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Prof. Devanil Borges UNIDADE II Materiais de Construção Civil Definição São produtos empregados na construção civil para fixar ou aglomerar materiais entre si. Em geral são pulverulentos e, quando misturados à água, têm capacidade de aglutinar e formar suspensões coloidais, endurecendo por simples secagem e/ou em consequência de reações químicas, aderindo à superfície com as quais foram postos em contato. Aglomerantes Definição São exemplos de aglomerantes: Cimento; Gesso; Cal; Betume etc; São utilizados na obtenção de pastas, argamassas e concretos. Agregados: classificação O cimento Portland pode ser definido como sendo um aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer. O clínquer consiste essencialmente de silicatos de cálcio, usualmente com uma ou mais formas de sulfato de cálcio como produto de adição. A presença de Al2O3, Fe2O3, MgO e álcalis na mistura de matérias-primas ajudam na formação de silicatos de cálcio a temperaturas mais baixas. Cimento: definição Quando esses compostos não estão presentes em quantidades suficientes nas matérias-primas, são propositalmente incorporados à mistura por adição de materiais secundários como a bauxita e o minério de ferro. Como resultado, o produto final também contém aluminatos e ferroaluminatos de cálcio. Cimento As matérias-primas utilizadas na fabricação do cimento Portland devem conter Cálcio (Ca), Silício (Si), Alumínio (Al) e Ferro (Fe), estes elementos químicos, combinados, produzem compostos hidráulicos ativos (NEVILLE, 2013). Pedra calcária – CaO (cal) + CO2 (gás carbônico): o calcário é um dos minerais mais abundantes na crosta terrestre. É composto predominantemente por carbonato de cálcio e por carbonatos de cálcio mais carbonatos de magnésio. Estes podem ser calcíticos, dolomíticos ou magnesianos dependendo das concentrações de cálcio e magnésio presentes na sua composição. Cimento: matéria-prima Argila – SiO2 (sílica) + Al2O3 (alumina) + Fe2O3 (óxido de ferro) + impurezas (magnésio, álcalis e outros óxidos): as argilas são rochas constituídas de um certo número de minerais em proporções variáveis. Os minerais argilosos são essencialmente silicatos de alumínio hidratados. Em algumas argilas, o alumínio é substituído parcialmente pelo ferro, podendo conter elementos alcalinos e alcalinos-terrosos. Cimento: matéria-prima Gipsita (gesso): é o sulfato de cálcio que tem como finalidade controlar o tempo de pega (endurecimento) do cimento após a adição de água. Minério de ferro: o mais comumente usado é a hematita (Fe2O3) por ser o mineral de ferro mais abundante e importante comercialmente. Vale salientar que a cal, a sílica, a alumina e o óxido de ferro constituem cerca de 95 a 96 % do total na análise de óxidos, tornando-se os componentes essenciais do cimento Portland. Cimento: Matéria-prima Assinale a alternativa que não é um exemplo de aglomerante: a) Cimento. b) Gesso. c) Cal. d) Betume. e) Nenhuma das alternativas anteriores. Interatividade Assinale a alternativa que não é um exemplo de aglomerante: a) Cimento. b) Gesso. c) Cal. d) Betume. e) Nenhuma das alternativas anteriores. Resposta Cimento: Fabricação Fonte: Livro-texto. Figura – Sequência da fabricação do cimento Fluxograma da fabricação do Cimento Portland Cimento: Fabricação Cálcários Carbonato de cálcio Argilas Silicatos hidratados de Fe e AI Alto forno 1450ºC Clínquer Compostos Anidros Clínquer Cimento Portanld Gesso Principais CP normalizados no mercado: CP I – Cimento Portland comum. CP II– Cimento Portland composto. CP III – Cimento Portland de alto-forno. CP IV – Cimento Portland Pozolânico. CP V–ARI – Cimento Portland de alta resistência inicial. Cimento: Classificação do Cimento Portland Classificação do Cimento Portland quanto a sua composição Cimento: Classificação do Cimento Portland Fonte: Adaptado de Livro-texto. Composição dos cimentos Portland ABCP Cimento Portland (ABNT) Tipo Clínquer + Gesso (%) Escória siderúrgica (%) Material pozolânico (%) Calcário (%) CP I Comum 100 - - - CP I – S Comum 95-99 1-5 1-5 1-5 CP II – E Composto 56-94 6-34 - 0-10 CP II – Z Composto 76-94 - 6-14 0-10 CP II – F Composto 90-94 - - 6-10 CP III Alto-forno 25-65 35-70 - 0-5 CP IV Pozolânico 45-85 - 15-50 0-5 CP V – ARI Alta resistência inicial 95-100 - - 0-5 Hoje o cimento portland é normalizado, citaremos alguns tipos no mercado: CP I – Cimento portland comum. CP I-S – Cimento portland comum com adição. CP II-E– Cimento portland composto com escória. CP II-Z – Cimento portland composto com pozolana. CP II-F – Cimento portland composto com fíler. CP III – Cimento portland de alto-forno. CP IV – Cimento portland Pozolânico. CP V-ARI – Cimento portland de alta resistência inicial. RS – Cimento Portland Resistente a Sulfatos. BC – Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação. CPB – Cimento Portland Branco. Cimento: Classificação do Cimento Portland A substância que deve ser misturada ao clínquer durante a fabricação do cimento portland que tem a função de regularizar a pega do cimento é: a) Cal hidratada. b) Escória. c) Pozolana. d) Gesso. e) Nenhuma das alternativas anteriores. Interatividade A substância que deve ser misturada ao clínquer durante a fabricação do cimento portland que tem a função de regularizar a pega do cimento é: a) Cal hidratada. b) Escória. c) Pozolana. d) Gesso. e) Nenhuma das alternativas anteriores. Resposta 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. 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). A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732. Cimento: Indicações e Norma 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. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578. Cimento: Indicações e Norma Cimento portland composto com pozolana (CP II-Z) O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6% a 14% em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578. Cimento: Indicações e Norma 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. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578. Cimento: Indicações e Norma 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. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5735. Cimento: Indicações e Norma Cimento portlandPozolânico (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 a longo prazo. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5736. Cimento: Indicações e Norma 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. Armado. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5733. Cimento: Indicações e Norma Propriedades e aplicações do cimentos Portland Propriedades dos cimentos Portland ABCP Cimento: Propriedades e Aplicações Influência Tipo de Cimento Comum e Composto De Alto Forno Pozolânico De Alta Resistênc ia Inicial De Moderada Resistência aos Sulfatos Branco Estrutural Resistência à Compressão Padrão Menor nos primeiros dias e maior no final da cura Menor nos primeiros dias e maior no final da cura Muito maior nos primeiros dias Padrão Padrão Calor Gerado na Reação do Cimento com a Água Padrão Menor Menor Maior Padrão Maior Impermeabilidade Padrão Maior Maior Padrão Padrão Padrão Resistência aos Agentes Agressivos (água do mar e de esgotos) Padrão Maior Maior Menor Maior Menor Durabilidade Padrão Maior Maior Padrão Maior Padrão O cimento portland de alta resistência inicial indicado para obras onde se exija uma desforma rápida e em reparos é o: a) CP – I. b) CP – II. c) CP – III. d) CP – IV. e) CP – V. Interatividade O cimento portland de alta resistência inicial indicado para obras onde se exija uma desforma rápida e em reparos é o: a) CP – I. b) CP – II. c) CP – III. d) CP – IV. e) CP – V. Resposta O concreto é um material de construção composto proveniente da mistura em proporção adequada que venha a formar uma massa compacta, de consistência plástica e que endurecerá com o tempo. É formado por aglomerantes (cimento), agregados (miúdo e graúdo), água e adições (concreto especial). A figura a seguir mostra os componentes de um concreto comum. Concretos: Definição Fonte: Livro-texto. Figura – Componentes de concreto comum Depois de endurecer, o concreto apresenta boa resistência à compressão e baixa resistência à tração e comportamento frágil, isto é, rompe com pequenas deformações. Na maior parte das aplicações estruturais, para melhorar as características do concreto, ele é usado junto com outros materiais. Na tabela a seguir podemos ver os componentes para formar os vários tipos de concreto. Concretos: Caracteristicas Fonte: Pinheiro (2007, p. 3). Método ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) Tipo (CP I, CP II, CP III, CP IV, CPV ARI RS); Massa específica (2700 a 3100 kg/m3); Resistência aos 28 dias. Determinação do cimento para dosagem do concreto (Cc): CC = Ca a/c Em que: Ca = consumo de água a/c = relação água/cimento Cc = consumo de cimento em kg/m3 Concretos: Dosagem Agregados: dosagem – graúdo (método ABCP) Determinação do consumo de agregado graúdo (Cb): Cb = Vb x 0 Em que: Cb = consumo de agregado graúdo expressa kg/m3 Vb = volume de brita expressa em m3 0 = massa unitária compactada do agregado graúdo. Sabendo o módulo de finura (Mf) e a dimensão máxima (Dm), tira-se o volume do agregado graúdo (Vb). Concretos: Dosagem Para finalmente determinar o consumo de agregado miúdo, multiplique o volume de miúdo (Vm) pela massa específica da areia m, conforme a equação a seguir: Cm = Vm x m Em que: Vm = volume de agregado miúdo em m 3. m = massa específica do agregado miúdo kg/m 3. Cm = consumo de agregado miúdo em kg/m3. Concretos: Dosagem Agregados: dosagem – miúdo (método ABCP) Determinação do consumo do agregado miúdo (Cm): Vm = 1 − Cc γC + Cb γb + Ca γa Em que: Vm = volume de agregado miúdo em m 3. Cc = consumo de cimento em kg/m 3. Cb = consumo de agregado graúdo em kg/m 3. Ca = consumo de água em kg/m 3. c = massa específica do cimento. b = massa específica do agregado graúdo. a = massa específica da água. Concretos: Dosagem Determinação do Fc Conhecendo a resistência característica do concreto (fck) e o desvio padrão (Sd), tira-se resistência à compressão na idade de 28 dias, tem-se a equação: Fc28 = fck + 1,65 x Sd Em que: Fc28 = resistência à compressão na idade de 28 dias fck = resistência característica do concreto Sd é o desvio padrão que depende da condição específica da obra. Se não for conhecido, poderão ser fixados em função do tipo e condições de controle a serem empregados. Concretos: Dosagem Quando houver assistência de profissional legalmente habilitado, especializado em tecnologia do concreto, todos os materiais forem medidos em peso e houver medidor de água, corrigindo-se as quantidades de agregados miúdos e de água em função de determinações frequentes e precisas do teor de umidade dos agregados, e houver garantia de manutenção no decorrer da obra, da homogeneidade dos materiais a serem empregados: Sd = 4,0 MPa, concreto classe C 10 a C 80. Fc28 = fck + 1,65 x Sd Concretos: Dosagem Quando houver assistência de profissional legalmente habilitado, especializado em tecnologia do concreto, o cimento for medido em peso e os agregados em volume, e houver medidor de água, com correção do volume do agregado miúdo e da quantidade de água em função de determinações frequentes e precisas do teor de umidade dos agregados: Sd = 5,5 MPa, concreto classe C 10 a C 25. Fc28 = fck + 1,65 x Sd Concretos: Dosagem Quando o cimento for medido em peso e os agregados em volume e houver medidor de água, corrigindo-se a quantidade de água em função da umidade dos agregados simplesmente estimada: Sd = 7,0 MPa concreto classe C 10 a C 15. Fc28 = fck + 1,65 x Sd Concretos: Dosagem Determinação do fator água/cimento A escolha do fator água/cimento é função da curva de Abrams de cimento. Conhecendo a resistência do cimento (28º dia) e a resistência do concreto, tira-se a relação água/cimento, a partir do cruzamento da linha de resistência do cimento aos 28 dia em Mpa, e assim sendo podemos obter valores da relação água/cimento bem como vice-versa. Concretos: Dosagem Determinação do fator água/cimento Concretos: Dosagem Fonte: Livro-texto. Figura – Curva de Abrams Na execução dessa obra, se o profissional especializado em tecnologia do concreto for iniciante, medir o cimento e os agregados em volume, e sem controle da umidade, verifica-se que o fcj é aproximadamente de: Considere os seguintes dados especificados no projeto de uma obra: resistência de dosagem do concreto: fcj = fck + 1,65 x Sd, onde Sd = desvio padrão, fck = 250 kgf/cm2. a) 250,00. b) 316,00. c) 340,75. d) 365,50. e) 412,50. Interatividade Na execuçãodessa obra, se o profissional especializado em tecnologia do concreto, for iniciante, medir o cimento e os agregados em volume, e sem controle da umidade, verifica-se que o fcj é aproximadamente de: Considere os seguintes dados especificados no projeto de uma obra: resistência de dosagem do concreto: fcj = fck + 1,65 x Sd, onde Sd = desvio padrão, fck = 250 kgf/cm2. a) 250,00. b) 316,00. c) 340,75. d) 365,50. e) 412,50. Resposta fcj = fck + 1,65 x Sd fcj = 250 + 1,65 x 70 fcj = 250 + 115,5 fcj = 365,50 kgf/cm2 ATÉ A PRÓXIMA!