Post on 08-Oct-2018
AGLOMERANTES
HIDRÁULICOS
Aulas: Profa. Marienne R.M.Maron da Costa colaboração Prof.José Freitas (DCC/UFPR)
Ano 2014
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Departamento de Construção Civil TC 030 – Materiais de Construção I
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Depois de endurecidos, resistem bem a água.
O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água.
(reação de hidratação)
2
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS Exemplos principais:
3
• Cimento Portland, • Cimento aluminoso
• Cal hidráulica
CIMENTO PORTLAND (CP)
Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente
de uma mistura calcário-argilosa que dá origem ao
clinquer.
4
É um aglomerante hidráulico!!!
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava aglomerante que endurecesse na presença de água, p/ facilitar o trabalho de reconstrução do farol de Eddystone, na Inglaterra.
Verificou que mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão resistente quanto as pedras utilizadas nas construções.
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w.c
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.br
5
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Um pedreiro, Joseph Aspdin, 1824, patenteou a descoberta, batizando de cimento Portland, referência a um tipo de pedra muito usada em construções na região de Portland, Inglaterra. w
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be.c
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
6
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Produção nacional
www.cimentoitambe.com.br 7
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Produção nacional
www.cimentoitambe.com.br 8
Produção mundial
www.cimentoitambe.com.br
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
9
www.cimentoitambe.com.br
Maiores produtores Dados de 2005
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)
Ø 90,0 % de Calcário Ø 9,50 % de Argila Ø 0,50 % de Minério de Ferro
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É um aglomerante hidráulico!!!
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
PRODUÇÃO:
CP V RS
(1,5 a 3%)
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
PUC - RJ
13
CIMENTO PORTLAND (CP) PRODUÇÃO
CALCÁRIO
ARGILAS
MIN. FERRO
VAI P
/ FO
RN
O
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
CaCO3
Fe2O3
Al2O3 Fe2O3 Si O2
MgO SiO2
14
ITA
MB
É
Para moagem da farinha crua.
MOINHO DE ROLOS
ITA
MB
É
15
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
FORNO
VEM
DO
MO
INH
O D
E FA
RIN
HA
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
VAI P/ MOINHO DE
BOLAS
CLINQUER
Vista de dentro do forno
ITAMBÉ
(Cou
tinho
, J. S
.; FE
UP,
198
8)
16
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM DA FARINHA E DO FORNO
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
17
CIMENTO PORTLAND (CP)
CIMENTO PORTLAND (CP)
VEM
DO
FOR
NO
Cia
Cim
. Rio
Bra
nco
Voto
rant
in
Interior do moinho de bolas
ITAMBÉ
Cia
Cim
. Rio
Bra
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Voto
rant
in
Cia
Cim
. Rio
Bra
nco
Voto
rant
in
18
CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
19
COMPOSTOS DO CLINQUER Clinquer -> quatro compostos anidros principais
2 silicatos e 2 aluminatos
C3S -3CaOSiO2 - Silicato tri-cálcico
C2S - 2CaOSiO2 - Silicato di-cálcico
C3A - 3CaOAl2O3 - Aluminato tri-cálcico
C4AF - 4CaOAl2O3Fe2O3 - Ferro Aluminato tetro-cálcico
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
20
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
COMPOSTOS DO CLINQUER
Estrutura de um clínquer de cimento Portland
relativamente comum observado ao
microscópio ótico:
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
21
C3S
C2S
COMPOSTOS DO CLINQUER
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
22
Belita, C2S ou silicato bicálcico
Forma arredondada.
Alita ou C3S ou silicato tricálcico
Forma aproximadamente hexagonal.
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND
Outros compostos em menor quantidade
Na2O, MnO, K2O, magnésio, enxofre, fósforo
67% CaO (C)
22% SiO2 (S)
5% Al2O3 (A)
3% Fe2O3 (F)
3% de outros óxidos.
100 % - óxidos totais 23
Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados
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Alita (C3S): 50-70%
Belita (C2S): 15-30%
Aluminato tricálcico (C3A): 5-10%
Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5-10%
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE CIMENTO PORTLAND
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Difração de Raios – X:
Técnica utilizada para a identificação das fases constituintes do clínquer.
Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura:
Observação morfológica das amostras.
25
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Ensaio de Lixiviação:
Visa simular as condições de exposição do cimento ao meio ambiente.
Ensaio de solubilização:
Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo é inerte (Classe III) ou não.
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CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão:
É o controle de qualidade fundamental do produto. Limites mínimos de resistência à compressão exigidos para 3, 7 e 28 dias.
27
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
NBR 7215/96
CP moldado com proporção determinada por norma
50 mm
100 mm
Capeador
Capeamento com pasta de enxofre
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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Pega: é o começo do endurecimento Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos compostos anidros do cimento
C3A + CSH2 Etringita + 300 cal/g
2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g
2C2S + 4H C3S2H3 + CH + 62 cal/g
Reações Químicas: Notação: C - CaO S - SiO2 A - Al2O3 F - Fe2O3 H - H2O S - SO3
29
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
30
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Teoria 1: Dissolução-precipitação
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
31
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Teoria 2: Hidratação no estado sólido
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos do cimento anidro sem entrarem em solução
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Estudos sobre microscopia de pastas de cimento demostraram que a teoria 1 prevalece nos estágios iniciais e a teoria 2 passa a prevalecer no estágio posterior, quando a mobilidade iônica na solução fica restrita.
32
CRESCIMENTO DOS CRISTAIS 33
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Alita (C3S)
Belita (C2S)
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento de resistência
Aluminato tricálcico
Ferroaluminato tetracálcico Enrijecimento
inicial da massa
Silicatos
Aluminatos
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Propriedades dos compostos do clínquer
35
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C3S • Alita: 50 a 70%
• Responsável pela resistência nos primeiros dias de idade da pasta.
• Os cimentos ricos em C3S tem resistência inicial mais alta.
• Hidrata com velocidade mediana e libera não muito calor
(US
P)
Propriedades dos compostos do clínquer
36
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C2S • Belita: 15 a 30%
• Reage com a água lentamente até os primeiros 28 dias.
• Apenas em pouco mais de 1 ano atinge a resistência do C3S.
• Como reage lentamente, apresenta pequeno calor de hidratação
(US
P)
Propriedades dos compostos do clínquer
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C3A • Aluminato Tricálcico: 5 a 10%
• Pega quase instantânea.
• Pela intensidade de reação em curto espaço de tempo, desenvolve alto calor de hidratação.
• Resulta em composto de pouca resistência mecânica e baixa resistência a ação de águas agressivas.
(US
P)
Propriedades dos compostos do clínquer
38
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C4AF • Ferroaluminato tetracálcico: 5 a 10% • Apresenta pega em poucos minutos, mas não instantânea como o C3A. • Os compostos formados apresentam resistência ligeiramente inferior aos formados pelo C3A. Porém, sua resistência a águas agressivas é maior. • Como a hidratação é mais lenta, desenvolve menor calor do que o C3A.
Resistência mecânica
X efeitos da hidratação
dos compostos anidros.
(Zam
pier
i, 19
89)
39
Propriedades dos compostos do clínquer CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER
+ C3S
+ C2S + C3S + C2S
(Aulas USP)
40
Tax
a d
e h
idra
taçã
o (
%)
Tempo (dias)
100 -
Taxa de hidratação dos compostos: CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
41
Teor (%) Taxa de Hidratação
Contribuição para Resistência
inicial Resistência
final Calor de
Hidratação
C3S 50 - 70 Alta Alta Baixa Alta
C2S 15 - 30 Baixa Baixa Alta Baixa
C3A 5 - 10 Alta Alta Baixa Alta
C4AF 5 - 10 Moderada Baixa Alta Baixa
42
Propriedades dos compostos do clínquer CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
TABELA RESUMO:
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
Fatores que afetam: Aluminatos: Pega inicial (C3A cristaliza rápido)
Finura: Mais fino, final de pega e endurecimento mais rápido
Gesso (SO3): (<3%) adicionado ao clinquer p/ retardar pega inicial do C3A
43
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Fatores que afetam:
Aditivos: Cloreto de cálcio: ≤1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera
Cloreto de sódio: varia, em alguns CP retarda em outros acelera
Carbonatos alcalinos: forte aceleração (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)
44
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
Fatores que afetam:
Aditivos: Hidróxidos de sódio, de potássio ou silicato de sódio: notável aceleração
Açúcar: solução de 1 % impede a pega
45
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
Fatores que afetam:
- Composição química – C3S mais calor que C2S
- Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata
- Adições – pozolanas menos calor
46
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CALOR DE HIDRATAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
(Aul
as U
SP
)
47
CALOR DE HIDRATAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Finura X Calor de Hidratação
Agulha de Le Chatelier, Usada para avaliar a
expansibilidade: e ≤ 0,5 cm
(Neville, A.; 1995)
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EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
30 mm
30 mm
165 mm
Agulha de Le Chatelier
EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
49
EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Cal livre: CaO + H2O = Ca(OH)2
Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação (Excesso de CaO no clínquer – carência de argila)
Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente pelo ensaio de expansibilidade de Le Chatelier
Problemas do cimento que causam expansão:
50
Problemas do cimento que causam expansão:
51
EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Periclásio: MgO + H2O = Mg(OH)2
Limitação por norma ≤ 6,5%
Origem: Calcário magnesiano
Menos reativa do que a Cal livre
Problemas do cimento que causam expansão:
- Excesso de gesso adicionado
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EXPANSIBILIDADE CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
< 3%
RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Pasta - pseudo-sólidos Aparência de sólidos - rede de poros muito finos contendo ar ou água.
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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Pasta - pseudo-sólidos Propriedades diferentes das de muitos sólidos devido à presença de tensões capilares de água no interior dos poros.
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Tem tanta água assim em uma pasta, argamassa ou concreto?
Teor de umidade ao ar
Teor de umidade saturado
± 3%
± 6%
± 75 l/m3
± 150 l/m3
Densidade do concreto
2500 kg/m3
RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
55
RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Não é só isso que causa retração!!!
Retração química
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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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• Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m
• Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m
• Concretos -0,2 a 0,7 mm/m
Quantidades de retração muito variável :
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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Por que?
Fatores que influenciam:
• Cimento: + fino → > retração nas primeiras horas
• Traço: > quantidade de agregados → < retração
• Água de amassamento: + água → > retração
60
RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Fatores que influenciam: • Aditivos retardadores de pega: aumentam
• Dimensões das peças: + volumosas → > retração • Área de contato das peças: > área → > retração
• Cura: > tempo → < retração
• Umidade média do ar: > seco → > retração
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RETRAÇÃO CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
Etringita
(Mehta e Monteiro,1994) 62
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Sulfoaluminato de cálcio hidratado Volume: 15 a 20 %
Início: etringita
Depois: monosulfato hidratado
Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH
• Cristais grandes hexagonais de Ca(OH)2
• Volume: 20 a 25%
• pH elevado da pasta (pH ≅ 13)
(And
ión
et a
l., 2
001)
63
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
• Porosos
• Baixa resistência mecânica
• Solúveis em água
• Muito reativos quimicamente (A
ndió
n et
al.,
200
1)
64
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND
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RAZÕES PARA O USO DAS ADIÇÕES
TÉCNICAS: Melhoria de propriedades específicas
ECONÔMICAS: Diminuição do consumo energético
ECOLÓGICAS: Aproveitamento de resíduos poluidores
ESTRATÉGICAS: Preservação das jazidas
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
66
USO DE ADIÇÕES: RAZÕES TÉCNICAS • Redução da difusividade
• Redução da permeabilidade • Redução da capilaridade • Maior resistência a sulfatos • Redução do calor de hidratação • Inibição da reação álcali-agregado
> DURABILIDADE
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
67
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Penetração de Cloretos
Medeiros (2008)
Fíler carbonático – pó de calcário
• Inerte quimicamente;
• Não prejudica resistência mecânica;
• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;
• Redução de custos;
• 5 a 10 % do cimento;
69
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Efeito fíler
Fíler carbonático – pó de calcário
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Preenche espaços, tornando a massa mais compacta.
POZOLANA - definição - Definição inicial (restrita):
Estava associado apenas a cinzas vulcânicas formadas naturalmente e argilas calcinadas que reagem com a cal na presença de água.
- Definição atual (mais ampla): Refere-se a todo material sílico/aluminoso que
finamente moído e na presença de água reage com o hidróxido de cálcio formando materiais com caráter cimentício (SABIR; BAI, 2001).
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
71
Origem: a melhor variedade de cinzas vulcânicas se encontravam em Pozzoli, Itália. Daí o nome pozolana, usado até hoje.
POZOLANA - definição
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
72
Reação pozolânica (lenta)
C3S + H C-S-H + CH
C-S-H Pozolana + CH + H
Reação no cimento (rápida)
POZOLANA - reação
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
73
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Cinza Volante (aumentada 5.500 X)
(MB
inc.
)
POZOLANA
74
Origem: Usinas de energia que queimam carvão.
Inserir figura Aitcin p. 171 Fig 6.44.
Chaminé
Cinza volante
Zona de combustão
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Cinza Volante
POZOLANA
Cinzas volantes – Classe C Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas)
76
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
POZOLANA
• Retarda o ganho de resistência mecânica
• Reduz o calor de hidratação
• Minimiza a permeabilidade do concreto
• Diminui ocorrência da reação álcali-agregados
77
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Cinza Volante
POZOLANA
Blocos de fundações de ed. no Recife-PE
www.portcement.org
(M. Pechhio, Y. Kihara e T. de Andrade,2006)
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):
POZOLANA
REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA): Parapeito de
estrutura de ponte
RAA em pavimento de concreto
(David Stark- SHRP,1991)
(David Stark- SHRP,1991)
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
POZOLANA
Escória de alto forno
• Subproduto da manufatura do ferro-gusa num alto forno.
• Definição: material não metálico formado essencialmente por silicatos ou por alumino-silicatos de cálcio e outras bases.
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
80
Minério de ferro = Ferro Gusa + Escória
0,5 toneladas de escória tonelada de minério de ferro
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
81
Escória de alto forno
• Resíduo do alto-forno siderúrgico
• Presença de C2S e C3S
• Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine
• Reduz custos e consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente
82
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Escória de alto forno
A escória de alto forno é auto-cimentante, porém em taxas insuficientes para viabilizar o seu uso para fins estruturais.
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
NÃO É UMA POZOLANA!!!
83
Escória de alto forno
• Não prejudica resistência mecânica
• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%
• Aumenta a resistência aos sulfatos
84
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Escória de alto forno
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
85
NOMENCLATURA
CP XXX RR
Cimento Portland Composição
ou
qualificativo
Resistência aos 28 dias
(MPa) CLASSE
SIGLA
TIPO
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
86
Cimento Portland Comum NBR 5732
Cimento Portland Composto NBR 11578
Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735
Cimento Portland Pozolânico NBR 5736
Cim. Portland de Alta Resistência Inicial NBR 5733
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
87
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737
Cimento Portland de Baixo
Calor de Hidratação NBR 13116
Cimento Portland Branco NBR 12989
Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR 9831
88
PERFIL DA PRODUÇÃO EM 2002
COMUM (CP I) 1,2%
COMPOSTO (CP II) 75,8%
ALTO-FORNO (CP III) 8,1%
POZOLÂNICO (CP IV) 7,6%
BRANCO (CPB) <0,1%
ARI (CP V-ARI) 7,3%
TOTAL 100,0%
FONTE : SNIC / 2003
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
89
Cimento Portland Sigla Classe
Clínquer +
Gesso
Escória (E)
Pozolana (Z)
Carbonato (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
94-86 0 6-14 0-10
CP II-F 25 32 40
94-90 0 0 6-10
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland
Sigla Classe Clínquer
+ Gesso
Escória (E)
Pozolana (Z)
Carbonato (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
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
91
92
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO:
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
93
Garantem o desempenho
Finura Tempos de pega (h)
Expansibilidade (mm)
Resistência à compressão (MPa)
Tipo
de
cimen
to P
ortla
nd
Clas
se
Resí
duo
pene
ira
75 µm
(%
)
Área
esp
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(m2 /k
g)
Iníc
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Fim
A fri
o
A qu
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1 di
a
3 di
as
7 di
as
28di
as
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 --
94
Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
• Teor de C3A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente;
95
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;
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Cimento Portland CP (RS) (Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
• Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
CP V – ARI - RS CIMENTO de ALTA
RESISTÊNCIA INICIAL RESISTENTE A SULFATOS
NBR 5733
Resíduo na # 200 < 6 %
Superfície específica Blaine > 300 (m²/kg)
Tempo de pega mínimo 1h
Expansibilidade a quente < 5 mm
Resíduo insolúvel < 1,0 %
Perda ao fogo < 4,5 %
SO3 < 3,5
Dióxido de carbono CO2 < 3,0 %
Óxido de magnésio – MgO (%) < 6,5%
Resistências 1d > 14 MPa
3d > 24 MPa
7d > 34 MPa 99
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC)
(NBR 13116)
Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC.
Geram até 260 J/g aos 3 dias e até 300 J/g aos 7 dias de hidratação
Podem ser qualquer um dos tipos básicos. Ex: CP III-32 BC ou CP IV-32 BC
Ensaio NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação pelo Método da Garrafa de Langavant.
Retarda o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto, evitando fissuras de origem térmica, devido ao calor
desenvolvido durante a hidratação do cimento.
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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Cimento Portland Branco
(CPB)
Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland Branco NBR 12.989/93
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Difere do Portland comum pelo fato de apresentar reduzido teor de Fe2O3.
Cimento Portland Branco
(CPB)
• CPB - 0,2 a 0,80% de Fe2O3
• CP - 2 a 3,5% de Fe2O3
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Cimento Portland Branco
(CPB)
Aplicação: Fabricação do cimento Portland Colorido (branco + pigmentos) em rejuntamentos, em granilites e já como mármores artificiais.
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Concreto de CPB fck 50 MPa - Ponte Irineu Bornhausen - Brusque - SC
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Cimento Portland Branco (CPB)
Reservas - Calcário:
• Muito amplas;
• Duração ........
Impacto Ambiental:
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CIMENTO PORTLAND
Consumo de Energia:
• 90% - energia térmica gerada por combustível
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CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
q Secagem; q Aquecimento; q Calcinação das matérias primas.
Representa 25% do custo de produção
Consumo de Energia: • 10% - energia elétrica
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CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
q 25% moagem das matérias-primas; q 40 % do clínquer q 20 % operações do forno e resfriador
Representa 50% do custo de produção
Impacto Ambiental:
CO2 – Efeito estufa: • Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;
Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2
• Calcinação Calcário – MUITO CO2
Ø (CaCO3+ calor -> CaO + CO2)
Ø P/ 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;
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CIMENTO PORTLAND
CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer;
• Indústria do cimento – mais de 7% da emissão de CO2 mundial.
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CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
Adição para cimento: • Adições reduzem % de clínquer;
Ø Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento; • Resíduos industriais que iriam para aterros;
Ø Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes; Ø Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;
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CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental:
• Substituição por materiais que emitem menos CO2
Ø Fíler carbonático – CP II F – 10 % Fíler.
Tipo Adição kg CO2/tonelada CP II F 10 % Fíler 820 CP II Z 24 % Pozolana + Fíler 700 CP II E 40% Escória + Fíler 580 CP III 75 % Escória 290 CP IV Cinzas Volantes 530 CP V 5 % Fíler 900
Emissões de CO2 por tipo de cimento:
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CIMENTO PORTLAND Impacto Ambiental:
CAL HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado.
Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC
É um aglomerante hidráulico
Características inferiores, em geral, que o Cimento Portland
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CAL HIDRÁULICA
Grau de hidraulicidade:
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ou MgOCaO
OFeOAlSiO+
++ 32322
CaOOFeOAlSiO 32322 ++
CaOilosossComponente arg
CAL HIDRÁULICA
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Grau de hidraulicidade:
Hidráulica propriamente dita
Eminentemente hidráulica
CAL HIDRÁULICA
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Utilizações: - Argamassas de assentamento ou revestimento - Para a produção de blocos - Substituto do filer em pavimentos betuminosos
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CIMENTO NATURAL
A cal hidráulica apresenta cal livre.
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Resulta do cozimento de calcários argilosos (teor argila + - 25%), não apresenta cal livre.
Tipos:
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
• De pega rápida - (cimento Romano) - Cozimento temper. < 1000oC;
• De pega lenta - Cozimento a 1450oC;
• De pega semi-lenta - intermediário entre os 2 anteriores.
A rapidez da pega dos cimentos Romanos é atribuída a presença do teor mais elevado de aluminato de cálcio. Resistência dos cimentos naturais é baixa, (50% do CP), devido a composição do calcário não uniforme.
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
Romanos desenvolveram um cimento altamente durável. Combinação de cal com "pozolana", (cinza vulcânica na zona de Pozzuoli , junto a Nápoles e ao Monte Vesúvio), permitia obter um cimento que oferecia maior resistência à ação da água.
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos assentados com
argamassa de cimento pozolânico.
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
Concreto maciço com cimento pozolânico. Na cúpula foram utilizados agregados leves (pedra pome).
Pantheon (Roma) - 110 -125 d.c
Paredes cilíndricas e cúpula
(43,3 m diâmetro) em
concreto maciço 10 MPa.
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
Na França e na Alemanha é empregado em condutos (esgotos, água, vedação de fugas e veios de água); nos EUA é empregado em pavimentação de estradas de rodagem. No Brasil não é empregado e nem fabricado. Sofre pequena retração, bom para argamassas e pastas.
www.rosendalecement.net
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
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CIMENTO NATURAL x Cimento Portland
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO ALUMINOSO
Produção
Fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor bauxíta > 30%) moída misturadas, em fornos de alta
temperatura, resfriado, britado e moído.
É um aglomerante hidráulico!!!
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Características: • Cura rápida - em 24 h resistência superiores a 45 MPa; • Aglomerante de preço elevado; • Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação; • Não desprende cal livre, (CP desprende ± 20%); • Alta resistência ao calor dos concretos/argamassas até 1200ºC; • Alta resistência a abrasão e corrosão; • Endurecimento normal em temperaturas baixas.
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CIMENTO ALUMINOSO
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO ALUMINOSO
APLICAÇÕES: • Concretos refratários; • Rápida cura e altas resistências iniciais e finais; • Pisos p/ usar após 6 horas; • Chumbamentos; • Reparo em cabeça de protenção, 24 h pode protender, (CP=7 dias); • Concretagens junto ao mar p/ aproveitar maré baixa; • Pré-moldados para uso imediato; • Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários.
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CIMENTO ALUMINOSO
Pisos industriais Rápido endurecimento
e cura (6 h)
Alta resistência química p/ proteção de tubos
para esgoto
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CIMENTO ALUMINOSO
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Suporta altas temperaturas. Concreto em instalações
de siderurgia
Endurece em baixas temperaturas. Concreto em fundações de base francesa na Antártida
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Materiais de Construção AGLOMERANTES
Referências bibliográficas:
Apostilas USP – Aglomerantes
CONCRETE, Microstucture,Properties and
Materials, , P. Kumar Metha e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006
Cia. Cimento Itambé
Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim
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