço Especificações Normativas Cimento Portland Sigla Classe Clinquer + Gesso Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F) (%) Alto Forno CP III 25 32 40 65-25 35-70 0 0-5 Pozolânico CP IV 25 32 85-45 0 15-50 0-5 Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5 Tecnologia de Concreto e Aço Especificações Físico-Mecânicas GARANTEM O DESEMPENHO T ip o d e c im e n to P o rt la n d C la s s e Finura Tempos de pega (h) Expansibilidade (mm) Resistência à compressão (MPa) R e s íd u o p e n e ir a 7 5 m ( % ) Á re a e s p e c íf ic a (m 2 /k g ) In íc io F im A f ri o A q u e n te 1 d ia 3 d ia s 7 d ia s 2 8 d ia s CPI CPI-S 25 32 40 12,0 10,0 240 260 280 1 10 5 5 -- 8 10 15 15 20 25 25 32 40 CPII-E CPII-Z CPII-F 25 32 40 12,0 10,0 240 260 280 1 10 5 5 -- 8 10 15 15 20 25 25 32 40 CPIII 25 32 40 8,0 -- 1 12 5 5 -- 8 10 12 15 20 23 25 32 40 CPIV 25 32 8,0 -- 1 12 5 5 -- 8 10 15 20 25 32 CPV-ARI 6,0 300 1 10 5 5 14 24 34 -- Tecnologia de Concreto e Aço Características físico-mecânica Tecnologia de Concreto e Aço CIMENTO Tecnologia de Concreto e Aço Distribuição granulométrica 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 10 100 Diâmetro das Partículas (µm) Po rc en ta ge m P as sa nt e CP II-F-32 CP II-E-32 CP II-Z-32 CP III-32 CP IV-32 CP V-ARI Tipo < 2µm 3 - 30µm > 50µm D. médio D < 90% CP II-F-32 17,2 57,8 4,8 12,1 40,3 CP II-Z-32 15,1 56,0 8,5 13,3 47,7 CP II-E-32 19,4 60,7 2,1 11,2 34,9 CP III-32 16,2 64,5 2,2 11,4 35,1 CP IV-32 19,2 55,1 4,5 12,1 41,2 CP V-ARI 17,5 64,0 1,8 11,0 31,5 D = diâmetro D < 90% = diâmetro de partículas com 90% passante Tecnologia de Concreto e Aço Especificações Químicas Tecnologia de Concreto e Aço Características químicas Ensaios CP II- F-32 CP II- Z-32 CP II- E-32 CP III-32 CP IV-32 CP V- ARI (%) Perda ao fogo (PF) 4,92 4,97 4,70 2,38 3,09 2,89 Dióxido de silício total (SiO2) 18,87 22,75 22,97 28,30 32,53 19,32 Óxido de alumínio (Al2O3) 4,42 6,20 6,37 9,20 10,10 4,67 Óxido de ferro (Fe2O3) 2,97 3,78 2,48 1,86 3,50 2,97 Óxido de cálcio total (CaO) 61,20 54,24 56,62 50,18 42,78 61,49 Óxido de magnésio (MgO) 3,233,36 3,22 4,75 3,61 3,78 Anidrido sulfúrico (SO3) 2,75 2,76 2,14 1,71 2,62 3,20 Óxido de sódio (Na2O) 0,13 0,16 0,15 0,16 0,17 0,14 Óxido de potássio (K2O) 0,86 0,97 0,67 0,57 1,31 0,86 Enxofre (S) - - 0,21 0,53 - - Anidrido carbônico (CO2) 3,85 3,54 3,98 1,89 2,03 1,79 Resíduo insolúvel (RI) 1,26 10,77 1,21 0,66 29,75 0,91 Óxido de cálcio livre (CaOl) 1,57 1,51 1,25 0,85 1,19 1,77 Eq. alcalino em Na2O (0,658xK2O%+Na2O%) 0,70 0,80 0,59 0,53 1,03 0,71 Tecnologia de Concreto e Aço Perda de fogo O ensaio de perda de fogo – NBR 5743 (MB-510) – se faz por diferença de pesagens de amostra de cimento portland elevada à temperatura de 900ºC a 1000ºC em cadinho de platina. Dessa forma mede-se: a) perda de água de cristalização – o que constitui uma indicação sobre o eventual início de hidratação do cimento; b) perda de CO2 – se houve início de carbonatação (reação com o CO2 do ar) ou se existir, misturado no cimento, pó de CaCO3; e, c) a perda ao fogo é de, no máximo, 4,0% de acordo com a NBR 5732 Especificações química Tecnologia de Concreto e Aço Comparação de resistência CP II Classe 32 R 1 14 MPa R 3 24 MPa R 7 34 MPa R 3 10 MPa R 7 20 MPa R 28 32 MPa CP V Tecnologia de Concreto e Aço Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP Cimento 1 DIA 3 DIAS 7 DIAS 28 DIAS CP II-E 32 24 53 73 100 CP II-E 40 26 59 79 100 CP II-F-32 34 66 81 100 CP II-Z 32 32 67 78 100 CP III-32 16 40 65 100 CP III-40 26 45 69 100 CP IV-32 34 54 72 100 CP V-ARI 48 74 85 100 CP V-ARI RS 39 67 81 100 Evolução Porcentual da Resistência dos Cimentos (R28 = 100%) Tecnologia de Concreto e Aço Evolução porcentual da resistência dos cimentos (r 28 =100) Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP – Resistência à compressão em MPa Cimento 28 DIAS 63 DIAS 91 DIAS 180 DIAS 360 DIAS CP II-E 32 100 111 124 134 134 CP II-E 40 100 109 116 123 129 CP II-F-32 100 106 117 124 - CP II-Z 32 100 106 111 122 127 CP III-32 100 116 123 133 135 CP III-40 100 111 116 125 125 CP IV-32 100 108 114 126 132 CP V-ARI 100 105 110 115 118 CP V-ARI RS 100 107 113 116 126 Tecnologia de Concreto e Aço Tipo de cimento 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias 63 dias 91 dias 180 dias 360 dias CP II-E 32 9,6 21,7 29,6 40,6 44,8 (10,3%) 50,2 (23,6%) 53,1 (30,8%) 53,6 (32,0%) CP II-E 40 12,5 28,1 36,7 47,8 50,5 (5,6%) 55,7 (16,5)% 59,1 (23,6%) 59,4 (24,3%) CP II-F 32 13,1 25,8 31,5 39,1 42,8 (9,5%) 45,3 (15,8%) 48,0 (22,7%) 50,3 (28,6%) CP II-Z 32 12,3 24,3 30,4 39,0 41,3 (5,9%) 43,2 (10,8%) 47,3 (21,2%) 49,4 (26,7%) CP III-32 6,7 16,7 27,3 41,9 48,9 (16,7%) 51,6 (23,1%) 55,8 (33,1%) 56,6 (35,1%) CP III-40 10,5 21,9 33,6 48,8 54,1 (10,9%) 56,6 (16,0%) 61,8 (26,6%) 62,9 (28,9%) CP IV-32 13,5 21,7 28,6 40,0 43,3 (8,2%) 45,9 (14,7%) 50,5 (26,2%) 52,9 (32,2%) CP V-ARI 24,5 37,6 43,2 50,9 52,6 (3,3%) 54,5 (7,1%) 58,0 (13,9%) 58,0 (13,9%) CPV-ARI RS 19,7 33,6 40,5 50,2 53,5 (6,6%) 56,6 (12,7%) 57,5 (14,5%) 63,1 (25,6%) Evolução em MPa da Resistência dos Cimentos Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP Tecnologia de Concreto e Aço Cimentos de baixo calor de hidratação Coelho, Nailde de Amorim (*); Pedroso, Lineu José (**); Rêgo, João Henrique da Silva (**); Nepomuceno, Antonio Alberto (**). Tecnologia de Concreto e Aço Cimentos resistentes a sulfatos Identificação Acréscimo do sufixo RS ao tipo original Exigência C3A do clínquer menor que 8% Fíler calcário menor que 5% Cimentos CP III com 60% a 70% de escória Cimentos CP IV com 25% a 40% de pozolana Tecnologia de Concreto e Aço Mínimo o teor de ferro, sendo evitado o emprego de argilas que contenham ferro e outros elementos como manganês, magnésio, titânio etc. Cimento Portland Branco Os óxidos de ferro usados na fabricação do cimento são fundentes e, portanto, reduzem a temperatura de clinquerização. No caso dos cimentos brancos, devido a ausência de fundente, a clinquerização se dá a temperaturas mais elevadas, da ordem de 1500 ºC, acarretando o emprego, no forno, de refratários de maior custo, além de exigir maior consumo de combustível. Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Obras marítimas Resistência a sulfatos RS, III, IV Plataforma, Mar do Norte Porto de Pecém/CE Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Marginal do Rio Pinheiros/SP Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto armado Resistência de projeto I, II, III, IV Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Pilares pré-moldados- Estaleiro Navship/SC Sede da Açovisa,Guarulhos /SP Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto para desforma rápida (sem cura térmica) Endurecimento rápido V, I, II Concreto para desforma rápida (com cura térmica) Endurecimento rápido I, II, III, IV Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto massa Baixo calor de hidratação III, IV, BC Barragem de Tucurui /PA Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Pavimento de concreto Pequena retração I, II, III, IV, V Ponte Rio Niteroi Rodoanel Sul Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Pisos industriais de concreto Resistência à abrasão I, II, III, IV, V Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto com agregados reativos Prevenção da reação álcali-agregado (RAA) IV, III Bloco de fundação de edifícios residenciais da cidade de Recife/PE com fissuras devido à RAA Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Solo-cimento Aglomerante I, II, III, IV Casa com tijolos de solo-cimento Casa com parede monolítica de solo-cimento Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Cimento queimado Estética Todos Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de rejuntamento de azulejos e ladrinhos Estética (cor branca) CPB, II Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de chapiscos Aderência I, II Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de revesti- mento e assentamento de tijolos e blocos Pequena retração, retenção de água e plasticidade I, II, III, IV Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto arquitetônico Estética (cor branca) CPB E Baha´i Temple, Chicago Lotus Temple, New Delhi Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto arquitetônico Estética (cor branca) CPB E Ponte Estaiada em Concreto Branco – Brusque, SC Museu da Fundação Iberê Camargo,Porto Alegre Aplicações Tecnologia de Concreto e Aço Resumindo…. Onde CP III E CP IV devem ser especificados Obras de concreto-massa; Obras em contato com ambientes agressivos; Tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais; Concretos com agregadosreativos; Pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras; Obras em zonas costeiras ou em água do mar; Tecnologia de Concreto e Aço Onde CP V ARI devem ser especificados Onde o requisito de elevada resistência às primeiras idades é fundamental; Na indústria de pré-fabricados; Aplicação da protensão; Concreto projetado; Pisos industriais; Obras em climas de baixa temperatura. Resumindo…. Precauções Retração e fissuração térmica Tecnologia de Concreto e Aço Aula Teórica 3 – Ensaios de cimento TECNOLOGIA DO CONCRETO Cláudio Oliveira Silva USJT Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – massa específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – massa específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – massa específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – resíduo em peneira Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – resíduo em peneira Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – área específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – área específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – área específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – área específica Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – área específica Finura (área específica) A finura do cimento afeta sua reatividade com a água Quanto mais fino o cimento, mais rápida será sua reação. A maior moagem encarece o processo. Maior moagem aumenta o calor de hidratação emitido. Aumenta a impermeabilidade. Aumenta a coesão. Determinado pelo método Blaine de permeabilidade ao Ar. (análise da área superficial do cimento) Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – resíduo em peneira Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Tempos de pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Consistência normal Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos –Consistência normal Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos –Consistência normal Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos –Tempo de pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos –Tempo de pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Tempos de pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Tempo ínicio de pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Tempos de fim pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Tempos de fim pega Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos - Resistência Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Resistência à compressão NBR 7215 - Determinada pela ruptura à compressão de corpos-de- prova realizados em argamassas Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos - Resistência Tecnologia de Concreto e Aço O método compreende a determinação da resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura. O ensaio é feito com argamassa normal, de traço 1:3 e o fator água/cimento em 0,48 para o ensaio normal. A colocação da argamassa na forma é feita com o auxílio da espátula, em quatro camadas de alturas aproximadamente iguais, recebendo cada camada 30 golpes uniformes com o soquete normal, homogeneamente distribuídos. Esta operação deve ser terminada com a rasadura do topo dos corpos-de- prova, por meio da régua que o operador faz deslizar sobre as bordas da forma em direção normal à régua, dando-lhe também um ligeiro movimento de vaivém na sua direção. Ensaio de Resistência a Compressão NBR 7215 Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Resistência à compressão Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos - Resistência Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Resistência à compressão Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos – Resistência à compressão Tecnologia de Concreto e Aço Expansibilidade Le Chatelier Ensaios físicos - Expansibilidade NBR 11582 - Característica ligada à ocorrência de cal livre (CaOl) e óxido de magnésio (MgO) no cimento. Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos - Expansibilidade Tecnologia de Concreto e Aço Ensaios físicos - Expansibilidade Tecnologia de Concreto e Aço Calor de Hidratação - O desenvolvimento de calor varia com a composição do cimento, especialmente com as proporções de silicato e aluminato tricálcicos e da finura. Tecnologia de Concreto e Aço Comparando os cimentos entre si: Tecnologia de Concreto e Aço Características físico-mecânica
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