Apostila Gesso Ibracon

Captulo 22.2 Gesso de construo civil

Dr. Vanderley Moacyr John - EPUSP Dra. Maria Alba Cincotto - EPUSP

Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

O que o gesso de construo

O gesso de construo um material produzido por calcinao do minrio natural gipso (sulfato de clcio dihidratado) constitudo essencialmente de:

sulfato de clcio hemidratado,

anidritas solvel e insolvel, gipsita, aditivos retardadores do tempo de pega.

As propriedades do gesso dependem do teor relativo desses constituintes.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Sulfatos constituintes do gesso de construo. Hemidratos de frmula CaSO4.0,5 H2O ou hemidrato-. a fase presente em maior teor.

Anidrita III ou anidrita solvel, de frmula CaSO4.H2OFase muito reativa, age como acelerador de pega.

Anidrita II ou anidrita insolvel, de frmula CaSO4Anidrita supercalcinada; Reage lentamente com a gua, podendo levar sete dias para se hidratar completamente.

Anidrita I, de frmula CaSO4Fase de pega e endurecimentos lentos, contribuindo para a dureza e tenacidade do produto final.

Gipsita, de frmula CaSO4.2H2OEst presente no produto, por tempo de calcinao insuficiente ou por moagem grossa da matria prima. Age como um acelerador de reao (acelerador de pega).Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Quadro 1 Composio terica dos sulfatos.

Sulfato Anidrita Hemidrato Dihidrato

Frmula CaSO4 CaSO4.0,50H2O CaSO4.0,66H2O CaSO4.2H2O

Massa molecular (g) 136,14 145,15 148,02 172,17

Composio H2O 0,00 6,20 8,03 20,99 CaO 41,19 38,63 37,88 32,57 SO3 58,81 55,15 54,08 46,50

Relao CaO/SO3 0,7 0,7 0,7 0,7


Produo do gesso de construo Extrao do minrio, realizada em geral a cu aberto. Britagem e moagem grossa. Estocagem com homogeneizao. Secagem da matria prima pois a umidade pode chegar a 10%. Calcinao, moagem fina e ensilagem. A calcinao pode consistir de um nico forno, cujo produto o hemidrato puro ou contendo tambm gipsita ou anidrita, ou de dois fornos que produzem hemidrato e anidrita, em separado. Moagem e seleo em fraes granulomtricas de acordo com a utilizao: em construo (pr-fabricao, revestimentos) e moldagem (arte, indstria). Etapa final no praticada no Pas: mistura e homogeneizao dos diferentes sulfatos e dos aditivos, em funo da aplicao.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Produo nacional A calcinao feita em forno rotativo de contato direto com os gases de combusto de leo ou de gaseificadores de carvo ou lenha. Baixa eficincia energtica. A calcinao feita tambm em fornos tipo panela e marmita de aquecimento indireto. Nesse processo no h contato entre os gases de combusto, de lenha ou leo. O armazenamento em silos promove homogeneizao e estabilizao favorvel sua qualidade. A estabilizao hidratao da anidrita III ao hemidrato; ela se d aps 12 horas de armazenamento do produto em atmosfera de 80% de UR; uma frao dessa fase pode estar presente no gesso por ocasio do consumo. Ensacado, deve ser protegido de umidade, pois o gesso hidrata-se com facilidade, regenerando o dihidrato que age como acelerador de pega.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Controle na produo

O importante o controle da produo de hemidrato. Pode ser feito pelo tempo de pega ou pelo teor de gua combinada remanescente. Considerando matria prima pura, a perda de 1,5 mols de gua representa uma diminuio do teor de gua combinada na gipsita de 70% do teor original. Este valor pode ser tomado como referncia para qualquer matria prima. O controle pode ser feito tambm pelo tempo de pega determinado pelo ensaio do corte e da impresso digital (DIN 1168).


Matria PrimaSulfatos naturais So um tipo particular de rocha sedimentar, denominada evaporito. So as rochas mais solveis, constitudas principalmente de cloretos e sulfatos de sdio, clcio, magnsio e potssio. Subproduto da indstria de fertilizantes Tambm denominado fosfogesso ou gesso qumico. Subproduto da produo de fertilizantes fosfticos, que se baseia na solubilizao de rochas fosfticas por cidos clordrico, ntrico ou sulfrico. O sulfato cristalizado na forma anidra (CaSO4) em processo via seca, na forma do dihidrato (CaSO4.2H2O), ou do hemidrato (CaSO4.0,5H2O) em processo via mida.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Sulfatos de subprodutos industriais (residuais)Subproduto da indstria de fertilizantes Tambm denominado fosfogesso ou gesso qumico. Subproduto da produo de fertilizantes fosfticos, que se baseia na solubilizao de rochas fosfticas por cidos clordrico, ntrico ou sulfrico. O sulfato cristalizado na forma anidra (CaSO4) em processo via seca, na forma do dihidrato (CaSO4.2H2O), ou do hemidrato (CaSO4.0,5H2O) em processo via mida. Equao da reao do processo dihidrato:Ca3(PO4)2 + 12 H2SO4 + 6 H2O 3 CaSO4.2H2O + 2 H3PO4Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Sulfatos de subprodutos industriais (residuais)Subproduto da produo de cido fluordrico O cido fluordrico, insumo bsico da produo de plsticos fluorados, por exemplo o teflon, produzido a partir da fluorita, segundo a equao de reao: CaF2 + H2SO4 CaSO4 + 2 HF Subproduto de purificao de gases Produzido na purificao de gases de combusto sulfurados com cal, antes de serem lanados na atmosfera. O poluente designado por SOx (anidrido sulfuroso, SO2 + anidrido sulfrico, SO3) fixado na forma de sulfato de clcio anidro ou hidratado, conforme o processo. O subproduto designado na literatura por sulfogesso.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Reaes de transformao At 100C ocorre a secagem da umidade da matria prima. Entre 140C e 160C formao do hemidrato: CaSO4.2H2O CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O Entre 160C e 190C formao da anidrita III: CaSO4.0,5H2O CaSO4 + 0,5H2O Acima de 250C, a anidrita III, solvel, por mudana de estrutura forma a anidrita II, insolvel. CaSO4.2H2O CaSO4 + 2H2O A 1.200C, a anidrita II transforma-se na anidrita. A 1.350C, ocorre a fuso. Acima de 1.450C, ocorre a dissociao da anidrita em anidrido sulfrico e xido de clcio.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Mecanismo de hidrataoFigura 1 Microcalorimetria de um hemidrato (Magnan, 1973).dQ/dt (Cal/h/g)

Tempo de hidratao 1 2 3 3e4 4


Mecanismo de hidrataoO mecanismo pode ser acompanhado pela curva do calor de hidratao: Etapa 1: o primeiro pico ocorre durante 30 segundos e corresponde molhagem do p. Etapa 2: o perodo de induo afetado pelo tempo de mistura, temperatura da gua de amassamento ou presena de impurezas ou aditivos. Etapa 3: inicia-se no final do perodo de induo, coincide com o incio da pega. Ocorre um forte aumento da temperatura que indica o aumento da velocidade de reao. Etapa 4: diminuio da velocidade de reao; depois de a curva passar por um mximo, a velocidade decresce progressivamente, observando-se o fim da hidratao.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Mecanismo de hidratao No contato do p com a gua inicia-se imediatamente a dissoluo dos sulfatos. Com a saturao da soluo a gipsita passa a precipitar em cristais aciculares, formando ncleos de cristalizao. medida que a hidratao evolui, a concentrao de ons, assim como a formao de novos ncleos, diminui. A fixao progressiva da gua de hidratao reduz a gua disponvel, aumentando simultaneamente o volume de slidos. Os cristais comeam a ficar prximos, a porosidade diminui, e a resistncia aumenta. Depois de a velocidade passar por um mximo, decresce at o fim da hidratao, quando a concentrao atinge um valor mnimo. O crescimento dos cristais nessa etapa vai influenciar diretamente as propriedades mecnicas.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Incio e fim de pega O consumo da gua de amassamento pela formao da gipsita hidratada aumenta a consistncia da pasta dando incio pega. Os cristais formados ao redor de ncleos ficam progressivamente mais prximos e se aglomeram, aumentando a viscosidade aparente da pasta. O prosseguimento da hidratao leva formao de um slido contnuo com porosidade progressivamente menor e resistncia progressivamente maior. A pega e o endurecimento so afetados por diferentes fatores, principalmente: finura e forma dos gros, relao a/g, temperatura da gua, velocidade e tempo de mistura e aditivos.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Figura 3 Influncia da temperatura no incio e fim de pega de pastas de gesso.120 100 Tempo (minutos) 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 Temperatura da gua de amassamento (C)Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Fim de pega Incio de pega

Variao dimensional da pasta de gesso Depois de uma fase inicial de contrao (Figura 4), observa-se um incremento de volume, devido ao arranjo geomtrico dos cristais que resulta na formao de poros que ocorre durante a hidratao, e que prossegue at os trs dias. Valores tpicos de expanso linear atingem cerca de 0,2%. Aps endurecimento e evaporao da gua de amassamento, d-se uma ligeira retrao, resultando em uma expanso lquida em torno de 0,1%. O valor decresce com o aumento da gua de amassamento e da composio mineral do produto. Esta caracterstica, praticamente, elimina o risco de fissurao de revestimentos; tambm auxilia na moldagem de componentes, pois preenche todos os vazios e detalhes do molde, gerando excelente acabamento superficial.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Figura 4 Representao esquemtica da contrao e expanso do gessoL / L (%)

0,15 0,10

L / L (%)

0,05 0,00 -0,05 -0,10 -0,15 0 10 20 30 40 50 60 70 Tempo (minutos)Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Expanso total

Retrao

Retrao inicial

Expanso

Propriedades fsicas do p Granulometria do p Determinada em amostra seca, por peneiramento na srie padro de peneiras (0,840 mm, 0,420 mm, 0,210 mm, 0,105 mm), sob gua corrente. A massa retida em cada peneira determinada aps secagem em estufa a 110C. Densidade de massa aparente Determinada em recipiente com capacidade de (1.000 20) cm3; recebe o gesso vertido atravs de um funil cnico, de 15 cm de altura, colocado sobre um trip, contendo uma peneira de 2,0 mm de abertura, e ajustado na metade da altura do funil (Figura 6).Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Fig. 6 - Funil utilizado para ensaio de densidade de massa aparente de gesso.


Propriedades da pasta

Consistncia normal Determinada com o aparelho de Vicat modificado (Figura 7): a haste est acoplada a uma sonda de alumnio cnica, pesando ambos 35 g; a sonda protegida com uma ponteira de ao inox. A fim de evitar a pega rpida do gesso, adiciona-se citrato de sdio p.a. gua (20 g/l). A penetrao da agulha deve ser de (30 2) mm.


Fig. 7 - Aparelho de Vicat modificado - para determinao da consistncia da pasta (NBR 12128).


Propriedades da pasta Tempo de pega NBR 12128: determinado com a pasta na consistncia normal, sem o retardador, em aparelho de Vicat provido de haste de (300 0,5) g e de agulha com dimetro de (1,13 0,02) mm. O incio de pega considerado quando a agulha estaciona a 1 mm da base, e o final, quando a agulha no mais penetra na pasta, deixando uma leve impresso. DIN 1168: consiste em colocar uma bolacha de pasta de gesso sobre a superfcie de um vidro; a bolacha cortada com uma lamina de ao. O incio de pega definido como o momento em que o corte no mais se fecha quando a lmina deixa impresso de corte na pasta (Figura 8). O fim de pega definido como o momento em que no aparece impresso digital na pasta por presso do dedo indicador.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Fig. 8 Mtodo de determinao do tempo de pega (DIN 1168).


Figura 9 Influncia da relao gua/gesso (g/g) no tempo de pega pela agulha de Vicat.15 Tempo de pega (minutos)

10

5

0 0,5 0,7 0,9 1,1 Relao gua/gessoLivro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Propriedades mecnicas: Dureza Os ensaios so realizados em corpos-de-prova cbicos de 50 mm de aresta, moldados em moldes com trs compartimentos. A dureza determinada pela medida da profundidade de impresso de uma esfera de ao duro, com (10,0 5,0) mm de dimetro, sob uma carga fixa, de (500 5) N em superfcies com rea mnima de 2.500 mm2. O resultado calculado pela equao:

D=

F ..T

sendo: F = carga em Newton; = dimetro da esfera em milmetros; T = mdia da profundidade em milmetros.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Figura 10 Correlao entre dureza e resistncia compresso de gesso brasileiro.40 35 Dureza (MPa) 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 Resistncia compresso (MPa)Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

D = 2,18.fc 2 R = 0,98

Fig. 11 Imagem de eltrons secundrios, de pasta de gesso (a/g 0,7), ilustrando a elevada porosidade e os aglomerados de cristais.

3 mLivro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Propriedades mecnicas: Resistncia compresso1,40 1,30 Densidade (g/cm )3

0,70 Resistncia compresso (MPa) Porosidade (cm 3/cm3) 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 1,4

20,0 17,5 15,0 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 Relao gua/gesso (g/g) fc = 3,44.a/g-2,73 2 R = 0,98

1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Relao gua/gesso (g/g)

Figura 12 Influncia na relao gua/gesso na densidade no estado seco e porosidade correlaes aproximadas para retas (produzido a partir de dados dos autores e de Les Cahiers Techniques, Syndicat, 1991).

Figura 13 Influncia na relao gua/gesso na resistncia mecnica de corpos-de-prova 50 x 50 x 50 mm de um gesso brasileiro (dados dos autores).


Aditivos retardadores de pegaDe modo geral esto agrupados em trs categorias conforme o seu modo de atuao: Espcies qumicas que diminuem a velocidade de dissoluo do hemidrato, por introduzirem outros ons na soluo: retardam a saturao da soluo: cidos orgnicos fracos (cidos ctrico, frmico, actico, lctico, e seus sais alcalinos, como os citratos, acetatos e lactatos) e cido brico, cido fosfrico, glicerina, lcool, ter, acetona e acar. Espcies qumicas que geram reaes complexas, resultando em produtos pouco solveis ou insolveis ao redor dos cristais de dihidrato, atrasando o seu crescimento e, como conseqncia, sua precipitao: boratos, fosfatos, carbonatos e silicatos alcalinos.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Aditivos retardadores de pega

Produtos orgnicos de massa molecular elevada, como as protenas degradadas e alguns colides; misturados com gua, formam um gel ao redor dos gros de hemidrato, atrasam o contato com a gua e a solubilizao e cristalizao do dihidrato: queratina, casena, goma arbica, gelatina, pepsina, peptona, albumina, alginatos, protenas hidrolisadas, aminocidos e formaldeidos condensados.


Figura 14 Efeito do cido tartrico na velocidade de hidratao.80 70 Temperatura (C) 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 Tempo de hidratao (minutos)Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

SEM aditivo COM retardador

Figura 15 Efeito do cido ctrico no incio de pega.200 175 Tempo (minutos) 150 125 100 75 50 25 0 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Teor de aditivo (%)Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Figura 17 Tempo de incio de pega em presena de gelatina.140 120 Tempo (minutos) 100 80 60 40 20 0 0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15


Figura 18 Efeito do hexametafosfato na consistncia da pasta de gesso.0,70 Relao gua/gesso (g/g)

0,68

0,66

0,64 0,00

0,20

0,40

0,60


Influncia dos retardadores sobre o gesso endurecido. Expanso A diminuio da expanso observada atribuda mudana da microestrutura do dihidrato na presena de retardadores. Em presena de aditivos retardadores, os cristais curtos e grossos tm mais espao para crescer, diminuindo as foras que geram as expanses. Porosidade A porosidade pode aumentar ou diminuir dependendo do tipo de aditivo: as protenas aumentam a porosidade; o cido ctrico diminui. A metilcelulose aumenta a porosidade do material na forma de ar incorporado. Dependem da cristalizao da gipsita: cristais longos ou curtos, aciculares ou grossos.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Aplicao: revestimentos em gesso O preparo de pastas de gesso governado por dois fatores bsicos: a necessidade de reologia adequada para a aplicao sobre a base e o tempo til (tempo em que essa reologia mantida). O gesseiro, pela sua experincia, define o teor de gua adequado (relao a/g). A aplicao requer experincia para evitar-se o desperdcio devido ao curto tempo de pega. A faixa de consistncia que permite a aplicao de pastas de gesso medida com aparelho de Vicat modificado mostrou que a pasta pode ser aplicada quando a consistncia encontra-se entre 28 mm (incio) e 0 mm (fim). Na prtica, a definio do teor de gua pode ser realizada utilizando esse aparelho de uso muito simples.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Aplicao: revestimentos em gesso Influncia da adio de cal ao gesso40 Penetrao inicial (mm) 35 30 25 20 15 10 5 0 0 a/a 0,5 a/a 0,6 a/a 0,7 5P = -1,365.T + 28,750 R2 = 0,997 P = -0,642.T + 34,778 R2 = 0,925 P = -0,338.T + 37,201 2 R = 0,880

25 20 Tempo (minutos) 15 10 a/a= 0,7 5 0 P = 0 mm P = 28 mm 0 3 6 9 12 15 18 21 24 Tempo espera Fim utilizao

10

15

20

25

Teor de cal (%)

Teor de cal (%)

Figura 20a Influncia do teor de cal na consistncia Vicat Modificado para diferentes relaes gua/(gesso + cal) (Antunes, 2000).

Figura 20b Influncia do teor de cal no tempo de espera (inclui 5 min. De mistura e moldagem do corpo-de-prova) e fim de utilizao para pasta com gua/(gesso + cal) = 0,7, obtidas com um gesso especfico (Antunes, 2000).


Aplicao: revestimento em gesso Efeito da adio de cal ao gesso

Figura 21 Influncia da relao gua/(gesso + cal) na resistncia mecnica compresso (NBR 12129) e mdulo de elasticidade de pastas de gesso (tangente inicial no ensaio de compresso).


Aplicao: Gesso acartonado As chapas de grandes dimenses finas de gesso revestidas externamente por duas lminas de papel, so denominadas comercialmente no Brasil de dry wall. O papel kraft que reveste serve de reforo para os esforos de trao, o que permite o manuseio seguro de chapas de grandes dimenses e confere resistncia a esforos de uso. Os produtos tm alta produtividade na montagem e permitem a execuo de servio com um baixo consumo de material. Combinando papel e gesso, o produto, sensvel a ambientes midos, podendo apresentar degradao total ou biodeteriorao da superfcie. Para aplicao em ambientes midos recebe tratamento com hidrofugante.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Figura 22 Absoro de gua por superfcie protegida por papel de chapa de gesso acartonado convencional e resistente umidade.30 Absoro de gua (%) 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 120 Tempo (minutos)Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Convencional Resistente umidade

Aplicao: Placas e outros componentes de gesso. Placas lisas de gesso moldado, com dimenses de 60 cm x 60 cm, com borda reforada para forros suspensos. Perfis moldados, em complementao s placas de gesso, utilizados para a realizao de acabamento de bordas e produo de detalhes arquitetnicos como sancas. Blocos de gesso moldados para uso em alvenarias: paraleleppedos vazados, com grandes dimenses (500 mm x 666 mm, com espessuras entre 50 mm e 100 mm). Permite boa produtividade na elevao da alvenaria. Fibro-gesso: a fibra adicionada para melhorar a resistncia trao e ao impacto. Porta corta-fogo. Isolante acstico.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Aplicao: Placas e outros componentes de gesso Patologia. Placas finas de gesso apresentam elevada movimentao higrotrmica, pois so permeveis ao vapor de gua e possuem baixa inrcia trmica, entrando em equilbrio com o ambiente muito antes do restante da estrutura do edifcio. A combinao da higroscopicidade com placas de espessura delgada leva freqncia e amplitude de movimentao higrotrmica de paredes e forros de gesso superiores s da estrutura do edifcio. Solues: Em forros de placas moldadas: total dessolidarizao das paredes e a introduo de juntas peridicas. Em gesso acartonado: fixao da estrutura de madeira ou metal e a existncia de uma junta elstica entre placas.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Aplicao: revestimento em gesso Patologia A umidade prejudicial ao gesso dada a solubilidade da gipsita. Pela ao de ciclos mido-seco do ambiente, a gipsita da superfcie se dissolve e precipita continuamente, mas os cristais apenas se depositam sobre a superfcie e no tm o mesmo embricamento da primeira formao. A superfcie torna-se pulverulenta. Os aditivos orgnicos empregados para controle da pega apresentam o inconveniente de alimentar o crescimento de fungos de difcil eliminao. Os aditivos minerais empregados em excesso podem ser trazidos para a superfcie na evaporao da gua de amassamento ou na secagem aps a absoro de umidade e formar eflorescncias.Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Aplicao: revestimento em gesso Patologia O gesso de construo, particularmente quando exposto a umidades elevadas, provoca a corroso do ao. Todos os componentes de ao em contato com o gesso devem ser protegidos contra a corroso, atravs, por exemplo, de galvanizao. Artefatos ou revestimentos de gesso apresentam uma superfcie muito lisa, quase polida, s vezes pulverulenta, o que no permite boa aderncia de pinturas de emulso. A pelcula se forma, mas descola com facilidade (peeling). Necessitam, por isso, da aplicao de fundo preparador na superfcie.


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