1 - Concreto (materias primas)

CONCRETO

Engo Rubens CurtiSupervisor de Concreto

Engo Rubens CurtiSupervisor de ConcretoRecife - Outubro de 2006

2Curso Tecnologia Básica do Concreto

O QUE É CONCRETO

Mistura em proporções pré-fixadas de um aglutinante (cimento) com água e um agregado

constituído de areia e pedra, de sorte que venha a formar uma massa compacta, de consistência

plástica, e que endurece com o tempo.

IMPORTÂNCIA

Consumo de Concreto

11.000 kg/habitante

2.700 kg/habitante

O concreto é o segundo produtomais consumido pela humanidade

IMPORTÂNCIA

Participação no custo da estrutura

20 a 30%Concr eto

AçoFôr mas

Cimbr amentoMovimentação eEquipamentos

Mater ial

Mão de obr a0%

Concretos usuais (fck)

55,12%

25,79%

55,40%48,22% 41,92% 37,58% 34,42%

51,37% 45,40%33,20%

46,93% 51,11% 45,57%29,09%

23,38%67,61%

18,85% 31,68%

12,15%11,59%

50,02%

37,30%41,68%

54,87%35,65%

18,90%41,22%

57,53%

19,19%3,05%

21,32% 15,77%

44,14%44,68%

13,61% 9,99% 9,56% 3,44% 13,54%25,65%

12,08% 11,60%2,31% 3,55% 4,43% 4,32% 1,81% 6,15% 1,95% 1,35% 3,36% 8,49% 3,88% 4,34% 1,13% 1,78%

São P

rão P

Curitib

sília

Belo H

orizonte

Vitória

ianóp

olisCam

Cidades (Cálculo)

15 a 25

25 a 30

fck’s USUAIS NO BRASIL

Dados ABESC - 2005

Porto A

Recife

MATERIAIS CONSTITUINTES

ou a “receita do bolo”

1:2:3:0,5 (c:a:b:a/c)

agregados

cimento água areia britaaglomerante

argamassa

concreto

aditivo(opcional)

agregados

concreto

aditivocimento água areia britaaglomerante

argamassa

(opcional)

CIMENTO

Aglomerante hidráulico constituído de óxidos (cálcio, silício, ferro e alumínio) que em contato com a água tem a capacidade de endurecer.

CimentoCimento: palavra origin: palavra origináária do Latim ria do Latim CaementumCaementum, , que significa que significa uniãounião

Cimento Portland

Histórico / Generalidades

Fabricação / Constituintes

Tipos / Normalização

Algumas questões relevantes

Aplicações

Histórico Mundial

Gregos e RomanosPioneiros na utilização do cimento

CimentoCal + Cinzas vulcânicas

ObrasPanteão, Coliseu, Basílica de Constantino

Histórico Mundial

Smeaton (1756)Reconstrução do Farol de Eddystone (Inglaterra)

Conhecimento 2 partes de cal extinta +da Época 1 parte de pozolana

Conhecimento 1 Cal impura + 1 pozolanaAplicado

Histórico Mundial

Parker (1796):1º Cimento hidráulico comercial cimento romano

Nódulos de calcários com argila queimados a alta temperatura (vitrificação) e moídos

5 partes de pó + 2 partes de águaEndurecimento: 10 a 20 minutos

Histórico Mundial

1824Patente do Cimento Portland

Similar a rocha calcária de Portland / Inglaterra

Joseph AspdinCALCÁRIO + ARGILA

(Calcinados)

Histórico Mundial

Apesar do desenvolvimento tecnológico, o princípio básico de fabricação permaneceu o mesmo

Histórico no Brasil

1888 -1918 → Primeira Iniciativa

Fazenda Santo Antonio, Estação Rodovalhoda extinta E. F. SOROCABANA

1892Ilha do Tiriri (PB)

Somente 3 meses de operação

1912 – 1924Primeira iniciativa estatal

Cachoeira do Itapemirim / ES

19261ª Produção efetiva de cimento brasileiro: Cia. Brasileira de Cimento Portland Perus

Consumo de 410.000 t /ano 100% Importado

5 Fábricas Importação: 5%

Panorama Brasileiro de Cimento

Fábricas no Brasil58 unidades industriais

PRODUÇÃO 2005

36,6 milhões

toneladas

Fabricantes do mercado nacional em 2004

58TOTAL1Ciplan101Itambé91Soeicom84Cimento e Participações75Camargo Corrêa66Lafarge55Holcim48Cimpor3

10João Santos217Votorantim1

FábricasGrupos Industriais

FONTE: SNIC

10 Grupos Cimenteiros

CIMENTO E PARTICIPAÇÕES

HOLCIM8,8%

CIMPOR10,0%

JOÃO SANTOS12,3%

VOTORANTIM41,5%

LAFARGE6,7%

SOEICOM2,9%ITAMBÉ

CAMARGO CORRÊA7,9%

CIPLAN2,3%

Produção por grupos industriais em 2005

FONTE: SNIC

1,3Ciplan

0,9Itambé

1,5Cimento e Participações

1,2Soeicom

2,9Holcim

5,0João Santos

14,7Votorantim

36,6TOTAL

2,5Lafarge

3,0Camargo Corrêa

3,6Cimpor

ProduçãoGrupos Industriais

2 2 23 3 3 3 3

4 4 4 5 5 5 6 6 6 68 8 9

2119 20

25 25 25 26 2627

24 25 25

3840 40 39

3434,436,9

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 00

PlanoCollor

PlanoCruzado

“Anos JK”

“Milagre Brasileiro”“Década Perdida”

PlanoReal

12,5%aa

Consumo Brasileiro de Cimento(em milhões de toneladas)

FONTE: SNIC

Consumo Brasileiro de Cimento(em milhões de toneladas)

60 65 70 75 80 85 90 95 2001 2005

Histórico 1983 - 2005

(em milhões de t)

Mercado de Cimento no Brasil

Consumo regional em 2005

CENTROCENTRO--OESTEOESTE

NORDESTENORDESTE

NORTENORTE

SUDESTESUDESTE

SULSUL

FONTE: SNIC

Mercado de Cimento

Aplicações do cimento

Aplicação100%

Infra-Estrutura18,1%

Edificação81,8%

Agropecuária0,1%

FONTE: ABCP

Mercado de Cimento

Perfil de Consumo do Cimento

FONTE: SNIC

Consumo decimento

Consumidorindustrial

Consumidorfinal

CONSTRUTORAS/EMPREITEIRAS 14,7%EMPRESAS PRIVADAS 7,7%ÓRGÂOS PÚBLICOS 2,8%PREFEITURAS 3,0%COOPERATIVAS/MUTIRÕES 0,9%

CONCRETEIRAS 13,3%ARTEFATOS 6,8%PRÉ-MOLDADOS 4,5%FIBROCIMENTO 2,4%ARGAMASSAS 1,4%

PEQUENO CONS. INDIVIDUAL 27,3%

PEDREIROS/PEQ.EMPREITEIROS 15,2%42,5%

134,495,0 72,4 55,8 46,6 46,1 45,4 41,3 34,0 36,7 35,0 34,4

China India USA Japão Coreia doSul

Espanha Itália Rússia Turquia Indonésia Tailândia México Brasil

Produção (Mt)

Panorama Mundial de Cimento

Maiores produtores em 2004

36,7 (1,7%)Tailândia

37,9 (1,8%)Indonésia

35,0 (1,6%)México

34,4 (1,6%)Brasil

45,4 (2,1%)Rússia

95,0 (4,5%)USA

2115,1Produção mundial

41,3 (1,9%)Turquia

46,1 (2,1%)Itália

46,6 (2,2%)Espanha

55,8 (2,6%)Coréia do Sul

72,4 (3,4%)Japão

134,4 (6,3%)India

930,0 (43,9%)China

Produção de cimento(Mt /ano)País

1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9° 10° 11° 12° 13°

Panorama Mundial de Cimento

Brasil (2004) ~191 kg / habBrasil (2004) 34,4 milhões t

0 250 500 750 1000 1250 1500

PortugalCingapura

Espanha

ChinaAlemanha

Japão

FrançaBrasil

Consumo Per-Capita

Coréia do Sul

Etapas de Fabricação doCimento Portland

Cimento Portland: Definição

Aglomerante hidráulico constituído de uma mistura de CLÍNQUER PORTLAND e GESSO

Cimento Portland: Esquema de Fabricação

GRANELEIRO

Pré-aquecedor

Depósito deMix Combustíveis

Depósito de Clínquer

Clínquer

Escória oupozolanaMoinho de Cimento

SeparadorSilos de Cimento

Carvão/Coque/óleo

Moinho de Carvão

Homogeneização

Calcário

Moinho de CruArgila

Calcário

Ensacamento

Britador

Depósito

A oferta dos diversos tipos de cimento varia em função do número de silos e da disponibilidade de matéria-prima, da característica do mercado regional... Em geral a fábrica oferece 2 a 3 tipos.

Jazida de Calcário (subterrânea)

Principal matéria-prima na fabricação do cimento

Jazida de Calcário (céu aberto)

Principal matéria-prima na fabricação do cimento

Extração de Calcário

O desmonte do calcário na jazida é feito com explosivos

Transporte

O material resultante é transportado em caminhões “fora-de-estrada” até a instalação de britagem

Calcário antes do Britador

Britagem

Na britagem, o calcário é reduzido a dimensões adequadas ao processamento industrial

Moagem do Calcário

Silos de Homogeneização

A mistura de calcário com argila (farinha crua)é enviada aos silos de homogeneização

Forno Rotativo

No forno, a uma temperatura próxima a 1450oC, o materialtransforma-se em pelotas escuras - o clínquer.

Clínquer Interior do forno

Formação do Clínquer

C4AFLíquido

Minerais de argila

FORNO ROTATIVO COM PRFORNO ROTATIVO COM PRÉÉ--AQUECEDOR AQUECEDOR

Pré-aquecedor< 1 min

Zona de calcinação

28 min

Zona de transicão

Zona de queima10 min

Zona de resfriamento2 min 1400

12001000

600400200

C4AFC2(A,F)C12A7 C3A

Cr LíquidoBelita

Cal livre

T [ ºº C

[min][min]45403530252015105Tempo deTempo deresidênciaresidência

α quartzo β quartzoRel

ela çç

ãoãode

Comprimento do forno/diâmetro do forno ..... aproximadamente 14/1Dimensões do forno para 2.500 t/d ................. 4.8 x 67 a 5.0 x 74mVelocidade........................................................... aprox. 2 rpmSegundo sistema de queima ............................ nenhumDescarbonatação ............................................... aproximadamente 40%

Pré-aquecedor< 1 min

Zona decalcinação

Zona de transicão

15 min

Zona de resfriamento

1450ºC

C3AC4AF

Líquido

C3AC4AF

C2(A,F)C12A7

Belita

Cal livre

252015H2O

Minerais de argilaβ quartzo

T [ ºº

FORNO ROTATIVO COM PRÉ-AQUECEDOR E PRÉ-CALCINADOR

[min][min]105

Tempo de Tempo de residênciaresidência

α quartzoRel

ela çç

ãoãode

Pré-aquecedor

Zona decalcinação

Zona de transicão

15 min

Zona de resfriamento

1450ºC

C3AC4AF

Líquido

C3AC4AFC2(A,F)C12A7

Belita

Cal livre

252015H2O

Minerais de argila

Comprimento/diâmetro do forno ......... aproximadamente 14/1Dimensões do forno (2500 t/d).............. 4.0 x 56 a 4.4 x 64mVelocidade .............................................. aproximadamente 3rpmTaxa de combustível no 2ºsistema de queima.... 65%máximo

(ar terciário)Descarbonatação................................... aproximadamente 95%

1146 kgCalcário

CalcitaDolomita

ArgilaQuartzoArgilomineraisFeldspato

CorretivosBauxitaHematitaQuartzo

1000kgClínquer

SilicatosAluminatosFerroaluminatoscálcicos

MATÉRIAIS-PRIMASPara a produção de 1 tonelada de cimento (20 sacos), são utilizados, em média:

32322 O0,65FeO1,2Al2,8SiO100CaOFSC

OAlOFeSiOMS+

OFeOAlMA =

CalcárioCalcário +

CaOCaO

Argila

ClínquerClínquer850 kcal/kg

CO2CO2

Coque7951kcal/kg

Carvão5794kcal/kg

TRANSFORMAÇÕES MINERALÓGICAS

60 a 130 kg de combustível e110 a 130 kWh de energia elétrica.

20 - 100oCPerda de água livre

500 - 600oCDesidroxilação dos argilomineraisTransformação do quartzo α em quartzo β

700 - 900oCDescarbonatação dos carbonatosPrimeiras reações em estado sólido com formação de aluminatos e ferroaluminatos cálcicos (C12A7 e C2[A,F])Primeiros cristais de belita (C2S)Formação de cristobalita a partir do quartzo

REAÇÕES DE FORMAÇÃO DO CLÍNQUER PORTLAND

900 - 1200oCCristalização da belitaConversão do C12A7 e C2[A,F] em C3A e C4AF

(ocorrem apenas reações em estado sólido)

1250 - 1350oCFusão dos constituintes da fase intersticial (C3A e C4AF)Geração dos primeiros cristais de alita (C3S) a partir dos cristais pré-existentes de belita (C2S) e CaO

1350 - 1450oCDesenvolvimento dos cristais de alita (C3S)

Cal livre

Belita

α quartzo β quartzo

LíquidoCristobalita

C12A7Minerais de argila

Fe2O3H2O C2(A,F) C4AF

C3A Líquido

ação

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Resfriador Industrial

Resfriador de grelhas

1450oC 80oC

Clínquer Portland

MINERALOGIA DO CLMINERALOGIA DO CLÍÍNQUERNQUER

PRINCIPAISPRINCIPAIS COMPOSICOMPOSIÇÇÃOÃOAlita CAlita C33SSBelitaBelita CC22SSFase Intersticial CFase Intersticial C33A e CA e C44AFAF

SECUNDSECUNDÁÁRIOSRIOSCaO livre CaOCaO livre CaOPericlPericláásio MgOsio MgO Simbologia Simbologia

C = CaO A = AlC = CaO A = Al22O O S = SiOS = SiO22 F = FeF = Fe22OO33

C3A + C4AF

Componente indesejComponente indesejáável vel -- EXPANSIVOEXPANSIVO

CaO + HCaO + H22O = Ca(OH)O = Ca(OH)22

Origem:Origem: Falha no processo de dosagem e fabricaFalha no processo de dosagem e fabricaçção ão (moagem, homogeneiza(moagem, homogeneizaçção, resfriamento) ão, resfriamento) Teor não limitado por norma:Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente Determinado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de pelo ensaio de expansibilidade de LeLe ChatelierChatelier

CAL LIVRE (CaO)

C3SCaO livre

Componente indesejável - EXPANSIVO

MgO + H2O = Mg(OH)2

Menos reativo que a cal livreOrigem: Calcário magnesianoLIMITAÇÃO POR NORMA ≤ 6,5%

PERICLÁSIO (MgO)

Periclásio

Características dos Componentes Principais

Calor de Hidratação

Resistência final

Resistência inicial

Contribuição para

BaixaAltaModerada5 - 10C4AF

AltaBaixaAlta5 - 10C3A

BaixaAltaBaixa15 - 30C2S

AltaBaixaAlta50 - 70C3S

Taxa de HidrataçãoTeor (%)

ão (%

Tempo (dias)

Taxa de Hidratação

Moinho de Cimento

Na moagem final, o gesso e eventuais adições sãomisturados ao clínquer, resultando o cimento

Cimento Portland: Fabricação

Adições ao Cimento Portland

Conforme o tipo de cimento poderão ser acrescentados, no

processo de moagem, materiais conhecidos por Adições:

Escórias, Pozolanas, Calcário

Adições ao Cimento Portland

CP II-Z ou CPIV

Clínquer

+ CP II-E ou CP III+

CP II-F

CP I ou CP V

Escória

Pozolana

Regionalização dos Tipos de Cimento

Distribuição

regional de

alguns tipos de

cimento em

função da

matéria-prima

disponível ´

Razões para o Uso das Adições

TécnicasMelhoria de propriedades específicas

EconômicasDiminuição do consumo energético

EcológicasAproveitamento de resíduos poluidores e preservação das jazidas

Uso de Adições: Razões Técnicas

Aumento da impermeabilidade

Diminuição da porosidade capilar

Maior resistência a sulfatos

Redução do calor de hidratação

Inibição da reação álcali-agregado

Maior Durabilidade

Silos de estocagem de cimentoSilos de estocagem de cimento

Silos de Cimento

Expedição

O produto é estocado nos silos de cimento e expedido em sacos ou a granel

Tipos de Cimento e Normalização

Cimento : Nomenclatura

CP XXX RR

Cimento Portland Composição

qualificativo

Resistênciaaos 28 dias

CP II- E- 32 (TIPO)

CPII-E (SIGLA)

32 (CLASSE)

CLASSE

NOME TÉCNICO:CimentoPortland composto com escória

Cimentos Portlands Normalizados

Cimento Portland Comum NBR 5732

Cimento Portland Composto NBR 11578

Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735

Cimento Portland Pozolânico NBR 5736

Cimento Portland de Alta Inicial NBR 5733

Outros Tipos

Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737

Cimento Portland de BaixoCalor de Hidratação NBR 13116

Cimento Portland Branco NBR 12989

Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR 9831

Cimento Aluminoso NBR 13847

Perfil da Produção em 2004

COMUM (CP I) 2,0%

COMPOSTO (CP II) 69,0%

ALTO-FORNO (CP III) 15,0%

POZOLÂNICO (CP IV) 8,0%

BRANCO (CPB) <0,1%

ARI (CP V-ARI) 6,0%

TOTAL 100,0%

FONTE : SNIC / 2004

Especificações Normativas

0-1006-3494-56253240

CP II-E

Composto

6-100094-90253240

CP II-F

0-106-14094-76253240

CP II-Z

1-599-95253240

CP I-S

0100 %253240

Filer(F)

Pozolana (Z)

Escória (E)

Clinquer+

GessoClasseSiglaCimento

Portland

Especificações Normativas

0-515-50

0-5035-7065-25253240

CP IIIAlto Forno

085-452532CP IVPozolânico

0100-95---CP VAri

Fíler (F)Pozolana (Z)

Escória (E)

Clinquer+

GessoClasseSiglaCimento

Portland

Tipo de cimento Portland

Resíduo insolúvel

Perda ao fogo

(%) MgO (%) SO3 (%) CO2 (%) S (%)

CPI CPI-S

≤ 1,0 ≤ 5,0

≤ 2,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 1,0

≤ 3,0 -- --

CPII-E CPII-Z CPII-F

≤ 2,5 ≤ 16,0 ≤ 2,5

≤ 6,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 5,0

-- -- --

CPIII ≤ 1,5 ≤ 4,5 -- ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,01) CPIV2) 3) ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 --

CPV-ARI ≤ 1,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 3,5 para C3A≤8%≤ 4,5* para C3A>8% ≤ 3,0 --

Destinam-se a garantir os teores de adições e defeitos de fabricação

Prescrições Químicas

Prescrições Físico-MecânicasFinura Tempos de

pega (h) Expansibilidade

(mm) Resistência à compressão

(MPa) Ti

(m2 /k

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-ECPII-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 --

Garantem o desempenho

R 1 14 MPa R 3 10 MPaR 3 24 MPa R 7 20 MPa R 7 34 MPa R 28 32 MPa

Classe32

Cimento Portland de Alta Resistência Inicial

ESTRUTURAL : CPB-25, CPB-32 e CPB-40

NÃO ESTRUTURAL : CPB

FINALIDADE ESTÉTICA

Similares aos CP I-S 32 e CP II-F 32, mas isentos de C4AF

Exigência: índice de brancura maior que 78%

Cimento Portland Branco

Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação

IDENTIFICAÇÃO: Acréscimo do sufixo BC ao tipo original

Exigência: baixo desprendimento de calor

< 260 J/g aos 3 dias

< 300 J/g aos 7 dias

Cimentos Resistentes aos Sulfatos

C3A do clínquer e fíler calcário menor que 8% e 5%, respectivamente.

Cimentos CPIII com 60% a 70% de escória

Cimentos CPIV com 25% a 40% de pozolana

Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos

IDENTIFICAÇÃO : sufixo RS ao tipo original

Características dos Cimentos

Os cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimas das normas técnicas

Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP – Resistência à compressão em MPa

49,8-41,834,034,224,020,711,0CP V-ARI-RS

49,8-41,834,035,524,025,114,0CP V-ARI

38,832,027,220,021,210,012,0-CP IV-32

51,440,033,523,022,112,08,5-CP III-40

42,732,025,720,015,910,05,2-CP III-32

38,532,030,720,024,910,014,3-CP II-F-32

40,832,029,820,022,010,09,3-CP II-E-32

MédiaNormaMédiaNormaMédiaNormaMédiaNorma

28 dias7 dias3 dias1 diaCimento

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Idade (dias)

CP I-S CP II CP III CP IV CP V

Desempenho dos Tipos de Cimento

CIMENTO + H2O

PEGAPEGA RESISTÊNCIARESISTÊNCIA

1 2 3 44

HIDRATAÇÃO DO CIMENTO

HIDRATAÇÃO

ÁÁGUA + CIMENTO = DissoluGUA + CIMENTO = Dissoluçção e ão e formaformaçção de novas fases hidratadasão de novas fases hidratadas

O tempo aumenta o entrelaO tempo aumenta o entrelaççamento dos amento dos cristais, aumentando a resistência cristais, aumentando a resistência mecânicamecânica

RESUMO DAS REARESUMO DAS REAÇÇÕES DE HIDRATAÕES DE HIDRATAÇÇÃOÃO

+ H+ H22O O →→ CC--SS--H + Ca(OH)H + Ca(OH)22

resistênciaresistência proteproteçção ão ààs s

armadurasarmaduras-- lixivialixiviaççãoão-- carbonatacarbonataççãoão

malmalééfico ao fico ao concretoconcreto

CC33SS

CC22SS

CC33AA

CC44AFAF+ H+ H22O + Ca(OH)O + Ca(OH)2 2 →→ CC44AHAH1313

GESSO atua como controlador de pega

C3A + H2O = PEGA RÁPIDA

C3A + GESSO + H2O = RETARDAMENTO

C3A + H2O

C3A + H2O + GESSO

PEGA RPEGA RÁÁPIDA PIDA

PEGA RETARDADAPEGA RETARDADA

C3AC4AH13

C4AH13

ETRINGITA(pouco solúvel)

COMPONENTES MAIS VULNERÁVEIS DO CIMENTO: C3A e Ca(OH)2

SULFATOS = Etringita expansiva

CLORETOS = Cloroaluminato expansivo

Influência dos Tipos de Cimento nas Argamassas e Concretos

PadrãoMaiorPadrãoMaiorMaiorPadrãoDurabilidade

MenorMaiorMenorMaiorMaiorPadrão

Resistência aos agentes

agressivos (água do mar e de

esgotos)

PadrãoPadrãoPadrãoMaiorMaiorPadrãoImpermeabilidade

MaiormenorMaiorMenorMenorPadrão

Calor gerado na reação do

cimento com a água

PadrãoPadrão

Muito maior nos primeiros

Menor nos primeiros dias

e maior no final da cura

Menor nos primeiros dias

e maior no final da cura

PadrãoResistência àcompressão

Branco Estrutural

Resistente aos

SulfatosARIPozolânicoAlto-Forno

Comum e Compos-

Tipo de CimentoInfluência

Aplicações dosDiferentes Tipos de

Cimento

Aplicações

Todos os tipos de cimento são adequados a todos os

tipos de estruturas e aplicações.

Existem tipos de cimento que são mais recomendáveis

ou vantajosos para determinadas aplicações

I, II, III, IVEndurecimento rápidoConcreto para desforma

rápida(com cura térmica)

V, I, IIEndurecimento rápidoConcreto para desforma

rápida(sem cura térmica)

I, II, III, IVResistência de projetoConcreto simples e armado

Tipo de CimentoPropriedade DesejadaAplicações

V, I, IIPeças esbeltasArgamassa armada

I, II, III, IV, VResistência à abrasãoPisos industriais de concreto

I, II, III, IV, VPequena retraçãoPavimento de concreto

III, IV, II, BCBaixo calor de hidrataçãoConcreto massa

ARI, AluminosoEndurecimento rápidoConcreto ou argamassa para reparos urgentes

AluminosoResistência a alta temperaturaConcreto refratário

I, II, III, IVAglomeranteSolo-cimento

RS, III, IVResistência a sulfatosObras marítimas

IV, IIIPrevenção da reação álcali-agregado

Concreto com agregados reativos

I, II, III, IVPequena retração, retenção de água e

plasticidade

Argamassa de revesti-mento e assentamento

de tijolos e blocos

I, IIAderênciaArgamassa de

assentamento e chapiscos

BrancoEstética (cor branca)Argamassa de

rejuntamento de azulejos e ladrinhos

Branco estruturalEstética (cor branca)Concreto arquitetônico

Enfatizando o uso vantajoso do CP III E CP IV...

obras de concreto-massa como barragens e peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares etc.

obras em contato com ambientes agressivos por sulfatos, terrenos salinos etc.

tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais

concretos com agregados reativos

pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras

obras em zonas costeiras ou em água do mar

pavimentação de estradas e pistas de aeroportos etc.

Enfatizando o uso vantajoso do CP III E CP IV...

Recomendações

A menor resistência inicial pode ser incrementada pelo uso de aditivos aceleradores ou por compensações na dosagem do concreto

Para pré-moldados, nos casos em que se exija desforma rápida, usar cura a vapor

Evitar as concretagens em dias muito secos , com ventos fortes ou em temperaturas baixas

Não recomendado em caldas de injeção para bainhas de protensão, embora no concreto protendido ou armado não haja restrições

Enfatizando a utilização do CP V...

Onde o requisito de elevada resistência às primeiras idades é fundamental Na indústria de pré-fabricados Aplicação da protensãoConcreto projetadoPisos industriaisObras em climas de baixa temperatura

PrecauçõesRetração e fissuração térmica

Obras de concreto massaBaixo calor

Estético e estruturalBranco E

EstéticoBranco

Ambientes agressivos, água do marRS

Geral, concreto massa, água do mar, com agregados reativos, meios agressivosCP IV e CP III

GeralCP I, CP II

UsoTipo de cimento

RESUMO

CIMENTO

ENSAIOSFÍSICOS E MECÂNICO

REALIZADOS EM AMOSTRAS DE CIMENTOS

CIMENTO

Resistência à compressão

CIMENTO

Resíduo em peneira

CIMENTO

Área especifica(Blaine)

CIMENTO

Tempo de Pega

CIMENTO

Massa específica

CIMENTO

Expansibilidade LeChatelier

agregados

argamassa

concreto

aditivo(opcional)

AGREGADOS

Material granular inerte (pedra, areia, etc.), que participa

da composição de concretos, argamassas e alvenarias,

e cujas partículas são ligadas entre si por um

aglutinante (cimento).

Fonte: Aurélio

AGREGADOS

O que se espera do agregado:

Quimicamente inertes

Fisicamente compatíveis

– Cimento

– Armadura

Duráveis

– Expostos a solicitação

Boa aderência com a pasta

Formas e dimensões definidas

AGREGADOS

IMPORTÂNCIA ECONÔMICA

Custo do agregado < custo do cimento

Ocupam de 60 a 80 % do m3 de concreto

Produção nacional > 200 milhões de t / ano

AGREGADOS

IMPORTÂNCIA TÉCNICA

• Influenciam muitas propriedades do concreto no estado fresco e endurecido

– Trabalhabilidade

– Retração por secagem

– Propriedades mecânicas

– Desgaste por abrasão

AGREGADOS

CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS AGREGADOS

ORIGEM

DIMENSÕES

MASSA UNITÁRIA

AGREGADOS

CLASSIFICAÇÃO QUANTO À ORIGEM

Naturaisaqueles utilizados tal como encontrados na natureza (areia de rio, seixo rolado, pedregulho)

Artificiaisaqueles que necessitam de tratamento (britagem) antes do uso (areia artificial,pedra britada, argila expandida)

AGREGADOS

CLASSIFICAÇÃO QUANTO À DIMENSÃO

FILLER < 0,075 mm

MIÚDO 0,075 a 4,8 mm

GRAÚDO 4,8 a 152 mm

AGREGADOS

CLASSIFICAÇÃO COMERCIAL

Brita 0Brita 1Brita 2Brita 3Brita 4Brita 5

4,8 a 9,5 mm9,5 a 19,0 mm19,0 a 25,0 mm25,0 a 38,0 mm38,0 a 76,0 mm>76,0 mm

AGREGADOS

QUANTO À MASSA UNITÁRIA

Leves (d < 1000kg/m3)argila expandida, vermiculita, etc...

Normais (1000 < d < 2000 kg/m3)seixo rolado, pedra britada, areia de rio, etc...

Pesados (> 2000 kg/m3)barita, hematita, etc...

AGREGADOS

PROPRIEDADES FÍSICAS

− Distribuição granulométrica

– Massa unitária

– Massa específica real

– Umidade e absorção

– Forma do grão

AGREGADOS

DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

Determinação da distribuição dos tamanhos dos grãos do agregado

Feita por peneiramento

Resulta: dimensão máxima Dmáxmódulo de finura MF

AGREGADOS

Curva granulométrica

AGREGADOSAnálise Granulométrica de uma Brita

Peneira Massa PorcentagemABNT (mm) (g) Retida Acumulada

25 0 0 019 150 3 3

12,5 2800 56 599,5 750 15 74

6,3 1200 24 984,8 100 2 1002,4 0 0 1001,2 0 0 1000,6 0 0 1000,3 0 0 1000,15 0 0 100

<0,15 0 0 100TOTAL 5000 100 677

Dmáx. = 19,0mm MF = 6,77

AGREGADOS

DIMENSÃO MÁXIMA Dmáx

É a abertura da peneira à qual corresponde

uma porcentagem retida acumulada

igual ou imediatamente inferior a 5%

AGREGADOS

Condicionantes:

– Dimensões da peça

– Espaçamento das armaduras

– Tipo de lançamento

AGREGADOS

≤ 1/3 espessura lajes ou pavimentos

≤ 1/4 das faces das fôrmas

≤ 0,8 do menor espaçamento entre armaduras horizontais

≤ 1,2 do menor espaçamento entre armaduras verticais

≤ 1/4 do diâmetro de tubulação de bombeamento

AGREGADOS

MÓDULO DE FINURA (MF)

É a soma das porcentagens retidas acumuladas nas

peneiras da série normal, dividida por 100

AGREGADOS

• Distribuição granulométrica

• Massa unitária

• Massa específica real

• Umidade e absorção

• Forma do grão

AGREGADOS

MASSA UNITÁRIA

MASSA DE AGREGADOVOLUME UNITÁRIO

Importante na transformação do traço de massa para volume!

NBR 7251- Estado solto (obra)

NBR 7810 - Estado compactado (dosagem)

AGREGADOS

Distribuição granulométrica

Massa unitária

Massa específica real

Umidade e absorção

Forma do grão

AGREGADOS

MASSA ESPECÍFICA REAL

MASSA DE AGREGADOVOLUME SÓLIDO

IMPORTANTE NA DOSAGEM

AGREGADOS

Massas Unitárias e Específica Médias de Agregados

143013802700Brita 2

149014302700Brita 1

167014702650Areia

CompactadaSolta

Massa unitária (kg/m3)Massa

Específica (kg/m3)

Material

AGREGADOS

Massa unitária

Forma do groan

AGREGADOS

Massa unitária

Forma do grão

AGREGADOS

FORMA DO GRÃO

Grau de arredondamento

Grau de esfericidade

NBR 7809: MAIOR DIMENSÃOMENOR DIMENSÃO

AGREGADOS

Grau de esfericidade e grau de arredondamento

AGREGADOS

Agregado de forma cúbica Agregados com formas arredondadas (seixos)

Fragmentos lamelares e alongados Agregado sujo

AGREGADOS

SUBSTÂNCIAS NOCIVAS MAIS COMUNS

Torrões de argila (NBR 7218/87)

Materiais pulverulentos (NBR 7219/87)

Impurezas Orgânicas (NBR NM 49/01)

Açúcar

AGREGADOS

Torrões de argilaQuando não se desagregam durante a mistura são agregados frágeis. Quando se pulverizam, dificultam a aderência pasta/agregado.

Materiais pulverulentosDificultam a aderência pasta/agregado.Provocam queda da resistência.

AGREGADOS

Impurezas orgânicasInterferem na hidratação do cimento (podendo até inibir). Mais comum em areias naturais

AçúcarA presença de açúcar tem como característica o retardamento de pega do cimento, prejudicando a evolução das resistências do concreto.

AGREGADOS

TEORES MÁXIMOS ADMISSÍVEIS DE MATERIAL PULVERULENTO

Agregados miúdos– em concreto submetido a desgaste

superficial..................................................................3,0%

– nos demais concretos..............................................5,0%

– Podendo aumentar esses limites para 5,0% e 7,0% respectivamente, quando o agregado for de origem artificial.

Agregados graúdos........................................................1,0%

NBR 7211/05

AGREGADOS

TEORES MÁXIMOS ADMISSÍVEIS DE TORRÕES DE ARGILA

Agregados miúdos.......................................................1,5%

Agregados graúdos

– Em concretos cuja aparência é importante .........1,0%

– em concreto submetido a desgaste superficial................................................................2,0%

– nos demais concretos............................................3,0%

NBR 7211/05

AGREGADOS

Presença de matéria orgânica

AGREGADOS

Presença de açúcar

AGREGADOS

REATIVIDADE ÁLCALI-AGREGADO

Condições para

ocorrência

• Agregado reativo• Álcalis (sódio e potássio) > 3,0 kg/m³

de concreto.• Umidade > 80%• (Temperatura como catalisador)

REAÇÃO ALCALI AGREGADO (RAA) Edifício em Recife

AGREGADOS

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE ROCHAS COMUNS

ROCHAS

GranitoBasaltoCalcárioMármoreQuartzitoGnaisse

RESISTÊNCIA (MPa)

181283159117252147170

agregados

argamassa

concreto

aditivo(opcional)

FUNÇÃO DA ÁGUA DE AMASSAMENTO

Promover a reação de hidratação ou do endurecimento do aglomerante

Homogeneização da mistura

Trabalhabilidade

A quantidade de água necessária à hidratação completa do cimento é de, aproximadamente, 40%

do total de sua massa

23% é quimicamente combinada nos produtos de hidratação

17% é absorvida na superfície do gel

“Se a água é boa para beber,

também será boa para o

preparo do concreto”

A presença de pequenas quantidades

de açúcar e de citratos não tornam

a água imprópria para beber,

mas podem torná-la insatisfatória

para concreto

ÁGUAPARÂMETROS DA ÁGUA A SER EMPREGADA NAS DOSAGENS

pH ................................................................... 5,0 - 8,0

Sólidos Totais ............................................... ≤ 5000 mg/ℓ

Sulfatos ......................................................... ≤ 600 mg/ℓ

Cloretos ......................................................... ≤ 1000 mg/ℓ

Açúcar ........................................................... ≤ 5 mg/ℓ

Matéria Orgânica ........................................... 3 mg/ℓ

ÁGUANM 137/97 - ÁGUA PARA AMASSAMENTO E CURA DE ARGAMASSA E CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

10Resistência à Compressão 7 e 28 dias (%)

Final30

InicialTempos de Pega (minutos)

Diferença MáximaRequisitos Físicos

“A tecnologia do concreto

se fundamenta na

relação água/cimento.”

agregados

argamassa

concreto

aditivo(opcional)

ADITIVOS PARA CONCRETO

DEFINIÇÃO

Produto que, além dos constituintes normais (água, agregado e cimento portland)

é adicionado ao concreto com o intuito demodificar certas propriedades

da mistura fresca e/ou endurecida.

ADITIVOS PARA CONCRETO

Modificador de certaspropriedades do concreto

ADITIVO NÃO É

REMÉDIO

CONCRETO MAL DOSADO+

ADITIVO

=CONCRETO RUIM

TIPOS DE ADITIVOS

Modificadores de Pega– retardadores– aceleradores

Incorporadores de Ar

Redutores de Água– plastificantes– superplastificantes

Expansores

Impermeabilizantes

De Ação Combinada– plastificante retardador– plastificante acelerador

REDUTORES DE ÁGUA

Objetivo → Diminuir água> Resistência< Permeabilidade< Retração Hidráulica< Exsudação< C para = R

Mecanismo de AçãoDispersante → eletrostáticaLubrificante → < tensão superficial Coesivo → ar

PlastificantesSuperplastificantes

PLASTIFICANTE

NATUREZA QUÍMICA

Lingnosulfonato → subproduto celulose

Ácidos Hidroxi-carboxílicos (Glucônico, salicílico, etc.)

CUIDADOS

A super dosagem pode ocasionar o retardamento do endurecimento do concreto (perda de resistência inicial)

REDUÇÃO DE ÁGUA → DE 7 A 10 %

A NBR 11768 – “Aditivos para concreto de cimento Portland”estabelece redução mínima de 6%

SUPERFLUIDIFICANTES

NATUREZA QUÍMICANaftalenossufonatosTrimetil-melamina sulfonada

PRINCIPAL VANTAGEMConcretos auto-adensáveisResistência de 1 dia pode ser aumentada de 180 220 %

CUIDADOSPequena vida útilExsudaçãoCusto x benefício

REDUÇÃO DE ÁGUA → DE 15 A 20%

A NBR 11768 estabelece redução mínima de 12%

SUPERFLUIDIFICANTES

CONCEITUAÇÃO

Ação Conseqüência

Redução de água(abatimento constante)

Aumento da trabalhabilidade

Redução doconsumo de cimento

Aumento de resistência e durabilidade

Melhor adensamento,lançamento e acabamento

Redução de custos, retração, tensões térmicas

SUPERFLUIDIFICANTES

HISTÓRICO

Inglaterraprimeira patente

Japão e EUApesquisas

Japão e EUA

Lignossulfonato (LS) (Rixom; Mailvaganam,

Policondensado de naftaleno

(Aïtcin, 1998)Melamina (MS) e Naftaleno (NS)

(Rixom; Mailvaganam, 1999)

Policarboxilatos (PC)(Leidhodt, et al., 2000)

fim dos anos 60

SUPERPLASTIFICANTES (DE ÚLTIMA GERAÇÃO )

NATUREZA QUÍMICAPOLICARBOXILATO ÉTER

MECANISMO DE AÇÃOESTABILIZAÇÃO ESTÉRICA

PRINCIPAL VANTAGEMConcretos auto-adensáveis de demorada aplicaçãoAlta resistência inicial

CUIDADOSCusto x benefício

REDUÇÃO DE ÁGUA → ATÉ 40 %

POLICARBOXILATO

CH2 CH

OCH3 CH2n

CH2CH2

OCH2CH2(EO)12 CH2O

CH2 CH

OCH3 CH2n

CH2CH2

OCH2CH2(EO)12 CH2O

CH2 CH

OCH3 CH2n

CH2CH2

OCH2CH2(EO)12 CH2O

CH2 CH

OCH3 CH2n

CH2CH2

OCH2CH2(EO)12 CH2O

(a) Monômero de um policarboxilato (b) Esquematização da molécula

Conhecidos comercialmente como de 3ª geração.Redução de até 40% de água da mistura.Possuem grupos carboxílicos COOH.Cadeia lateral longa.

MODO DE AÇÃO

Cimento Portland + Água

Floculação

Aprisonamento de água entre os grãos de cimento

Redução da fluidez e da área específica disponível para

hidratação

floculado

MODO DE AÇÃO

Cimento Portland + Água + Aditivo

Dispersão

Liberação da água aprisionadaentre os grãos de cimento

Aumento da fluidez e da área específica disponível para

hidratação

disperso

INTERAÇÕESRepulsão eletrostática:atração e repulsão

Carga de mesmo sinalrepulsão dispersão

Repulsão estérica:não envolve o efeito das cargas = melhor manutenção datrabalhabilidadee abatimento

cadeias laterais (carga negativa)

cadeia polimérica principal

repulsão eletrostática

laterais (neutras)

cadeia polimérica principal

cadeia lateral (carga negativa)

repulsão estérica

EFEITO DO SUPERPLASTIFICANTE

Sem aditivo Com aditivo

CONCRETO COM SUPERPLASTIFICANTE

INCORPORADOR DE AR

OBJETIVOAumentar durabilidade do concreto (< permeabilidade)

NATUREZA QUÍMICAResina VinsolLignossulfonatoSabões sódicos ou alcalinos

AÇÕES SECUNDÁRIAS> mobilidade interna da massa< exsudação> resistência a gelo-degelo< retração plástica → fissuração> coesão

EXPANSOR

OBJETIVOProvocar expansão “controlada” do concreto.

NATUREZA QUÍMICAPó de Alumínio(Ca (OH)2 → Hidrogênio)

APLICAÇÃOConcretos confinados

Fase Plásticacompensadorretração ou expansão

RETARDADOR DE PEGA

OBJETIVOMaior tempo de manuseio do concreto.

NATUREZA QUÍMICA

FORMA DE AÇÃOC3S e C3A → inibe a dissolução da superfície

CUIDADOSDosagem → temperaturaCompatibilidade

LignossulfonatosCarbohidratosFosfatos

cálciosódio

amôniaplastificante

ACELERADOR DE PEGA E ENDURECIMENTO

OBJETIVOAumentar a resistência inicial do concreto.

NATUREZA QUÍMICASilicatosCarbonatos de sódioCloreto de cálcio

AÇÕES SECUNDÁRIAS< resistência finalataque à armadura → (cloretos)

IMPERMEABILIZANTES

OBJETIVODiminuir a permeabilidade do concreto.

NATUREZA QUÍMICAOrgânicaMineral

AÇÕES SECUNDÁRIASOrgânicos → hidrofugante (água repelida)Minerais → tamponamento (obstrução de poros)

PLASTI FICANTE40 %

SUPERPLASTIFICANTE37 %

ARGAM ASSAS7 %

OUTROS16 %

PERFIL DO MERCADO EUROPEU

1 - Concreto (materias primas)

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