2 - ATPS - Materiais de Construcao Civil

FACULDADE ANHANGUERA DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

Professor:

Herivelto MartinsAnhanguera Educacional

Materiais de ConstruçãoCivil

ATPS (B1)

INTEGRANTES 6º A

Nome: Adilson Santos Santana RA: 6443304563Nome: Adriano Lopes de Siqueira RA: 1299221961Nome: Deronildo da Silva Pereira RA: 6678340914Nome: Diego Rafael dos Santos RA: 6247225265Nome: Elias César da Silva RA: 6662446476Nome: Fábio Luiz de Almeida RA: 6864343331Nome: Gabriel Poli Nunes RA: 6838453810

2 Atividades Práticas Supervisionadas – Materiais de Construção Civil – Prof. Herivelto Martins

1. DEFINIÇÃO DE AGLOMERANTES

Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal função é

formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado. São utilizados na

obtenção das argamassas e concretos, na forma da própria pasta e também na

confecção de natas.

As pastas são, portanto, misturas de aglomerante com água. São pouco usadas devido

aos efeitos secundários causados pela retração. Podem ser utilizadas nos rejuntamentos

de azulejos e ladrilhos.

As natas são pastas preparadas com excesso de água. As natas de cal são utilizadas em

pintura e as de cimento são usadas sobre argamassas para obtenção de superfícies

lisas.

Também conhecido como ligante, e geralmente pulverulento que tem a finalidade de

aglutinação de outros materiais (agregados), influenciando, desta forma, a resistência do

material resultante, têm a propriedade de se poder moldar, de se aderir facilmente a

outros materiais, dos unir entre si, se endurecer e atingir resistências mecânicas

consideráveis. Um aglomerante, em contato com água, forma uma pasta, a qual é

moldável e maleável, permitindo o fácil manuseamento do material. Ao se juntar areia a

essa pasta, forma-se uma argamassa que, depois de seca, se torna rígida e resistente.

Se, à argamassa, se juntar brita, está-se perante um material chamado "concreto" ou

"betão".

Estes materiais são de vital importância na construção, para fazer parte de quase todos

os elementos da mesma, sendo classificados, basicamente, de duas formas:

Quanto ao seu processo de endurecimento ou

Quanto à sua composição.

2. QUANTO AO PROCESSO DE ENDURECIMENTO

Nesse processo os aglomerantes são divididos em inertes e ativos.

Quimicamente inertes:

Endurecem por simples secagem.


Ex: argilas, betumes.

• Quimicamente ativos:

Endurecem pela ação de reações químicas.

Ex: cimento Portland, Cal aérea

Os aglomerantes podem ser classificados, quanto ao seu princípio ativo, em:

Aéreos: são os aglomerantes que endurecem pela ação química do CO2 no ar,

como por exemplo, a cal aérea, necessitando então da presença do ar.

Hidráulicos: são os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água,

como por exemplo a cal hidráulica, o cimento Portland, etc. Este fenômeno recebe

o nome de hidratação, sendo assim fica isento da necessidade da água para

endurecer.

Hidráulicos simples;

Ex: Cimento Portland (CP),

Cimento aluminoso,

Cimento aluminoso

Gesso hidráulico,

Cal hidráulica.

Hidráulicos compostos;

Misturas de um aglomerante simples com subprodutos industriais ou produtos naturais de

baixo custo.

Ex: CP IV - mistura de cimento Portland com pozolana

CP III - mistura de cimento Portland e escória

CP II F - mistura de cimento Portland e pó de calcário.

Hidráulicos mistos;

Mistura de dois aglomerantes simples.

Ex: “Cimento de Grappiers” - Subproduto fabricação da cal hidráulica

Mistura de CP com cimento aluminoso – tem pega muito rápida.


Hidráulicos com adições.

Aglomerantes hidráulicos simples + adições para modificar certas características.

Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação, retração ou preço.

Aumento: resistência a agentes agressivos, plasticidade ou resistência a baixas

temperaturas.

Dar coloração especial.

Poliméricos: São os aglomerantes que têm reação devido à polimerização de

uma matriz. Polímeros são produzidos a partir de moléculas orgânicas (monômero

do grego mono=um + mero=parte) que se combina para formar estruturas mais

complexas através de um processo chamado polimerização. Daí o nome polímero

(poli=muitos + mero).Para Steinberg (1973) e Tezuka (1988), o concreto de

cimento Portland e polímero são uma pré-mistura da pasta de cimento e

agregados na qual um monômero é adicionado durante a etapa de mistura. Ou

seja, este concreto é um material cujo aglomerante é formado por dois

componentes ativos – cimento Portland e uma dispersão polimérica em água,

como o látex SBR ou uma emulsão de éster poli acrílico. Segundo os autores, as

propriedades dependem significativamente da compatibilidade entre estes dois

produtos.

A seguir, as vantagens do concreto modificado com polímero, segundo relatório do

ACI American Concrete Institute:

– Elevada aderência nos pontos de ligamento entre um concreto pré-existente e um

concreto novo, nos casos de recuperação estrutural;

– Resistência química e à abrasão (tráfego de pedestres);

– Resistência à flexão e tração;

– Permeabilidade e módulo de elasticidade reduzido;

– Excelente propriedade dielétrica;

– Baixa porosidade e absorção de água;

– Resistência a gelo/degelo.


No processo natural de hidratação do cimento, o polímero adiciona uma modificação no

processo de aglutinação (união). Durante o “endurecimento” do concreto, formam-se

pequenos espaços entre os grãos dos agregados. Estes vazios permitem a penetração

da água, danificando a estrutura em condições de gelo/degelo. Partículas aglutinantes do

polímero preenchem estes espaços, tornando o concreto menos permeável, protegendo-

o contra o efeito gelo/degelo.

As vantagens são inúmeras, porém este concreto precisa de cuidados na sua confecção.

Há muitas variáveis a serem consideradas como, por exemplo, a sua cura rápida

(aproximadamente 85 minutos), justificando a sua aplicação na recuperação de pisos

industriais, local onde se necessita rápida liberação. Logo, é essencial que seja produzida

por profissionais competentes.

A utilização deste concreto no Brasil ainda é limitada porque a maioria das misturas

utilizadas é importada e há poucas pesquisas sobre o material, além de não haver

normas técnicas direcionadas para a produção e caracterização do concreto modificado

com polímero.

Ohama (2001) relata que no Japão as pesquisas estão voltadas para a adição do

polímero de forma sustentável no concreto e argamassa, nas suas três categorias.

Segundo o autor, a argamassa de resina epóxi sem iniciadores tóxicos, os polímeros em

pó sem solventes, a reciclagem do PET (garrafa plástica de refrigerante) entre outros, já

mostram que os compostos de concreto polímero podem ser materiais de construção

altamente sustentável.

Sendo alguns materiais polímetros:

Resina epoxídica

Resina acrílica

Cola

mástique

Betuminosos

Alcatrão

Asfalto

derivados da destilação do petróleo


3. CONCEITO DE PEGA

Pega é a perda de fluidez da pasta. Ao se adicionar, por exemplo, água a um

aglomerante hidráulico, depois de certo tempo, começam a ocorrer reações químicas de

hidratação, que dão origem à formação de compostos, que aos poucos, vão fazendo com

que a pasta perca sua fluidez, até que deixe de ser deformável para pequenas cargas e

se torne rígida.

Início de pega de um aglomerante hidráulico é o período inicial de solidificação da pasta.

É contado a partir do lançamento da água no aglomerante, até ao início das reações

químicas com os compostos do aglomerante. Esse fenômeno é caracterizado pelo

aumento brusco da viscosidade e pela elevação da temperatura da pasta.

Fim de pega de um aglomerante hidráulico é quando a pasta se solidifica completamente,

não significando, entretanto, que ela tenha adquirido toda sua resistência, o que só será

conseguido após anos.

A determinação dos tempos de início de e de fim de pega do aglomerante são

importantes, pois através deles pode-se ter idéia do tempo disponível para trabalhar,

transportar, lançar e adensar argamassas e concertos, regá-los para execução da cura,

bem como transitar sobre a peça.

Com relação ao tempo de início de pega os cimentos brasileiros se classificam em:

• cimentos de pega normal tempo > 60 minutos • cimentos de pega semirrápida 30

minutos < tempo < 60 minutos

• cimentos de pega rápida tempo < 30 minutos

No caso dos cimentos de pega normal, o fim da pega se dá, de cinco a dez horas depois

do lançamento da água ao aglomerante. Nos cimentos de pega rápida, o fim da pega se

verifica poucos minutos após o seu início.


4. CAL

É o produto obtido pela calcinação de rochas calcárias a temperaturas elevadas. Existem

três tipos de cales: cal aérea (cal virgem e cal hidratada) e a cal hidráulica.

Cal Virgem ou Cal Viva

É o aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias (CaCO3) numa

temperatura inferior a de fusão do material (850 a 900 0C).

Além das rochas calcárias, a cal também é obtida de resíduos de ossos e conchas de

animais.

O fenômeno ocorrido na calcinação do calcário é o seguinte:

Calcário + calor ⇒ cal virgem + gás carbônico

Ca CO3 + calor (900 0C) ⇒ Ca O + CO2

O produto que se obtém com a calcinação do carbonato de cálcio recebe o nome de cal

virgem, ou cal viva (CaO), que ainda não é o aglomerante usado em construção. O óxido

deve ser hidratado para virar hidróxido de cálcio Ca(OH)2 denominado de cal extinta ou

cal queimada.

CaO + H2O => Ca (OH)2

Cal virgem + água => Cal extinta + calor

O processo de hidratação da cal virgem é executado no canteiro de obras. As pedras são

colocadas em tanques onde ocorre a sua extinção ao se misturarem com a água. O

fenômeno de transformação de cal virgem em cal extinta é exotérmico, isto é, se dá com

grande desprendimento de calor (250 cal/g, podendo em alguns casos a temperatura

atingir 400 0C), o que torna o processo altamente perigoso.

Após a hidratação das pedras, o material deverá descansar por 48 horas no mínimo,

antes de ser utilizado na obra.


As argamassas de cal, inicialmente, têm consistência plástica, mas endurecem por

recombinação do hidróxido com o gás carbônico, presente na atmosfera (daí o nome cal

aérea), voltando ao seu estado inicial de carbonato de cálcio.

Ca (OH)2 + CO2 ⇒ CaCO3 + H2O

Cal extinta + gás carbônico ⇒ Carbonato de cálcio + água

A cal viva ou cal virgem é distribuída no comércio em forma de pedras, como saem do

forno ou mesmo moídas e ensacadas.

Cal Hidratada

Cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu em usina o processo de hidratação.

É apresentada como um produto seco, na forma de um pó branco de elevada finura. A

cal é encontrada no mercado em sacos de 20 kg.

A cal hidratada oferece sobre a cal virgem algumas vantagens, entre elas:

Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas 21

• maior facilidade de manuseio, por ser um produto pronto, eliminando do canteiro de

obras a operação de extinção;

• maior facilidade de transporte e armazenamento.

Cal Hidráulica

Este tipo de cal é um aglomerante hidráulico, ou seja, endurece pela ação da água, cal

hidráulica é obtida pelo aquecimento de calcários com impurezas, Silicoaluminosas,

formando silicatos, aluminatos e ferritas de cálcio.


Por causa de seu alto grau de hidraulicidade - propriedade da cal de fazer pega sob

excesso de água - solidifica-se e endurece quando imersa em água. E foi muito utilizado

nas construções mais antigas, sendo posteriormente, substituído pelo cimento Portland.

Normas para determinar qualidade do cal

. NBR 6453 - Cal virgem para construção civil – Requisitos;

. NBR 7175 - Cal hidratada para argamassas;

. NBR 9289 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da finura;

. NBR 9205 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da estabilidade;

. NBR 9206 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da plasticidade;

. NBR 9206 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da capacidade de

incorporação de areia no plastômero de Voss;

. NBR 9290 - Cal hidratada para argamassas - Determinação de retenção de água;

. NBR 6473 - Cal virgem e cal hidratada - Análise química;

. Dentre outras.

Aplicação da Cal

A cal pode ser utilizada como único aglomerante em argamassas para assentamento de

tijolos ou revestimento de alvenarias ou em misturas para a obtenção de blocos de

solo/cal, blocos sílico/calcário e cimentos alternativos.

Durante muito tempo a cal foi largamente empregada em alvenarias, que vêm

atravessando muitos séculos de vida útil. Atualmente o maior emprego da cal se dá,

misturada ao cimento Portland.

Por causa da elevada finura de seus grãos (2 µm de diâmetro), e consequente

capacidade de proporcionar fluidez, coesão (menor suscetibilidade à fissuração) e

retenção de água, a cal melhora a qualidade das argamassas. A cal confere uma maior

plasticidade as pastas e argamassas, permitindo que elas tenham maiores deformações,

sem fissuração, do que teriam com cimento Portland somente. As argamassas de


cimento, contendo cal, retêm mais água de amassamento e assim permitem uma melhor

aderência.

A cal também é muito utilizada, dissolvida em água para pinturas, na proporção de mais

ou menos 1,3 gramas por litro de água. A esta solução chama-se nata de cal e sua

utilização é conhecida como caiação. As tintas de cal, além do efeito estético, têm,

também, efeito asséptico, devido a sua alta alcalinidade (PH alto).

5. ENSAIOS QUIMICOS E FISICOS

De extrema importância para determinar várias características do material.

QUÍMICOS: Esta categoria de ensaios tem por objetivo verificar a "pureza" da cal

hidratada, avaliando o processo de fabricação do produto e a qualidade da sua matéria

prima. Os ensaios químicos têm influência direta sobre o desempenho do produto.

Além disso, a partir desses ensaios, pode-se verificar a existência de impurezas na

matéria prima da cal hidratada. Quanto maior a porcentagem de impurezas, menor será a

quantidade de cal que o consumidor estará efetivamente comprando.


FÍSICOS: Os ensaios que pertencem a esta categoria verificam se a cal foi bem moída no

processo de fabricação, se é econômica, se a argamassa desta cal é de boa

trabalhabilidade e se a argamassa retém a água da mistura ou a perde para a alvenaria

onde a argamassa foi assentada.

6. GESSO

Dos aglomerantes utilizados na construção civil, o gesso é o menos utilizado no Brasil.

No entanto, ele apresenta características e propriedades bastante interessantes, dentre

as quais, pode-se citar o endurecimento rápido, que permite a produção de componentes

sem tratamento de aceleração de endurecimento. A plasticidade da pasta fresca e a

lisura da superfície endurecida são outras propriedades importantes.

O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou parcial da

gipsita, seguido de moagem e seleção em frações granulométricas em conformidade com

sua utilização. A gipsita é constituída de sulfato de cálcio mais ou menos impuro,

hidratado com duas moléculas de água. As rochas são extraídas das jazidas, britadas,

trituradas e queimadas em fornos.

CaSO4 + 2H2O

De acordo com a temperatura do forno o sulfato de cálcio bi-hidratado se transforma em

três diferentes substâncias:

1ª Fase - gesso rápido ou gesso estuque

(CaSO4 + 2H2O) + calor = 150 0C ⇒ (CaSO4 + ½ H2O) 2ª Fase - gesso anidro solúvel

(CaSO4 + 2H2O) + 150 0C < calor < 300 0C ⇒ CaSO4 3ª Fase - gesso anidro insolúvel

(CaSO4 + 2H2O) + Calor > 300 0C ⇒ CaSO4


O gesso é um aglomerante de baixo consumo energético. Enquanto a temperatura para

processamento do cimento Portland é da ordem de 1450 0C, a da cal entre 800 e 1000

0C, a do gesso não ultrapassa 300 0C.

As propriedades aglomerantes do gesso devem-se à hidratação do sulfato de cálcio

semi-hidratado e do sulfato de cálcio solúvel que reconstituem o sulfato de cálcio bi

hidratado.

Aplicações do Gesso

Devido a sua principal característica, o rápido endurecimento, o gesso presta-se à

moldagem. Quanto a suas principais aplicações destacam-se:

• material de revestimento (estuque);

• placas para rebaixamento de teto (forro);

• painéis para divisórias;

• elementos de ornamentação, como: sancas, florões, etc.

7. CIMENTOS

Cimento aluminoso:

É ligantes hidráulicos, cujo componente principal é o aluminato de cálcio.

São fabricados a partir de misturas de calcários com bauxitos ou com alumina, de forma

a se obter cimentos com teores de óxido de alumínio na faixa de 40% a 80%.

Estes produtos podem ser obtidos por dois processos:

Fusão;

As matérias-primas são moídas, dosadas e levadas ao forno para fusão. O material

fundido é descarregado e resfriado


Sinterização;

As matérias-primas são secas, dosadas e moídas em moinho de bolas até uma

granulometria próxima a do cimento. Em seguida este pó é politizado, calcinado em

fornos rotativos e resfriado, obtendo-se o clinquer.

* O clinquer de ambos os processos é britado e moído até a granulometria desejada,

obtendo-se dessa forma o cimento.

Propriedades:

- Resistência ao calor dos concretos ou argamassas prontas até 1200°C

- Alta resistência a abrasão e corrosão

- Endurecimento normal a baixas temperaturas

- Pega lenta

- Cura rápida

Cimento Pozolânico

Substâncias silicosas e aluminosas que reagem com a cal hidratada na presença de

água, resultando em compostos cimentícios.

Os materiais pozolânicos mais comuns são: a pozolana original (pumicita), as

calcedônias e as opalas, terras diatomáceas calcinadas, argilas calcinadas e as cinzas

volantes.

Os modernos cimentos pozolânicos são uma mistura de pozolanas naturais e industriais

com cimento Portland.

Vantagens:

- Trabalhabilidade

- Diminuição do calor de hidratação

- Aumento da impermeabilidade

- Resistência ao ataque da água

- OBS: Com a substituição de parte do cimento por pozolana, os concretos passam a ter

menores resistências iniciais, só desaparecendo essa desvantagem após cerca de 3


meses, a partir de onde suas resistências são cerca de 10 a 15% superiores aos dos

concretos comuns.

O concreto feito com este produto se torna mais impermeável, mais durável,

apresentando resistência mecânica à compressão superior à do concreto feito com

Cimento Portland Comum, a idades avançadas.

Cimento Natural

É obtido através da calcinação da pedra calcária argilosa natural ou pedra calcária

magnésia natural, sem sofrer processo de pulverização ou misturas de outros materiais.

PROCESSO A pedra é quebrada e queimada em fornalha. O cimento queimado é então

britado em pequenos fragmentos, pulverizado, adicionado e empacotado para o

transporte ao mercado.

Utilização:

É usado quando se tem esforços menores e se precisa de uma pega mais rápida OBS: O

cimento natural nos dias de hoje, deu lugar ao Cimento Portland. Pois o mesmo possui

um tempo de pega mais lento, o que é vantajoso na aplicação.

Cimento Portland

Cimento Portland é a denominação técnica do material usualmente conhecido na

construção civil como cimento. O cimento Portland foi criado e patenteado em 1824, por

um construtor inglês, chamado Joseph Aspdin. Naquela época, era moda na Inglaterra

construir com uma pedra, de cor acinzentada, originária da ilha de Portland, situada ao

sul do país. Como o resultado da invenção de Aspdin se assemelhava na cor e na dureza

a pedra de Portland, foi patenteada com o nome de cimento Portland.

O cimento é um pó fino com propriedades aglutinantes, que endurece sob ação da água,

sendo, portanto, um aglomerante hidráulico. Depois de endurecido, mesmo sob ação da

água, não se decompõe mais.

O cimento é hoje, sem dúvida, o mais importante dos aglomerantes, sendo de

fundamental importância conhecer bem suas propriedades, para poder aproveitá-las da

melhor forma possível.


Composição do Cimento Portland

O cimento Portland é composto de clínquer, com adições de substâncias que contribuem

para suas propriedades ou facilitam o seu emprego. Na realidade, são as adições que

definem os diferentes tipos de cimento.

O clínquer, tem como matérias-primas o calcário e a argila. A rocha calcária é

primeiramente britada, depois moída e em seguida misturada, em proporções

adequadas, com argila, também moída. Essa mistura atravessa então, um forno giratório,

cuja temperatura interna chega a alcançar 1450 0C, atingindo uma fusão incipiente. Esse

calor é que transforma a mistura, no clínquer, que se apresenta primeiramente na forma

de pelotas. Na saída do forno, o clínquer ainda incandescente é bruscamente resfriado, e

finamente moído, transformando-se em pó. Na Figura 2 é apresentado o esquema de

fabricação do cimento Portland.

No clínquer em pó está a essência do cimento, pois é ele quem tem a característica de

desenvolver uma reação química, na presença da água, cujas consequências físicas,

são, primeiramente, tornar-se pastoso, portanto moldável e, em seguida endurecer,

adquirindo elevada resistência e durabilidade.

Detalhando um pouco, podemos dizer que a mistura moída de calcário e argila ao atingir

a fusão incipiente (±30% de fase líquida), apresenta reações entre o carbonato na argila,

formando silicatos e aluminatos, que apresentam reações de hidratação, podendo, então,

o material resultante apresentar resistência mecânica.

Os principais silicatos formados na calcinação do calcáreo e da argila, são:

• silicato dicálcico 2CaO.SiO2 (C2S) • silicato tricálcico 3CaO.SiO2 (C3S)

• aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 (C3A)

A mistura de cimento e água forma uma solução alcalina de PH entre 1 e 13, na qual os

silicatos se solubilizam, saturando a solução e se depositando, na forma de hidratados

insolúveis que formam cristais que se entrelaçam, tomando a mistura a forma de um

sólido.


Hidratação do Cimento Portland

Estagio I: Em contato com a água ocorre uma rápida dissolução dos grãos do cimento.

Sobem as concentrações de álcalis solúveis, Ca2+, SO4 2- e íons OH em solução,

resultando em um pH de 12 a13.

Estagio II: Estagio II Os íons Ca2+, SO42- e íons OH reagem com os silicatos e

aluminatos para formar gel de C-S-H e etringita, formando uma barreira em torno dos

grãos de cimento não.

hidratados, retardando novas hidratações, permitindo um período de trabalhabilidade

durante o qual o concreto deve ser lançado e assentado.

Estagio III: Estagio III Durante o Estágio II a concentração de íons Ca2+ continua a

aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos grãos de cimento atrás da barreira.

Com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de Ca(OH) 2 ocorre uma rápida

hidratação dos grãos de cimento gerando gel de C-S-H e etringita.

A formação de gel de C-S-H e o Inter travamento das partículas promovem a pega e o

endurecimento.


Existem outros tipos de cimento para usos específicos:

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.

2 - ATPS - Materiais de Construcao Civil

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