Relatório Gesso

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
ESCOLA DE QUÍMICA – DEPARTAMENTO DE PROCESSOS INORGÂNICOS 
EQI 472 – PROCESSOS INORGÂNICOS EXPERIMENTAL 
PROFESSORA LEILA RESNIK 
 
 
 
 
 
Análise de Gesso 
 
 
 
 
Alunos: Ana Caroline Rodrigues Vieira 
Ana Luiza Ricart 
Marina Pinheiro Gomes 
Rodrigo Santos Moulin Simões 
 
 
 
 
Rio de Janeiro, 26 de abril de 2017. 
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Sumário 
1. Introdução............................................................................................................3 
2. Metodologia………..………………………………………………................................…………..3 
3. Resultados e Discussões.......................................................................................7 
4. Conclusão...........................................................................................................14 
5. Bibliografia………………………………………………………………..……...............................15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
O gesso é um mineral aglomerante simples de pega rápida, constituído de 
sulfatos de cálcio mais ou menos hidratados e anidros. É produzido através da 
desidratação parcial (calcinação) da gipsita natural, que é formada por sulfato de cálcio 
(CaSO4) hidratado e impurezas (que constituem no máximo 6% da gipsita) como o 
silício (SiO2), a alumina (Al2O3), o óxido de ferro (Fe2O3), o carbonato de cálcio 
(CaCO3), a cal (CaO), o anidrido sulfúrico (SO3) e o anidrido carbônico (CO2). 
No processo de calcinação, sob temperatura da ordem de 160°C, a gipsita se 
desidrata e origina um hemi-hidrato, que é o gesso (CaSO4•½H2O), como mostra a 
reação abaixo: 
 
CaSO4.2H2O CaSO4.1/2H2O + H2O 
 gipsita Δ gesso 
 
Quando o hemi-hidrato formado entra em contato com a água, a hidratação 
volta a ocorrer, ocasionando a expansão dos núcleos com despendimento de certa 
quantidade de calor e, consequentemente, o endurecimento (cristalização) em gipsita, 
levando a uma massa branca, dura e porosa (di-hidrato). 
Para analisar as propriedades específicas do gesso foram realizados ensaios 
experimentais como o ensaio de tempo de pega, de absorção de água e de difusão e 
também a medida da umidade, consistência, etc, objetivando determinar a 
porcentagem de água retida fisicamente e da água combinada do gesso; verificar a 
variação do tempo de pega para diversas consistências de massa de gesso e água; 
verificar a variação da percentagem de absorção de água para os corpos de prova 
confeccionados com diversas consistências de massa de gesso e água; e verificar a 
variação da difusão para os corpos de prova confeccionados com diversas 
consistências de massa de gesso e água. 
 
 
2. Metodologia 
2.1) Determinação da umidade e água de cristalização 
Essa prática tem como objetivo a determinação da percentagem de água retida 
fisicamente e da água combinada a fim de determinar o percentual de hidratação do 
gesso. 
Para isso, pesa-se um pesa-filtro seco com tampa e, em seguida, 50 g de 
amostra pulverizada (gesso). Coloca-se o pesa-filtro com a amostra em estufa a 40 ºC e 
após 2h, pesa-se novamente o pesa-filtro com o gesso. Uma vez que o conjunto foi 
submetido à uma temperatura moderada na estufa, apenas a água retida fisicamente 
na mistura é eliminada e não a água de cristalização, garantindo que o cálculo 
posterior do percentual de água de cristalização do gesso não leve em consideração a 
umidade da amostra. Dessa forma calculou-se o percentual de umidade na amostra de 
gipsita por meio da equação a seguir: 
 
4 
 
 
 
Onde: A = massa da amostra (gesso) antes do aquecimento 
B = massa da amostra (gesso) depois do aquecimento 
 
 
2.1.1 Água de Cristalização 
 
Esse ensaio oferece dados sobre o teor de hidratação que se encontra o gesso 
analisado. 
Para isso, retorna-se a amostra seca anteriormente ao pesa-filtro que segue 
para a estufa à 230°C até o dia seguinte, depois transfere-se o pesa-filtro para um 
dessecador até que o mesmo atinja a temperatura ambiente e posteriormente é 
pesado. 
Como nessa segunda etapa a temperatura é mais severa, a água eliminada 
corresponde àquela presente no cristal de sulfato de cálcio (CaSO4.nH2O) e a partir de 
então pode-se calcular o percentual de água de cristalização da amostra de gesso. Para 
esse cálculo utiliza-se a equação abaixo: 
 
 
 
Onde: C = massa da amostra depois do aquecimento 
D = massa da amostra depois do aquecimento a 230 ºC 
 
 
2.2) Consistência 
Entende-se por consistência no processo de hidratação dos gessos a 
quantidade de água necessária para que seja possível trabalhá-lo. Essa água de 
trabalhabilidade inclui, além da água de hidratação (cerca de 18% propriamente dita), 
a água necessária para conferir a fluidez necessária. 
 
2.2.1 Cálculo da Consistência da Mistura Gesso/ Água 
 
No ato da prática, definiu-se consistências 70 e 100 e fixa a quantidade de 
gesso, sendo a água a única variável. Além disso, para cada análise foram preparados 
corpos de prova em moldes diferentes e com massas de gesso diferentes. 
Para o cálculo do volume das misturas utiliza-se a fórmula abaixo e considera-
se a massa específica de gesso como 1 g/cm3, visto que essa se situa na faixa entre 
0,95 a 1,2 g/cm3. 
 
 
 
 
5 
 
2.3) Relação entre temperatura x tempo de pega 
Nesse ensaio verifica-se o tempo necessário para que a mistura gesso/água se 
re-hidrate e é uma análise fundamental para obtenção de moldes de reprodução pois 
existem gessos com tempos de pega que podem variar de rápidos a lentos. 
Após ser agitada e despejada nas matrizes de reprodução, essa mistura começa 
a re-hidratar, ocorrendo a transformação do hemi-hidrato com liberação de calor, 
segundo a reação exotérmica: 
 
CaSO4 . 1⁄2 H2O + 3/2 H2 → 4 . 2H2O 
 
2.3.1 Procedimento 
 
Foram realizadas as análises simultaneamente de um corpo de prova com 
consistência de 70 e um de 100, de modo que pode-se analisar a relação entre 
temperatura, tempo de pega e hidratação para cada consistência. 
1. Foram pesados 50 gramas de gesso, separados 35 mL de água (consistência 
de 70) e 50mL (consistência de 100). 
2. Foi acessado o programa Logger Pro, no qual foram definidos os parâmetros 
de análise. 
3. Os termopares foram envolvidos com papel alumínio para protegê-los. 
4. Cada gesso foi colocado em contato com a respectiva quantidade de água, 
instante no qual o cronômetro do programa foi iniciado. 
5. Após atingir um aspecto uniforme, as misturas foram despejadas em copos 
de plástico de 50 mL e foram colocadas dentro de uma caixa de isopor. 
6. Os termopares protegidos foram introduzidos nas misturas e as 
temperaturas foram registradas pelo programa a cada 30 segundos, até que 
elas se estabilizassem num pico máximo (diferente para cada consistência) 
que é considerado o limite de pega. 
7. Realizadas as duplicatas para cada consistência 
 
2.4) Preparo dos corpos de prova 
Os corpos de prova foram preparados de acordo com as consistências e 
quantidades de gesso definidas, sendo que para cada análise, foram preparados 3 
corpos de prova para cada consistência definida. 
No caso dos corpos de prova para ensaio de absorção de água foram utilizados 
50g de gesso modificando a quantidade de água de acordo com a consistência 
requerida, 35mL para o de 70 e 50mL para o de 100. Já para os corpos de prova para a 
análise de difusão, foram utilizados 70g de gesso para cada corpo de prova, 49 mL de 
água para o de consistência de 70 e 70mL para o de 100. 
Os corpos foram feitos a partir da rápida mistura do gesso na água, com auxílio 
devasilhames de plástico e espátulas. Em seguida, a mistura foi vertida diretamente 
para no molde e eram necessárias pequenas batidas para eliminação do ar. 
6 
 
Para cada molde foram conformados 3 corpos de prova que, após 
endurecimento do gesso, foram desenformados. 
 
2.5) Relação entre altura x tempo de pega 
Nesse experimento foi utilizado o aparelho de Vicat para determinar os tempos 
de início e fim de pega que são definidos segundo a norma brasileira NBR 12128, onde 
o tempo de início de pega é o tempo decorrido a partir do momento que o gesso toma 
contato com a água e o momento que a agulha do aparelho de Vicat não mais penetra 
até o fundo da amostra, estacionando a 1 mm do fundo. Já o tempo de fim de pega é o 
tempo decorrido a partir do momento que o gesso entra em contato com a água até o 
instante em que a agulha não mais deixa impressão na superfície do gesso. 
O ensaio foi realizado em triplicata para as amostras de consistência 70 e em 
quadruplicata para a amostra de consistência 100, sendo que para cada consistência 
foram usadas massas diferentes de gesso porque para a consistência de 70 o molde 
não ficou completamente cheio. Para a amostra de consistência de 70 foram usados 
200g de gesso enquanto que para a amostra de consistência de 100 foram usados 
140g. 
Antes de iniciar o experimento, fixou-se o molde no azulejo da base com fita 
adesiva, passou-se um pouco de óleo no molde para facilitar a retirada do gesso ao 
final do experimento e por fim verificou-se e ajustou-se a escala do aparelho de Vicat 
para que essa estivesse zerada na altura do molde. Em seguida, o gesso foi pesado e 
no momento em que adicionou-se água, o cronômetro foi iniciado. 
Após ter sido homogeneizada, a mistura foi vertida no molde e iniciou-se o 
experimento, deixando a agulha penetrar no gesso inicialmente em intervalos de 1 
minuto e a partir do momento em que ela registra uma altura, em intervalos de 30 
minutos, anotando-se as alturas atingidas. Além disso, entre cada medida a agulha é 
limpa e a amostra movida para que as perfurações não ocorram no mesmo ponto, o 
que poderia ocasionar um erro e o aparelho é operado sempre pela mesma pessoa 
para manter a uniformidade das perfurações. 
 
2.6) Ensaio de absorção de água 
Essa análise tem como objetivo determinar a porcentagem de absorção de 
água para cada consistência de gesso. Para isso, adiciona-se água em um bécher que é 
aquecido em uma placa de aquecimento até que a água atinja a ebulição e pesam-se 
os corpos de prova numa balança de precisão, anotando-se suas respectivas massas. 
Os 6 corpos de prova são colocados no recipiente com água em ebulição e 
deixados lá por 2 horas, sem o aquecimento mantido e sempre cobertos pela água. 
Após as 2 horas, os corpos de prova são retirados do recipiente, retira-se o 
excesso de água da superfície com um pano úmido e então são pesados. 
O cálculo da porcentagem de absorção de água é feito utilizando-se a fórmula: 
 
 
7 
 
 
 
Onde: = massa do gesso úmido 
= massa do gesso seco 
 
2.7) Ensaio de difusão 
Essa análise tem como objetivo mostrar a influência da capilaridade na 
velocidade de retenção de água. 
O corpo de prova em forma de paralelepípedo é preso por uma garra acima de 
um recipiente com permanganato de potássio sem que ele toque a solução. O 
cronômetro é preparado e completa-se o nível de solução dentro do recipiente até que 
esta tangencie o corpo de prova. Nesse momento, inicia-se o cronômetro e a partir de 
então são tomadas medidas em 4, 9 e 14 minutos, marca-se o corpo de prova na altura 
alcançada pela água (que é um pouco acima da altura do permanganato de potássio) 
nas 4 faces. Terminado o procedimento, retira-se o corpo de prova da garra, e são 
feitas as medidas e médias de cada marcação. Esse mesmo procedimento é repetido 
para os 6 corpos de prova prismáticos. 
Para o cálculo da difusão da solução no gesso utiliza-se a equação abaixo e a 
partir de então é possível plotar o gráfico Dg versus tempo: 
 
 
 
Onde:Dg = difusão do gesso (cm2/s) 
h = altura da absorção medida no corpo-de-prova (cm) 
t = tempo da leitura (s) 
 
 
3. Resultados e Discussões 
3.1) Determinação da umidade e água de cristalização 
Para este experimento, mediu-se na balança analítica a massa do pesa-filtro 
utilizado (25,2818 g) e a massa inicial de gesso + pesa-filtro (37,9012 g), determinando-
se, portanto, a massa inicial de gesso: 
 
m0 = 37,9012 – 25,2818 = 12,6194 g 
 
 Com o objetivo de calcular a umidade, após a amostra ser deixada na estufa a 
40°C por duas horas, mediu-se a massa do pesa-filtro + gesso (37,8563 g). Logo, a 
massa de gesso após aquecimento é: 
 
mA = 37,8563 – 25,2818 = 12,5745 g 
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 Calculando a umidade da amostra: 
 
𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (%) = 
𝑚0 − 𝑚𝐴
𝑚0
× 100 = 
12,6194 − 12,5745
12,6194
× 100 = 0,356% 
 
É interessante notar que este ensaio a uma temperatura branda retirou a água 
retida fisicamente no gesso, mas não a água combinada ao sulfato de cálcio. 
 Para calcular o teor de cristalização em que se encontra o gesso, mediu-se a 
massa do pesa-filtro + gesso após aquecido em estufa a 230°C (37,3178 g). Assim, a 
massa de gesso após o aquecimento é: 
 
mB = 37,3178 – 25,2818 = 12,0360 g 
 
 Com este dado, a percentagem de água de cristalização no gesso pode ser 
calculada em relação à amostra seca: 
 
á𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜(%) =
𝑚𝐴 − 𝑚𝐵
𝑚𝐴
× 100 =
12,5745 − 12,0360
12,5745
× 10 = 4,28% 
 
Seguindo a tabela abaixo, pode-se determinar o teor de hidratação do gesso 
utilizado. 
Valor de n H2O (%) 
½ 6,21 
1 11,69 
2 20,94 
 
O valor de água de cristalização encontrado se aproxima mais do sulfato de 
cálcio hemi-hidratado (CaSO4.½H2O), indicando uma boa qualidade do gesso para esse 
parâmetro. Porém, como o valor é ainda menor que o tabelado, é possível que nem 
toda água cristalizada tenha saído, possivelmente devido ao tempo de aquecimento. 
 
3.2) Relação entre temperatura x tempo de pega 
 
 Para definir o tempo de pega pela temperatura, preparou-se o gesso em suas 
respectivas consistências e mediu-se a temperatura com o auxílio do termopar e do 
programa Logger Pro. Os resultados podem ser observados a seguir. 
9 
 
 
 
No primeiro ensaio da consistência 70, a temperatura máxima atingida foi de 
38,4°C aos 22 minutos. No segundo ensaio, a temperatura máxima foi de 38,5°C aos 
19,5 minutos. O tempo de pega, pela média, ficou definido em 20,75 minutos. 
 
 
10 
 
No primeiro ensaio da consistência 100, a temperatura máxima atingida foi de 
35,3°C em torno dos 24 minutos. No segundo ensaio, a temperatura máxima foi de 
35°C aos 18 minutos. O tempo de pega, pela média, ficou definido em 21 minutos. 
 Os resultados, apesar de a duplicata não possuir um valor satisfatoriamente 
compatível, indicam que a maior consistência possui maior tempo de pega, como 
esperado. A diferença, entretanto, não foi muito significativa. É importante lembrar 
dos erros sistemáticos e possíveis erros de procedimento (isolamento da caixa de 
isopor, mistura não devidamente homogeneizada, etc.) ao analisar esses resultados 
desviantes. 
 
3.3) Preparo dos corpos de prova 
Para a realização dos ensaios de absorção e de difusão, corpos de prova foram 
preparados, em formas de copo de café para os experimentos de adsorção, e em 
formas de prisma para as análises de difusão. Para cada um dos experimentos foram 
preparados seis corpos de prova, três com a consistência de 70% e três com a 
consistência de 100%. As peças de gesso podem ser observadas na figura abaixo. 
 
 
Figura 1: Foto dos corpos de prova 
3.4) Relação entre altura x tempo de pega 
Neste ensaio, para se determinar o tempo de pega, utilizou-se o aparelhode 
Vicat. O final da pega pode ser definido como o momento em que a altura medida no 
aparelho não varia mais devido à resistência oferecida pelo molde de gesso. 
 
11 
 
 
 
Para a consistência 100, a pega se deu início aos 7,5 minutos no primeiro ensaio 
e aos 8 minutos no segundo. Já o fim da pega, em ambos os casos, pôde ser observado 
aos 13,5 minutos. 
 
 
 
Para a consistência 70, a pega começou aos 6 minutos nos dois ensaios. O fim 
da pega, no primeiro ensaio, se deu aos 10,5 minutos e no segundo ensaio aos 10 
minutos. Logo, a média do tempo de pega é de 10,25 minutos. 
 Como esperado, o tempo de pega foi maior para a consistência de gesso maior. 
Isso se explica ao fato de maiores consistências serem feitas com mais água, 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Al
tu
ra
 (c
m
)
Tempo (min)
Relação entre altura e tempo de pega:
Consistência 100
1º Ensaio 2º Ensaio
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Al
tu
ra
 (c
m
)
Tempo (min)
Relação entre altura e tempo de pega:
Consistência 70
1º Ensaio 2º Ensaio
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resultando num maior tempo para evaporar o excesso e no aumento do espaço entre 
as partículas de gesso, o que faz a reação demorar mais para terminar. 
 
3.5) Ensaio de absorção de água 
 A partir das massas dos corpos de prova obtidas antes e depois do tempo 
permanecido no banho de água, calculou-se a absorção de água de cada corpo de 
prova utilizando-se a expressão a seguir: 
 
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 (%) = 
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 Ú𝑚𝑖𝑑𝑜 − 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑆𝑒𝑐𝑜
× 100 
 
 Os resultados estão apresentados nas tabelas abaixo: 
 
Consistência: 
70 % 
Copo 1 Copo 2 Copo 3 Média 
Absorção Média 
(%) 
Massa inicial 
(g) 
48,9 50,8 50,9 50,2 
47,2 
Massa final 
(g) 
71,9 74,6 75,2 73,9 
 
 Consistência: 
100% Copo1 Copo 2 Copo3 Média 
Absorção Média 
(%) 
Massa inicial 
(g) 
39,5 37,9 38,1 38,5 
73,1 
Massa final 
(g) 
69,1 65,1 65,8 66,7 
 
Como é possível observar nas tabelas acima, a absorção média de água foi 
maior para a consistência 100, apresentando um valor de 73,1 % enquanto a absorção 
média de água para a consistência 70 foi 47,2 %. 
 A capacidade do gesso de absorver água está diretamente relacionada com a 
presença de poros em sua estrutura. Quanto maior a porosidade do gesso, maior é o 
espaço livre entre as suas partículas e, com isso, maior é a capacidade da água de 
penetrar nestes espaços, o que reflete na porcentagem de absorção de água. 
 Dessa forma, quanto maior for a consistência do gesso, ou seja, quanto maior o 
teor de água utilizado na mistura gesso/água, maior vai ser a porosidade do gesso e, 
por consequência, a sua capacidade de absorver a água também será maior. 
3.6) Ensaio de difusão 
Iniciada a difusão da solução de permanganato de potássio no corpo-de-prova 
faz-se as marcações no tempo de 2, 4, 9 e 14 minutos (120, 240, 540 e 840 segundos, 
respectivamente) para o bloco de consistência de 100 % e 2, 4 e 9 minutos para o 
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bloco de consistência de 70 %. Um cronômetro foi utilizado para delimitar o tempo, 
iniciado assim que a solução entra em contato com o corpo de prova. Repete-se esse 
processo em 6 corpos de prova sendo três com grau de hidratação de 70 e três com 
grau de hidratação de 100. 
Vale ressaltar que o corpo de prova precisa ter sua base lisa, por isso os moldes 
em forma de prisma foram lixados antes do processo, além de estar alinhado para que 
a difusão de um lado não seja maior do que outro. Regula-se também a altura da 
solução para que o processo de difusão seja mantido continuamente adicionando-se 
mais solução de permanganato no pote de 50 ml. 
Cálculo da difusão no gesso : 
𝐷 =
ℎ2𝑥0,01
𝑡
 
Onde h – altura em cm média no tempo t em segundos 
Após o experimento, os resultados obtidos foram organizados em tabelas e um 
gráfico, que podem ser obervados a seguir: 
Consistência: 
70% 
Altura (cm) 
 
Tempo (s) Bloco 1 Bloco 2 Bloco 3 Média 
Difusão*104 
(cm2/s) 
120 2,6 2,75 2,7 2,7 6,0 
240 3,8 3,85 3,7 3,8 6,0 
540 5,6 5,7 5,3 5,5 5,7 
840 6,9 7,1 7 7,0 5,8 
 
Consistência: 
100% 
Altura (cm) 
 
Tempo (s) Bloco 1 Bloco 2 Bloco 3 Média 
Difusão*104 
(cm2/s) 
120 3,3 3,3 3,2 3,3 8,9 
240 4,2 4,7 4,3 4,4 8,1 
540 7 7,1 6,7 6,9 8,9 
 
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É sabido que a difusão dos corpos de prova de gesso depende da porosidade 
que está relacionada à consistência desse gesso, pois essa água evapora após a 
solidificação do mesmo deixando pequenos poros, logo, quanto maior a quantidade de 
água maior a quantidade de poros, com isso notamos que para os corpos de prova 
com consistência de 70 que possui menor quantidade de água a difusão é menor do 
que para um corpo com consistência de 100, que é exatamente o que os dados 
experimentais mostram. 
 
 
4. Conclusão 
O gesso é um material que possui inúmeras aplicações e é largamente usado na 
área de construção civil, medicina, odontologia, dentre outras. 
A trabalhabilidade do gesso é uma característica muito importante de estudo, 
sendo esta característica em função do tempo de pega do gesso, por isso o principal 
objetivo dos experimentos realizados foi avaliar o tempo de pega. 
Foi possível concluir, a partir dos resultados obtidos nas avaliações do tempo 
de pega, que quanto maior a consistência, maior o tempo de pega, indicando maior 
trabalhabilidade ao corpo de maior consistência, mas ao mesmo tempo uma menor 
resistência. Assim, a escolha da consistência ideal da mistura de água com gesso é feita 
de acordo com a sua aplicação. 
Também foi analisada a influência da consistência na absorção de água e 
difusão nos corpos de prova. Sabe-se que a difusão da solução nos corpos de prova de 
gesso é em função da porosidade dada em relação à consistência desse gesso. Essa 
consistência é determinada pela quantidade de água com que o corpo de prova é feito, 
já que a água evapora após a cristalização do mesmo, deixando pequenos poros, sendo 
que quanto maior a quantidade de água, maior a quantidade de poros, justificando a 
menor difusão obtida nos corpos de prova com consistência de 70 se comparado ao 
corpo de prova com consistência de 100, pois a relação da mistura gesso/água deste 
último é maior. 
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
0 200 400 600 800 1000
D
if
u
sã
o
*1
0
^4
 (
cm
^2
/s
)
Tempo (s)
Difusão x Tempo
Bloco 70% Bloco 100%
15 
 
A partir do ensaio de absorção foi possível concluir a mesma afirmação do 
ensaio de difusão, ou seja, que quanto maior a porosidade do gesso, mais espaço há 
entre as suas partículas, favorecendo a penetração da água nestes espaços, 
aumentando a absorção do corpo de prova, então quanto maior for a consistência do 
gesso, mais água se utiliza e maior sua porosidade se torna. 
 
 
5. Bibliografia 
 Apostila de Processos Inorgânicos Experimental – Roteiro de Aulas Práticas 
da UFRJ – Ano 2017/1; 
 Anotações feitas durante as aulas ministradas pela professora Leila Resnik – 
Ano 2017/1.