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TR – Tecnologia dos Revestimentos

Aula 3

Argamassas de revestimento:

cimento

Profa. Dra. Yêda Vieira Póvoas

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO

EM ENGENHARIA CIVIL

Sumário

Conceitos

Produção e consumo

Tipos e aplicações

Composição química

Características dos compostos

Leitura obrigatória

Argamassa e cimento

Conceitos

(NBR 13281/05)

Argamassa: Mistura homogênea de agregado(s)

miúdo(s), aglomerante(s) inorgânicos(s) e água,

contendo ou não aditivos, com propriedades de

aderência e endurecimento, podendo ser dosada

em obra ou em instalação própria (argamassa

industrializada)

(NBR 13281/05)

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Aglomerante hidráulico constituído de

óxidos (cálcio, silício, ferro e alumínio) que

em contato com a água tem a capacidade

de endurecer.

Cimento: palavra originária do Latim

Caementum, que significa união

Cimento

Produção e consumo

www.snic.org.br www.snic.org.br

www.snic.org.br www.snic.org.br

3

www.snic.org.br

Fábricas de cimento no Brasil

www.snic.org.br

www.snic.org.br

Cimento

Tipos

Cimento Portland

Sigla Classe Clínquer + Gesso

Escória Pozolana Carbonato

Comum

CPI

25 32 40

100 0

CPI-S 25 32 40

99-95 1-5

CPII-E 25 32 40

94-56 6-34 0 0-10

Composto CPII-Z 25 32 40

94-76 0 6-14 0-10

CPII-F 25 32 40

94-90 0 0 6-10

ABCP (2002)

Cimento

Portland Sigla Classe

Clínquer

+ Gesso Escória Pozolana Carbonato

Alto forno CPIII 25

32 40

65 - 25 35 - 70 0 0 - 5

Pozolânico CPIV 25 32 85 - 45 0 15 - 50 0 - 5

Alta resistência

inicial

CPV-

ARI - 100-95 - - 0 - 5

ABCP (2002)

4

Cimento

Composição química

Formação do cimento

Calcinação (clínquer)

Pedra calcária (~80%)

CaO + CO2

Argila (~20%)

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O

Reações químicas que

ocorrem no sistema de

fornos de cimento

3CaO.SiO2

2CaO.SiO2

3CaO.Al2O3

4CaO.Al2O3.Fe2O3

Fases do clínquer

C3S - 3CaO.SiO2 Silicato tricálcico

C2S - 2CaO.SiO2 Silicato dicálcico

C3A - 3CaO.Al2O3 Aluminato tricálcico

C4AF - 4CaO.Al2O3.Fe2O3 Ferro aluminato tetracálcico

Estimativa dos teores pelas fórmulas de BOGUE

Elementos menores do clínquer

MgO

cristalino (periclásio)

expansão lenta

CaO

expansivo

Na2O e K2O álcalis

0,3 a 1,5%

reação álcali-agregado

Eflorescências

Sulfatos (SO3)

combustível

Óxido Abrev. Compostos Abrev.

CaO* C 3CaO.SiO2 C3S

SiO2* S 2CaO.SiO2 C2S

Al2O3* A 3CaO.Al2O3 C3A

Fe2O3* F 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF

MgO M 4CaO.3Al2O3.SO3 C4A3S

SO3 S 3CaO.2SiO2.3H2O C3S2H3

H2O H CaSO4.2H2O CSH2

Composição química

Análises químicas – expressas em óxidos dos elementos presentes

* óxidos principais

Análise química

Óxido Cimento 1 Cimento 2 Cimento 3 Cimento 4 Cimento 5

S 21,1 21,1 21,1 20,1 21,1

A 6,2 5,2 4,2 7,2 7,2

F 2,9 3,9 4,9 2,9 2,9

C 65,0 65,0 65,0 65,0 64,0

S 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Outros 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8

MEHTA; MONTEIRO (1994)

5

Determinação da composição a partir da análise

química (Equações de Bogue)

%C3S = 4,071C – 7,600S – 6,718A – 1,430F – 2,850S

%C2S = 2,867S – 0,7544C3S

%C3A = 2,650A – 1,692F

%C4AF = 3,043F

Compostos Cimento 1 Cimento 2 Cimento 3 Cimento 4 Cimento 5

C3S 53,7 58,0 62,3 53,6 42,0

C2S 19,9 16,2 12,5 17,2 28,8

C3A 11,4 7,1 2,8 14,0 14,0

C4AF 8,8 11,9 14,9 8,8 8,8

MEHTA; MONTEIRO (1994)

Cimento 2 e 3

Al2O3 e Fe2O3

C3A e C2S

C4AF e C3S

Cimento 4 e 5

CaO e SiO2

C3S e C2S

Cimento

Características dos compostos

Hidratação do cimento

Cimento + água

Adquire propriedade adesiva

Ocorre reação química calor de hidratação

Transformações

de matéria

Variações de

energia

Velocidade

de reação

Produtos de hidratação têm

propriedades aglomerantes

Calor pode ser favorável

ou desfavorável

Determina o tempo de pega

e de endurecimento

Mecanismo de hidratação

íons solução saturada

início

Após 1 dia

Nível de energia

Pó Calcinado

Anidro

Endurecido

6

Hidratação dos aluminatos

Libera

Calor

Reação imediata

C3A + xH C3AH6, C4AH9 ou C2AH8

uso muito difícil (exceto concreto projetado)

Retardada pela adição de Gipsita

C3A + 3CSH2 + 26H C6AS3H32 (etringita)

C3A + CSH2 + 16H C4ASH18 (monossulfato)

Influência da relação aluminato/sulfato na pega

Caso Reatividade

do C3A no

clínquer

Disponibilidade

de sulfato na

solução

Idade

< 10 min 10-45 min 1-2 h 2-4 h

I Baixa Baixa Trabalháveis Trabalháveis Menos

trabalhável

Pega

normal

II Alta Alta Trabalháveis Menos

trabalhável

Pega

normal

III Alta Baixa Trabalháveis Pega rápida

IV Alta Nenhuma ou

muito baixa

Pega

instantânea

V Baixa Alta Falsa pega

METHA; MONTEIRO (1994)

Hidratação dos silicatos

Libera

Calor

Reação rápida

2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH C-S-H e cal hidratada

Reação lenta 2C2S + 4H C3S2H3 + CH C-S-H e cal hidratada

C-S-H

silicato de cálcio hidratado

principal produto

estequiometria variável

Hidratação dos silicatos

menor resistência final que

mais durável em ambientes ácidos e

sulfatados que

C3S C2S

C2S C3S

C3S maior velocidade de reação que o C2S

Compostos C3S C2S C3A C4AF

% presente no cimento 40-70 10-40 2-15 3-15

Velocidade de reação com

a água

Média Lenta Rápida Média

Contribuição para a

resistência nas primeiras

idades

Boa Pequena Boa Boa

Contribuição para a

resistência nas últimas

idades

Boa Excelente Média Média

Calor de hidratação típico

(cal/g)

Médio

120

Baixo

60

Elevado

320

Médio

100

Calor de hidratação

A – dissolução

de aluminatos

e sulfatos

Ve

loc

ida

de

de

lib

era

çã

o d

e c

alo

r (J

/gh

) 30

25

20

15

10

5

0 0 5 10 15 20 25

Tempo (h)

A

C

B

B – redução da

solubilidade dos

aluminatos na

presença dos

sulfatos

C – formação da

etringita e do

C-S-H Início de pega

Fim de pega

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Composição x resistência

Temperatura

e finura

constantes METHA; MONTEIRO (1994)

Composição x calor de hidratação

Temperatura

e finura

constantes METHA; MONTEIRO (1994)

Leitura obrigatória

ABCP – Guia básico de utilização do cimento Portland – BT

106/2002

MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura,

propriedades e materiais. Pini, São Paulo, 1994. (cap. 6)