Aglomerantes AÉREOS
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AGLOMERANTES
AÉREOS
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
DEFINIÇÃO São produtos capazes de provocar a aderência dos materiais.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:
• Quimicamente inertes: Endurecem por simples secagem. Ex: argilas, betumes.
• Quimicamente ativos: Endurecem devido a reações química Ex: Cimento Portland
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• Quimicamente ativos:
AGLOMERANTES
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:
• Hidráulicos Não necessitam da presença do ar
para seu endurecimento.
• Aéreos Necessitam da presença do ar para endurecer.
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AGLOMERANTES AÉREOS: Depois de endurecidos, não resistem bem a água. Devem ser usados apenas em contato com o ar. Ex.: Cal aérea, Gesso
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AGLOMERANTES
• Quimicamente ativos:
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS: Depois de endurecidos, resistem bem a água. O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação exclusiva da água (reação de hidratação). Ex.: Cal hidráulica, Cimento aluminoso, Cimento Portland.
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AGLOMERANTES
• Quimicamente ativos:
• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
AGLOMERANTES
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Hidráulicos simples
Hidráulicos com adições
Hidráulicos
mistos
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES: Um único produto, não tendo mistura. Ex.: Cimento Portland Cimento aluminoso Cal hidráulica.
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• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
AGLOMERANTES
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS: Mistura de dois aglomerantes simples. Ex.: Mistura de CP c/ cimento aluminoso. Tem pega muito rápida.
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AGLOMERANTES
• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COM ADICÕES:
Aglomerantes hidráulicos simples + adições p/ modificar certas características.
Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação, retração ou preço.
Aumento: resistência a agentes agressivos, plasticidade ou resistência a baixas temperaturas.
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AGLOMERANTES
• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
AGLOMERANTES
Resumindo:
AGLOMERANTES
Quim. Inertes
Quim. Ativos
Aéreos
Hidráulicos
Simples
c/ adições
Mistos
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Tempos de início e final de pega
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AGLOMERANTES
Definições: Pega - período inicial de solidificação da pasta
Início de pega – Momento que a pasta começa a enrijecer
Fim de pega - Momento que a pasta já está completamente sólida
Endurecimento – Ganho de resistência, mesmo após o final de pega.
Luis J. Vicat, França, 1828
(Cou
tinho
, J. S
.; FE
UP,
198
8)
APARELHO DE VICAT Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES
AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
APARELHO DE VICAT
Ensaios (MB-3433) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal (MB-3434) - Determinação dos Tempos de Pega
O Aparelho de Vicat é composto por: • Parafuso para ajuste da altura; • Haste; • Parafuso para ajuste da sonda; • Agulha p/ início de pega; • Agulha p/ final de pega; • Base; • Sonda de Tetmajer; • Molde cônico e escala.
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Sonda de Tetmajer
Sonda de Tetmajer Agulha de
Vicat
Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES
APARELHO DE VICAT Escala
graduada
Amostra de aglomerante
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Agulha de Vicat
Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES
APARELHO DE VICAT Escala
graduada
Amostra de aglomerante
15
Sonda de Tetmajer Agulha de
Vicat
APARELHO DE VICAT (José A. Freitas Jr.)
amostra da pasta do
aglomerante
escala
agulha
Agulha com “arruela” para
verificação do final de pega
Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES
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O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado dentro das formas antes do início da pega.
Classificação (AFNOR):
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Tempos de início e final de pega AGLOMERANTES
Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente (inclui vazios entre grãos)
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AGLOMERANTES
Massa específica e unitária:
Massa Unitária
Massa Específica
Quem é maior, ME ou MU?
19
Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente (inclui vazios entre grãos)
19
AGLOMERANTES
Massa específica e unitária:
Superfície específica : SE = áreas dos grãos
Área dos grãos: soma das áreas todos os grãos contidos em uma unidade de massa.
Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das partículas determinado pelo permeabilímetro de Blaine.
AGLOMERANTES
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ηεε
ρ 1,0)1(
3 tKS ×−
×=
Caracteriza a finura; Quanto maior o valor do Blaine, mais fino é o pó do aglomerante, mais rápida é sua hidratação. • K é a constante do aparelho; • ε é a porosidade da camada; • t é o tempo medido (s) • ρ é a massa específica do cimento (g/cm³) • η é a viscosidade do ar à temperatura do ensaio – tabela da norma (Pa/s) • S é a superfície específica
ITAMBÉ
Superfície específica:
AGLOMERANTES
21
Amostra
(F.Bauer)
Permebilímetro Blaine Superfície específica:
AGLOMERANTES
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AGLOMERANTES AÉREOS
Depois de endurecidos, não resistem bem a água!!!
Devem ser usados apenas em contato com o ar.
Em geral precisam de componentes do ar para endurecer.
Exemplos principais: Cal aérea ou Cal hidratada
Gesso 23
CAL = Cal Aérea / Cal hidratada É um aglomerante aéreo
É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias
a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão
(função do tipo de rocha - entre aproximadamente 700 e
900oC), com posterior processo de hidratação.
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AGLOMERANTES AÉREOS
APLICAÇÕES DIVERSAS da CAL Destacam-se: ¢ Siderurgia ¢ Metalurgia ¢ Produtos químicos ¢ Papel Celulose ¢ Tratamento de águas/esgotos ¢ Cerâmica ¢ Produtos alimentícios ¢ Tratamento de águas e esgotos ¢ Tintas ¢ Borracha ¢ Óleos ¢ Reagentes ¢ CONSTRUÇÃO CIVIL (pintura,estabilização de solos, blocos construtivos,
ARGAMASSAS e misturas asfálticas) ¢ Agricultura ¢ Saúde ¢ Lar
Processo de Fabricação da CAL Hidratada
Jazida de calcário
Britagem
Calcinação
Cal virgem em pedra
Hidratação
Moagem
Cal Hidratada em pó
Cal virgem em pó
Moagem
CaCO3 + calor CaO + CO2
44 % do peso
12 a 20 % do volume Perde
CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva
(~900oC – cal cálcica)
a) Calcinação
CaCO3 = Carbonato de Cálcio
Etapas da cal:
Alterações físicas:
Rocha Calcária ar
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
27
Ca.Mg.(CO3)2 + calor Ca.Mg.O + 2 CO2
(~700oC – cal magnesiana/ dolomítica)
ar
a) Calcinação
Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
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Mg.CO3 + calor Mg.O + CO2
ar
O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.
b) Extinção da cal / Hidratação
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Ca(OH)2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio
Muito
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Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
b) Extinção da cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos. Cerca de 24% do peso do produto formado é H2O
Muito
Alteração física:
30
Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Pode chegar a 360 oC a 400 oC
O hidróxido de cálcio (cal extinta) é o aglomerante
empregado nas argamassas de cal usadas
principalmente na execução de alvenarias e
revestimentos, fornecendo argamassas com
excelente trabalhabilidade.
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
31
32
Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
ar ar
c) Endurecimento ou recarbonatação
CaCO3 = carbonato de cálcio
Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio
CAL = Cal Aérea
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA ou CAL EXTINTA = Cal Virgem depois da hidratação
DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:
Cal virgem cálcica
Cal virgem magnesiana
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Cal virgem cálcica: CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais
35
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal virgem magnesiana: CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais
95% de (CaO + MgO) No máximo: 5% de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
Cal virgem dolomítica: CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais
Rendimento: Ganho de volume da cal virgem ao hidratar. (volume de pasta em metros cúbicos que se obtém com uma tonelada de cal viva)
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Cal Gorda Cal Magra
36
37
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea / Cal hidratada
Cal gorda: Produz maior volume de pasta, mais plástica,
homogênea e mais expansiva.
Cal magra: Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos expansiva.
CALCÁRIO Reservas no Brasil:
Paraná
C = Calcário - CaCO3 D = Dolomito - CaCO3.MgCO3
Paraná
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared
Mina de calcário
Produção em Rio Branco do Sul-PR
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AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Britagem
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared
Mina de calcário
Produção em Rio Branco do Sul-PR
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AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
CALCÁRIO BRITADO
Forno de barranco
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos: C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared
Mina de calcário
Produção em Rio Branco do Sul-PR
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AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Forno intermitente simples a lenha
Forno vertical contínuo
(Freitas, J. A..) ABPC
Fornos para calcinação da cal
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
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PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR
Forno de barranco Queima de serragem
Peneiramento da cal Estoque
(alu
nos:
J. d
e C
amar
go, J
. Lim
a N
eto,’M
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osta
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o, R
. Sch
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, Silv
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intra
)
Adulteração da cal:
Dissolução em HCl (20%) (Prof. Mércia Barros)
Impurezas: • Partículas de carvão - riscos pretos • Contaminação por calcário
(Aulas USP)
• Partículas de sílica • Núcleos duros de CV na CH = vesículas
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA ou CAL EXTINTA = Cal Virgem depois da hidratação
DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
• Pasta obtida de cal em pedra - depois de 7 a 10 dias após a extinção.
• Pasta obtida de cal pulverizada - depois de 20 a 24 horas após a extinção.
• Pasta de cal magnesiana - 2 semanas no mínimo (a hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
TEMPO PARA EXTINÇÃO/HIDRATAÇÃO
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• Geralmente revestidos de tijolos sendo separados por uma parede interna.
• Enquanto a cal de um dos tanques esfria e “envelhece”, enche-se o outro tanque com cal misturada a água.
OS TANQUES (DEPÓSITOS)
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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Por que isso seria importante? • Este processo permite se obter, sem interrupções, cal bem extinta, em condições de ser empregada para o fabrico diário de argamassas.
Ca(OH)2
AGLOMERANTES AÉREOS CAL = Cal Aérea
Cal em final de hidratação em caixa de madeira, típica de obra.
Equipamento industrial para hidratação de cal. 49
Hidratador
REAÇÃO EXOTÉRMICA CALES COM ALTO TEOR DE CÁLCIO : 272 kcal/kg cal CALES DOLOMÍTICAS: 211 kcal/kg cal
1) No preparo de certas tintas e colas;
2) Como matéria prima na fabricação de tijolos sílico-calcários;
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea APLICAÇÕES
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Sílico-calcário
3) Confecção de argamassa;
4) Como adição nos pavimentos betuminosos;
5) Na indústria química, indústria cerâmica, no tratamento de água, no preparo de adubos, na siderurgia, etc;
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea APLICAÇÕES
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Impacto Ambiental:
Energia: • Óleo combustível; • Madeira; • Bagaço de cana; • Forno descontínuo:
Ø 2 kcal/g • Forno contínuo:
Ø 0,9 kcal/g
Reservas: • Calcário:
Ø Muito amplas.
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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CO2 – Efeito estufa: • Descarbonatação:
Ø p/ uma tonelada de CaCO3
• 560 kg CaO • 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação
• Combustível: Ø 1 tonelada de CaO gera
§ 300 Kg de CO2 - Forno contínuo § 640 kg de CO2 – Forno descontínuo
Impacto Ambiental:
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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Produto da desidratação parcial da gipsita - (CaSO4. 2H20)
É um aglomerante aéreo, não suporta contato com a água após endurecido.
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2O hemidrato 190oC
Gesso de Estucador Gesso Rápido Gesso de Paris
CaSO4 CaSO4
H2O
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Reação de produção:
GESSO ou GESSO DE PARIS
Gipsita
www.caer.uky.ed
CaSO4. 2H2O
Estrutura cristalina
Uso na medicina
Construção civil
Prosseguindo o aquecimento além dos 200 0C: 200 0C - anidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade ao ar e reage rapidamente). 600 0C - anidrita insolúvel - praticamente inerte (endurece lentamente quando em contato com água). 1.000 a 1.200 0C - GESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a 14 h, também chamado GESSO LENTO ou GESSO HIDRÁULICO resistência 100% superior ao gesso de Paris.
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 59
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
2(CaSO4.1/2+ H2O) + 3H2O 2(CaSO4.2H2O)
gipsita
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Reação de pega:
Exceção: Aglomerante aéreo é aquele que tem a capacidade de endurecer por com o dióxido de carbono ou por reações de hidratação e que não adquirem a propriedade de resistir ao contato com a água após endurecido.
Tem pega rápida.
• Início: 2 a 3 minutos
• Término: 15 a 20 minutos do amassamento com água
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Pega:
(AU
LAS
US
P –
Pro
f. A
ntôn
io F
igue
iredo
et a
l.)
Cristais ≅ 15 µm
62
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Resistências médias em corpos de prova secos e saturados de gesso de paris, conservados 28
dias em ar seco.
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 63
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
GESSO ou GESSO DE PARIS
(Aulas USP)
Calor de hidratação
Jazidas de Gipsita
3.500 km frete p/ regiões Sul
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Pólo gesseiro – PE: 94% da produção
Britagem da gipsita
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Propriedades:
- Pega rápida – minutos - Solúvel em água após endurecido - Atacado por fungos e bactérias “sulfatófagos” - Resistência mecânica diminui com o teor de umidade - Baixa condutibilidade térmica (isolante) - Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto) - Corrosivo ao aço
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Imagem MEV(5000x) de pasta de gesso
Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Chapas de gesso acartonado “Drywall”
Chapas fabricadas por processo de laminação contínua de uma mistura de gesso, água e aditivos entre duas lâminas de cartão.
NBR 14715:2001, NBR 14716:2001 e NBR 14717:2001.
GESSO ou GESSO DE PARIS
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w.d
ryw
all.o
rg.b
r
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
70
(Coutinho,J. S.)
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
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Tipos de Chapas
• Standard (ST) – Chapa Branca – (áreas secas) • Resistente à Umidade (RU) – Chapa Verde • Resistente ao Fogo (RF) – Chapa Rosa
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Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Chapas acartonadas - dimensões: L= 60,0 ou 120,0 cm
C = 240,0 ou 360,0 cm
Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm. (Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari)
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Placas de gesso
As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são chumbadas e fixadas ao teto com arame galvanizado.
Divisórias em blocos
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 76
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Peças decorativas
• Camada única de pasta sobre superfícies de interiores. • Confere aspecto liso, bem acabado.
(Fotografias, alunos: A.Monteiro, A. R. Pontes, C. P. Serpa, C. Vasco, F. Silva e I. Dalmagro) 77
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Revestimento com pasta de gesso
Reservas: • Muito amplas; • Duração ........
Consumo de Energia: • O menor dentre os aglomerantes;
CO2 – Efeito estufa : • Queima de Combustíveis - 0,15 a 0,20 kcal/g gesso; • 1 tonelada de gesso gera 45 Kg de CO2
• Desidratação parcial libera H2O.
Impacto Ambiental:
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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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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