microestrutura_do_concreto
25 pág.

microestrutura_do_concreto


DisciplinaMateriais de Construção I4.707 materiais53.397 seguidores
Pré-visualização6 páginas
hexagonais 
superpostas e a etringita, que cristaliza no início da pega na forma de agulhas. A 
porosidade total da pasta de cimento Portland fica entre 25 e 30% em volume para uma 
relação água / cimento de 0,5. Esta porosidade é decomposta em dois tipos de cavidades 
ou vazios: poros entre os cristais C-S-H, de alguns nanometros de comprimento, poros 
capilares entre os compostos hidratados, bolhas e fissuras, com tamanho variando entre 
100 nm e alguns mm (MORANVILLE-REGOURD, 1992). 
 
 5
 
1: C-S-H 
2: Ca(OH)2 ou (C-H) 
3: Vazio Capilar 
Figura 2 \u2013 Microestrutura do concreto (MORANVILLE (1992)) 
 
A matriz é constituída pela zona de transição entre agregado e pasta e na pasta de 
cimento propriamente dita. 
 
De maneira a caracterizar a argamassa que preenche os vazios entre o agregado graúdo, 
caracterizaremos em primeiro lugar o cimento Portland, discorrendo sobre seus 
constituintes anidros, seu processo de hidratação e sobre os elementos gerados através 
da sua reação de hidratação. Em seguida discorreremos sobre os vazios sempre 
presentes na pasta de cimento endurecida e finalmente identificaremos as diferenças 
entre a pasta de cimento que fica na zona de transição da que não está em contato 
próximo com o agregado. 
 
 
2.2.1 Cimento Portland 
 
O cimento tipo Portland é o aglomerante mais utilizado na produção do concreto. 
 
O cimento tipo Portland é um aglomerante hidráulico obtido da moagem do clínquer ao 
qual é adicionado gipsita (CaSO4). O clínquer é obtido do aquecimento a altas 
temperaturas de uma mistura de calcário e argila. Desta forma o cimento Portland é 
formado essencialmente por compostos que possuem cálcio e sílica em sua composição. 
Outros minerais surgem como impurezas. 
 
 
2.2.1.1 Composição Química 
 
Os principais constituintes do cimento Portland são os silicatos de cálcio: C3S (silicato 
tricálcico \u2013 3CaO . SiO 2) e C2S (silicato dicálcico \u2013 2CaO . SiO 2); os aluminatos de 
cálcio: C3A (aluminato tricálcico \u2013 3CaO . Al2O3) e o C4AF (ferroaluminato de cálcio \u2013 
4CaO . Al2O3 . Fe2O3) e a gipsita adicionada para inibir a tendência à pega instantânea 
ocasionada grande reatividade do C3A. 
 
 6
As estruturas cristalinas do cimento Portland apresentam grandes vazios estruturais que 
são responsáveis pela alta energia e reatividade dos cimentos. Os cimentos apresentam 
também impurezas (magnésio, sódio, potássio e sílica) na estrutura cristalina 
(MEHTA e MONTEIRO, 1994). 
 
Nos cimentos comerciais aparecem sempre como impurezas o óxido de magnésio 
(MgO) proveniente do dolomito que aparece como impureza nas rochas calcárias e o 
óxido de cálcio (quase inexistente nos cimentos modernos). O teor de periclásio (forma 
cristalina do óxido de magnésio) deve ser restringido, pois sua hidratação é uma reação 
lenta e expansiva. 
 
Outras impurezas que sempre aparecem são os compostos alcalinos (sódio e potássio) 
provenientes da argila ou do carvão e que podem reagir com o agregado (reações álcali-
agregado); e os sulfatos provenientes do combustível e que influenciam as reações 
iniciais de hidratação. 
 
Como já foi dito, ao clínquer finamente moído é adicionada uma pequena quantidade 
(em torno de 5%) de sulfato na forma de gipsita (CaSO4 . 2H2O) ou gesso de paris 
(CaSO4 . ½ H2O) para inibir a pega instantânea do clínquer. 
 
Dependendo da finalidade do cimento, são adotados limites diferenciados para seus 
componentes básicos (C3S, C2S, C3A e C4AF) e limites máximos para as impurezas. 
Definem-se ainda adições ao cimento. Desta forma surgem cimentos com diferentes 
características de resistência a ataques químicos e evolução da resistência à compressão. 
 
A tabela abaixo apresenta a proporção genérica dos componentes químicos do cimento 
Portland. 
 
Teor de óxidos (%) Teor de compósitos (%) 
CaO 63,0 C3S 54-1 (45-60)* 
SiO2 20,0 C2S 16-6 (45-60)* 
Al2O3 6,0 C3A 10-8 (6-12)* 
Fe2O3 3,0 C4AF 9-1 (6-8)* 
MgO 1,5 
SO3 2,0 
K20 
Na2O 
1,0 
Outros 1,0 
Perdas na ignição 2,0 
Resíduos insolúveis 0,5 
(*) MEHTA E MONTEIRO (1994) 
 
Tabela 4 \u2013 Composição típica de um cimento Portland (NEVILLE, 1988) 
 
 
2.2.1.2 Hidratação do Cimento Portland 
 
O mecanismo de hidratação é constituído por um processo de dissolução-precipitação 
nas primeiras fases seguido de um processo topoquímico (MEHTA e MONTEIRO, 
1994). 
 7
 
O enrijecimento da pasta é caracterizado pela hidratação dos aluminatos e a evolução 
da resistência (endurecimento) é realizada pelos silicatos. 
 
 
a) Hidratação dos Aluminatos 
 
A reação do C3A com água é imediata e por isto há a necessidade da adição de sulfato 
para retardar a reação. A hidratação dos aluminatos na presença de sulfato resulta na 
etringita (C6AS3H32) que assumem formas aciculares e em monossulfatos hidratados 
com a forma placas hexagonais delgadas. 
 
 
Figura 3 \u2013 Micrografia eletrônica de varredura de cristais hexagonais típicos de monossulfato 
hidratado e cristais aciculares de etringita formados pela mistura de soluções de aluminato de 
cálcio e de sulfato de cálcio (MEHTA e MONTEIRO, 1994) 
 
A formação das agulhas de etringita começa minutos após o início da hidratação, sendo 
responsáveis pelo fenômeno da pega e desenvolvimento da resistência inicial. Após 
alguns dias, dependendo da proporção alumina-sulfato do cimento Portland, a etringita 
pode tornar-se instável e decompor-se para formar o monossulfato hidratado, que é uma 
forma mais estável (MEHTA e MONTEIRO, 1994). 
 
O processo de hidratação do C4AF, pelo fato deste designar genericamente uma série de 
compostos, é de difícil caracterização e tem pouca influência na pasta endurecida. 
Segundo MEHTA e MONTEIRO (1994) seus compostos resultantes são 
estruturalmente similares aos formados a partir do C3A. 
 
 
 
 
 
 
 8
b) Hidratação dos Silicatos 
 
A hidratação dos silicatos se dá algumas horas após o início da hidratação do cimento. 
A hidração do C3S e do C2S origina silicatos de cálcio hidratados que possuem 
composição química muito variada e são representados genericamente por C-S-H e 
hidróxido de cálcio Ca(OH)2, compostos estes que preenchem o espaço ocupado pela 
água e pelas partículas do cimento em dissolução. 
 
Os cristais de C-S-H formados são pequenos e fibrilares e o Ca(OH)2 forma grandes 
cristais prismáticos (MEHTA e MONTEIRO, 1994). 
 
Cálculos estequiométricos determinaram que a reação de hidratação do C3S resulta em 
61% de C3S2H3 e 39% de Ca(OH)2 e a do C2S em 82% de C3S2H3 e 18% de Ca(OH)2. O 
C3S precisa de 24% de água para hidratar e o C2S apenas 21%. As reações de hidratação 
aproximadas podem ser escritas como (NEVILLE, 1988): 
 
2C3S + 6H20 ® C-S-H + 3 Ca(OH)2 
 
2C2S + 4H20 ® C-S-H + Ca(OH)2 
 
Como o C-S-H é o principal responsável pela resistência da pasta endurecida e que uma 
maior quantidade de Ca(OH)2 diminui a resistência do concreto a ataques de ácidos e de 
sulfatos, verifica-se que um cimento com maior teor de C3S resulta em um concreto 
mais suscetível ao ataque químico e com menor resistência mecânica. Entretanto, o C3S 
hidrata mais rapidamente e é responsável por desenvolver a resistência do concreto nas 
primeiras etapas, sendo que a gipsita aumenta a velocidade de hidratação do C3S. 
 
 
2.2.1.3 Compostos Resultantes da Hidratação do Cimento 
 
Conforme visto no tópico anterior, a hidratação do cimento resulta em três elementos 
principais, que caracterizam a pasta de cimento endurecida: 
 
§ C-S-H: que representa, segundo MEHTA e MONTEIRO (1994), 50 a 60% do 
volume de sólidos em uma pasta de cimento Portland completamente hidratada. São 
estes compostos os responsáveis pela resistência da pasta a esforços mecânicos. Sua 
a morfologia das placas varia de fibras pouco cristalinas a uma malha reticulada 
(MONTEIRO, 1985) (DAL MOLIN, 1995); 
 
 9
 
Figura 4 \u2013 Micrografia
Maryanna
Maryanna fez um comentário
Alguem sabe informar o ano deste trabalho? preciso para citar no meu trabalho.
0 aprovações
Paulo
Paulo fez um comentário
humberto, bom material! Poderia me enviar? paulovlg@hotmail.com Obrigado!
0 aprovações
Carregar mais