ST304 - Apostila 3 - Aglomerantes

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS CENTRO SUPERIOR DE EDUCAO TECNOLGICAMisso/CESET: Formar e aperfeioar cidados e prestar servios atendendo s necessidades tecnolgicas

da sociedade com agilidade, dinmica e qualidade.

Notas de AulaST304 - MATERIAIS DE CONSTRUO I

CESET / UNICAMP

3 - AGLOMERANTESRogrio Durante Lusa A. G. Barbosa Limeira / 2008

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Materiais de Construo I

3- AGLOMERANTES

Aglomerantes so materiais, geralmente pulverulentos, que misturados gua, formam uma pasta capaz de endurecer por secagem ou em decorrncia de reaes qumicas. Os aglomerantes so capazes de ligar os agregados, formando um corpo slido e coeso.

Aglomerantes AreosSo aqueles cujos produtos de hidratao no resistem ao da gua, como o caso da cal area e do gesso.

Aglomerantes HidrulicosSo aqueles cujas reaes qumicas com a gua de amassamento, provocam o endurecimento. Estes aglomerantes formam um produto resistente gua. Entre eles esto o cimento portland, de uso bastante difundido, e a cal hidrulica.

Registros histricos indicam que a argila tenha sido o primeiro aglomerante mineral utilizado pelo homem na construo de suas edificaes. Apesar de ser quimicamente inativa, a argila endurece em conseqncia da evaporao da gua de amassamento, chegando a atingir alguma resistncia mecnica. Contudo, depois de endurecida, em contato com umidade, a argila torna-se instvel. A propriedade aglomerante da argila devida a presena de silicatos e aluminatos. Tanto as argilas, como as rochas, so constitudas basicamente de 6 xidos:Slica Alumina Cal Magnsia xido de Ferro xido de Titnio (Rutilo)

SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 TiO2

Na composio das argilas e rochas podem existir outros xidos, porm, em menor quantidade na condio de impurezas. As argilas so silicatos de alumnio hidratados complexos ou compostos de slica e alumina. A slica pode ser encontrada na natureza como rocha de quartzo, areia silicosa, arenito o quartzito. A alumina constitui o mineral bauxita, de onde extrada para a fabricao do alumnio. Alguns vestgios da aplicao da argila como aglomerante no assentamento de pedras ou tijolos de barro cozido, datam dos tempos dos assrios e babilnios e ainda hoje, em localidades afastadas dos grandes centros a argila utilizada para assentamento de tijolos, vedao de construes e produo de tijolos secos ao sol (adobe).


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A descoberta dos aglomerantes quimicamente ativos pode ter sido acidental, por aquecimento de rochas calcrias ou gipsferas ao redor de fogueiras; em seguida, a hidratao do material calcinado resultaria uma pasta aglomerante. O gesso, por exemplo, foi encontrado em algumas edificaes egpcias; a cal foi empregada em construes egpcias, gregas, etruscas e romanas, havendo registros de sua utilizao em 2700 a.C. na pirmide de Quops. As pozolanas (solos ou cinzas vulcnicas) eram usadas por gregos e romanos em argamassas de cal e areia, para aumentar sua resistncia mecnica.

3.1- CAL HIDRATADAA cal um aglomerante areo utilizado em diversos seguimentos como: construo civil, siderurgia, metalurgia, papel e celulose, tratamento de gua e efluentes industriais, fabricao de vidro, acar, tintas, graxas, aplicaes botnicas, medicinais e veterinrias.

3.1.1- FABRICAOA cal produzida a partir de rochas calcrias com elevados teores de carbonato de clcio, como o caso da calcita (CaCO3) e da dolomita (CaCO3 . MgCO3). Entre as impurezas encontradas nestas rochas encontram-se: quartzo, silicatos argilosos, xidos metlicos de ferro e mangans, matria orgnica, fosfatos, sulfetos, sulfatos, fluoretos e brucita.

F O R NO P AR A LL E L S HA F T

Figura 1 Forno Parallel Shaft

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Figura 2 Fases de produo da cal hidratada

FASE 1 - Combusto na Cuba A

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CALCRIO LANAS DE COMBUSTVEL

FASE 2 - Alimentao de calcrio e descarga de cal

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ZONA DE RESFRIAMENTOZONA DE CALCINAO ZONA DE RESFRIAMENTO DESCARGA COMPRESSOR - AR DE RESFRIAMENTO COMPRESSOR - AR E COMBUSTVE

FASE 3 - Combusto na Cuba B

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Aps a britagem e classificao da matria-prima passa por uma moagem e conduzida ao forno de calcinao. CALCITA CaCO3CALCINAOCAL VIRGEM + ANIDRO CARBNICO

CaO + CO2900C

DOLOMITA CaCO3 . MgCO3

CALCINAO

CAL VIRGEM + ANIDRO CARBNICO

CaO . MgO + 2CO2900C

Na calcinao (cozimento) do calcrio, as temperaturas chegam 900C, decompondo o carbonato de clcio (CaCO3) em xidos de clcio (cal virgem) e anidros carbnicos (CO2). O produto resultante da calcinao, a cal virgem, deve passar por um processo de hidratao antes de ser utilizada como aglomerante.


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O processo de hidratao da cal virgem, tambm conhecido como extino da cal, pode ser expresso pela equao seguinte:

CAL VIRGEM + GUA CaO + H2O

HIDRATAO

CAL HIDRATADA

Ca(OH)2 + CALOR

Da hidratao da cal virgem, obtm-se a cal hidratada (hidrxido de clcio) que utilizado como aglomerante em argamassas para assentamento de blocos ou revestimento de paredes. Isto porque, na argamassa fresca, uma recombinao dos hidrxidos (Ca(OH)2) com o gs carbnico, presente na atmosfera, promove a formao de cristais de carbonato de clcio (CaCO3) e o endurecimento da argamassa que acaba por ligar os agregados a ela incorporados.CARBONATAO

CAL HIDRATADA + CO2 Ca(OH)2 + CO2

CARBONATO CLCIO + H2O

CaCO3 + H2O

3.1.2- CLASSIFICAOQuanto composio qumica a cal pode ser classificada como clcica ou magnmesiana.

C AL C L C I C A: xid os C aO > 75 % C AL M AG N E SI AN A: xid os M gO > 2 0%

Para qualquer caso a soma dos xidos (CaO + MgO) deve ser maior que 88% da amostra.

A Norma NBR 7175:2003 (Cal hidratada para argamassas - Requisitos) especifica os requisitos exigveis no recebimento de cal hidratada a ser empregada em argamassa para a construo civil.

Referncias normativas: NBR 6471:1998 (Cal virgem e cal hidratada - Retirada e preparao de amostra Procedimento), determina o modo pelo qual se deve proceder para retirar e preparar amostra de cal virgem e de cal hidratada a ser remetida ao laboratrio para ensaios de controle e de recebimento. NBR 6473:2003 (Cal virgem e cal hidratada - Anlise qumica), prescreve os mtodos para as determinaes de umidade, perda ao fogo, slica mais resduo insolvel, xido de alumnio, xido frrico, xido de clcio total, xido de magnsio total, anidrido sulfrico, anidrido carbnico, xido de mangans total, anidrido fosfrico e xido de clcio disponvel em cal virgem e cal hidratada.

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NBR 9205:2001 (Cal hidratada para argamassas - Determinao da estabilidade), prescreve o mtodo para determinao da estabilidade de cal hidratada para argamassas, mediante observao visual. NBR 9206:2003 (Cal hidratada para argamassas - Determinao da plasticidade), prescreve o mtodo para determinao da plasticidade de cal hidratada para argamassa, empregando-se o plasticmetro de Emley. NBR 9207:2000 (Cal hidratada para argamassas - Determinao da capacidade de incorporao de areia no plastmero de Voss), prescreve o mtodo de determinao da capacidade de incorporao de areia no plastmero de Voss, o qual permite determinar a quantidade mxima de areia-padro que pode ser misturada a uma cal hidratada para argamassas, sem prejudicar as caractersticas de trabalho da mistura resultante. NBR 9289:2000 (Cal hidratada para argamassas - Determinao da finura), prescreve o mtodo a ser utilizado para o ensaio de finura de cal hidratada para argamassas, atravs do resduo em peneiras. NBR 9290:1996 (Cal hidratada para argamassas - Determinao de reteno de gua), prescreve o mtodo a ser utilizado para o ensaio de reteno de gua de cal hidratada para argamassas, atravs de funil de Buchner modificado. NBR 14399:1999 (Cal hidratada para argamassas - Determinao da gua da pasta de consistncia normal), prescreve o mtodo para a determinao da gua que confere consistncia normal pasta de cal hidratada. Cdigo de Defesa do Consumidor Lei n 8078, de 11/09/1990 Portaria INMETRO n 74, de 25/05/1995 Portaria INMETRO n 88, de 28/05/1996

Segundo a NBR 7175:2003 as cales so classificadas conforme as tabelas 1 e 2.

Tabela 1 Exigncias qumicas para a cal hidratada E X IG N C IA S QU MIC A S Limites Compostos CH IAnidrido Carbnico (Co2) Na Fbrica Anidrido Carbnico (Co2) Na Depsito xido de clcio e magnsio no Hidratado calculado (Cao+MgO) xidos Totais na base de no-volteis (CaOt + MgOt) 5% 7% 10% 90%

CH II 5% 7% 15% 88%

CH III 13% 15% 15% 88%


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Tabela 2 Exigncias fsicas para a cal hidratada E X IG N C IA S FS IC A S Limites Compostos CH IFinura (% Retida Acumulada) - Peneira 0,600mm Finura (% Retida Acumulada) - Peneira 0,075mm Estabilidade Reteno de gua Plasticidade Incorporao de Areia 0,5% 10%

CH II 0,5% 15%

CH III 0,5% 15%

Ausncia de cavidades ou protuberncias 75% 110 3,0% 75% 110 2,5% 70% 110 2,2%

3.1.3- PROPRIEDADES

D E N SID AD E AP AR E N TEA densidade aparente das cales varia de 0,3 a 0,65, que corresponde massa aparente de 300 a 650Kg/m .3

P L AS TI C ID AD EPropriedade que confere fluidez argamassa, facilitando seu espalhamento. As cales magnesianas produzem argamassas mais plsticas que as clcicas.

R E TE N O D E G U A

A reteno de gua uma propriedade muito importante, evitando a perda excessiva da gua de amassamento da argamassa, por suco, para os blocos ou tijolos. uma medida indireta da plasticidade da cal, uma vez que cales plsticas tm alta capacidade re reteno de gua, embora o inverso nem sempre seja verdadeiro. Esta propriedade , tambm, importante por prolongar o tempo no estado plstico da argamassa fresca, aumentando a produtividade do pedreiro.

I NCO R PO R A O D E AR E I A

Propriedade que expressa a facilidade da pasta de cal hidratada envolver e recobrir os gros do agregado e, conseqentemente, unindo os mesmos. Cales com alta plasticidade e alta reteno de gua tm maior capacidade de incorporar areia. Comparativamente, o poder de incorporao de

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areia da cal hidratada de 1 : 3 a 4 enquanto que, no cimento de 1 : 2 a 2,5. Esta propriedade justifica o emprego das cales na produo de argamassas.

CAPACIDDE DE INCORPORAO DE AREIA

CAL HIDRATADA CIMENTO PORTLAND

1:3a4 1 : 2 a 2,5

ENDURECIMENTO

O endurecimento decorre da recarbonatao da cal hidratada pela absoro do CO2 presente na atmosfera. Espessuras de revestimento argamassado acima de 20mm podem prejudicar o processo de recarbonatao da argamassa, impedindo a efetivao das reaes prximo interface substrato x argamassa e, conseqentemente, reduzindo a aderncia do revestimento.

C AP AC I D AD E D E AB S O R V E R D EFO R M A E SEsta propriedade conferida argamassa pela cal hidratada e, torna-se de grande importncia quando aplicada em paredes ou lajes muito solicitadas.

R E SI S TN CI A C O MP R ES S OFigura 3 Relao entre a composio da argamassa e a resistncia compresso Fonte: R.S. Boynton e K.A. Gutschick


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O uso da cal hidratada contribui muito pouco para a resistncia compresso (figura 3) das argamassas. Isto levou, alguns construtores a substitu-la pelo cimento portland, quando de seu aparecimento no comeo do sculo e, s mais tarde, com a ocorrncia de falhas nestas construes, verificou-se que a cal hidratada conferia s argamassas outras propriedades alm de aglomerante que, no eram apresentadas pelo cimento Portland.

3.1.4- APLICAESNa construo civil, a cal pode ser empregada para: Produo de argamassas para assentamento de blocos Produo de argamassas para revestimentos Misturas solo-cal Produo de tijolo silico-cal Preparo de tintas alcalinas de alta alvura Construo de estradas como elemento de estabilizao de solos de baixa capacidade de suporte e como aditivo de misturas asflticas,

10 Materiais de Construo I

3.2- GESSO

O gesso de construo um aglomerante areo, produzido a partir da calcinao do gipso, uma rocha constituda essencialmente do mineral gipsita (CaSO4 + 2H2O), sulfato de clcio diidratado (di+hidratado, combinado com duas molculas de gua). O processo de fabricao do gesso compreende 3 Fases: britagem da rocha

triturao

calcinao (cozimento)

A calcinao da rocha a temperaturas entre 150C e 250C, transforma o sulfato de clcio diidratado em hemidrato (hemi+hidrato, hidrato que contm meia molcula de gua para uma do compostoque forma o hidrato):

CaSO4 + 2H2O OGipsita

150C e 250C

CaSO4 + H2O + 1H2OHemidrato

material resultante da calcinao modo, resultando um p branco e fino, que , ento, ensacado. Este gesso conhecido como gesso calcinado ou gesso de estucador e, aps misturado a gua, endurece em aproximadamente 20 minutos. O hemidrato, uma vez misturado gua de amassamento, se dissolve regenerando diidratos (CaSO4 + 2H2O), cuja cristalizao apresenta forma de agulhas alongadas e responsvel pelo endurecimento e resistncia mecnica da pasta de gesso. Como a quantidade de gua tem grande influncia no tempo de endurecimento, freqentemente amassa-se o gesso com excesso de gua (nunca acima de 80%) para que a pasta esteja trabalhvel por um maior tempo.

3.2.1- PROPRIEDADES

PEGAO tempo de pega uma das propriedades mais importantes do gesso. Se a pega for muito rpida, o preparo da pasta fica condicionado a pequenos volumes, reduzindo a produtividade do gesseiro. A queda de produtividade acompanhada do aumento de desperdcio de material. Em geral, os gessos nacionais tm incio de pega entre 3 e 16 minutos e fim de pega entre 5 e 24 minutos.


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R E SI S TN CI A C O MP R ES S OAs pastas de gesso tm resistncia compresso entre 10MPa e 27MPa.

DUREZAAs pastas de gesso tm dureza entre 14MPa e 53MPa.

I SO L AM E N TO T RMI CO E AC S TI COO gesso um bom isolante trmico e acstico e tem elevada resistncia ao fogo, eliminando a gua de cristalizao com o calor, transformando a superfcie do revestimento em sulfato anidro em forma de fino p, que protege a camada interior de gesso.

ADERNCIAAs pastas de gesso aderem bem a blocos, pedra e revestimentos argamassados. Em superfcies de madeira, sua aderncia insatisfatria e apesar de aderir bem ao ao e outros metais, estes acabam sendo corrodos pelo gesso, tanto mais facilmente quanto maior for a quantidade de gua da pasta.

V AL O R E S D A T E N S O D E AR R AN C AM ENT OCaractersticas do Revestimento Substrato Relao gua/gesso Espessura Mdia (mm) Tenso de Arrancamento CPS trao (MPa)

Alvenaria bloco cermico vedao Alvenaria bloco concreto vedao Alvenaria bloco concreto celular Alvenaria bloco slico-calcrio Revestimentos argamassados 1:2:9 Concreto estrutural com chapisco rolado

0,75 0,75 0,73 0,76 0,69 0,75

5 3 2 2 2 3

0,58 0,61 0,14 0,81 1,03 0,74

Tabela 3 Valores da tenso de arrancamento

3.2.2- NORMATIZAOO gesso de construo civil comercializado em sacos de 40Kg e deve atender aos requisitos e critrios normatizados (tabela 4) para o gesso de construo segundo a NBR 13207:1994 (Gesso para construo civil) a qual fixa condies exigveis para o recebimento do gesso a ser utilizado em fundio e revestimento.

Referncias normativas: NBR 12127:1991 (Gesso para construo Determinao das propriedades fsicas do p), prescreve mtodo para determinao das propriedades fsicas do gesso na forma de p, denominado granulometria em massa unitria.


NBR 12130:1991 (Gesso para construo Determinao da gua livre e de cristalizao e teores de xido de clcio e anidrido sulfrico), prescreve mtodos para determinao da gua livre, gua de cristalizao e teores de clcio e anidrido sulfrico. RE Q U I SIT O S N O RM AL IZ AD O SMF < 1,10 gesso fino para Mdulo de Finura (MF) revestimento e fundio NBR 12127:1991 MF > 1,10 gesso grosso para revestimento e fundio Massa Unitria (Kg/m ) Incio Tempo de Pega Fim (min) (min)2

10 Gesso fino e grosso para fundio: 4 10 Gesso fino e grosso para revestimento: >45 Gesso fino e grosso para fundio: 20 45

NBR 12127:1991

NBR 12127:1991

Dureza Resistncia compresso (Mpa)

> 30,0 > 8,4 Umidade (H2O a 45C) < 3% (H2O a 230C) < 5,2% CaO > 38% SO3 > 55%

NBR 12127:1991 NBR 12127:1991

Composio Qumica

NBR 12130:1991

Tabela 4 Requisitos normalizados Fonte: ABNT NBR 13207:1994

3.2.3- APLICAESProdutos pr fabricados: Sob a forma de placas (plaster-board), tanto para paredes como para tetos. A placa formada por gesso envolvido por carto, formando um sanduche. Estas placas so utilizadas em interiores e no tem funo estrutural. No Brasil, so fabricadas com 10 e 15 mm de espessura. As placas para forros geralmente de 60x60cm so penduradas na laje por meio de tirantes metlicos. Painis de gesso para paredes(divisrias) de 5 a 15 cm de espessura, 60cm de largura com at 3m de comprimento. Blocos leves de gesso: nas mais variadas dimenses, empregados em paredes internas e proteo de estruturas. Podem ser vazados e so confeccionados com serragem de madeira e celulares (esponjosos), obtidos pela adio de produtos formadores de espuma ou geradores de gs.) Revestimento de paredes e tetos. Preparo de argamassas e pastas para execuo de estuque. Molduras e ornamentos.


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3.3.CIMENTO PORTLAND

O Cimento Portland um aglomerante hidrulico constitudo de silicatos de clcio que endurece atravs de reaes com a gua, formando um produto slido e resistente ao da gua. Segundo ASTM C150-07 (Standard Specification for Portland Cement), o cimento Portland um aglomerante hidrulico produzido pela moagem do clnquer, que consiste essencialmente de silicatos de clcio hidrulicos, usualmente com uma ou mais formas de sulfato de clcio como um produto de adio.

3.3.1. HISTRICO1756 Na Inglaterra o pesquisador John Smeaton inicia experincias com cales que tinham minerais argilosos em sua composio na construo do Farol de Eddystone, na costa de Cornwall. Esta cal provou ser resistente gua nas muralhas construdas sob a gua e mais resistente nas muralhas expostas ao ar. Este produto utilizado por Smeaton ficou conhecido como cal dgua. 1818 O Francs L. J. Vicat estabeleceu os princpios racionais da fabricao da cal hidrulica.

1822 O ingls James Frost patenteou um cimento produzido com duas partes de calcrio e uma parte de argila com o nome de British cement, uma cal hidrulica, sem obter a mesma popularidade que o cimento Portland alcanaria.

1824 Na Inglaterra, o pedreiro de Leeds, Joseph Aspdin patenteou o cimento Portland, produzido a partir da moagem de calcrio e argila em meio mido, seguido de calcinao em fornos semelhantes aos de calcinao da cal, a temperaturas bem inferiores necessria a formao do clnquer e composio distinta dos cimentos Portland atuais. O nome dado a este cimento foi por causa das semelhanas de cor e qualidade do cimento depois de hidratado com a pedra de Portland, um calcrio extrado de Dorset.

1845 Isaac Johnson criou o prottipo do cimento moderno produzindo o clnquer.

1850 - Na Inglaterra j existiam 4 indstrias de cimento Portland e na Frana surgia a primeira.

1898 - No Brasil, pas pioneiro na fabricao de cimento na Amrica Latina, a Usina Rodovalho colocou no mercado o cimento Santo Antnio.


3.3.2. FABRICAONa fabricao do cimento Portland, cujos constituintes bsicos so os silicatos de clcio, utiliza-se rochas calcrias, giz, mrmore ou conchas do mar, de onde se extrai o carbonato de clcio. A slica obtida de argilas e xistos argilosos por serem mais reativos na produo do silicato de clcio que a slica obtida de areias quartzticas. A matria-prima do cimento Portland constituda de calcrio (75 a 80%) e argila (20-25%) ou por outros componentes que contenham os mesmos componentes qumicos. As argilas contm tambm a alumina (Al2O3), os xidos de ferro (Fe2O3) e lcalis que presentes na matria prima facilitam a formao dos silicatos de clcio. Sem estes elementos, as temperaturas para a calcinao do cimento teriam de ser bem maiores e por esta razo, quando h quantidade insuficiente de Al2O3 ou Fe2O3 na matria prima, so feitas adies de bauxita e minrio de ferro, respectivamente. Aps a extrao, a matria-prima britada e misturada nas propores corretas. Esta mistura colocada em um moinho (moinho de cru) produzindo um p fino chamado de farinha que, no processo de fabricao por via seca, calcinado num forno rotativo a temperaturas de aproximadamente 1450 C. Durante a calcinao, consome-se em torno de 800Kcal/Kg de cimento produzido. A mistura sofre uma srie de reaes qumicas complexas e o material que deixa o forno tem a forma de ndulos com 5 a 25mm de dimetro sendo denominado clnquer.o

Tabela 5 - Seqncia das reaes de clinquerizao Fonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997, p. 18Temperatura (C) Reaes

20 100 100 300AQUECIMENTO

Evaporao da gua livre Perda da gua combinada Calcinao das argilas minerais, H2O e grupos OH Modificaes estruturais nos silicatos Dissociao dos carbonatos Formao do C2S, produtos intermedirios, aluminatos e ferrita Formao da fase lquida Formao do C3S e C2S Cristalizao da fase lquida Consolidao das caractersticas dos minerais obtidos no forno

400 900 > 500 600 900 > 800 >1250 1450

RESFRIAMENT O

1300 1240 1240 150

Estas reaes podem ser representadas pelas equaes abaixo:

CALCRIOCaO + CO2

3CaO. SiO2

ALITA BELITA ALUMINATO TRICLCIO FERRO ALUMINATO TETRACLCIO

ARGILASiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O

2CaO. SiO2 3CaO. Al2O3 4CaO. Al2O3. Fe2O3


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Finalmente o clnquer reduzido a p em um moinho (moinho de cimento) juntamente com 3-5% de gipsita. A gipsita tem a funo de retardar o endurecimento do clnquer, pois este processo seria muito rpido se gua fosse adicionada ao clnquer puro.

3.3.3. COMPOSTOS DO CIMENTO

Alita - C3S (Silicato Triclcio)A Alita constituda de tetraedros de ons clcio e ons oxignio. Segundo F. M. Lea (The Chemistry of Cement and Concrete, Chemical Publishing Company, Inc. New York, 1971) a forma irregular como os ons oxignio se concentram em torno dos ons clcio deixam grandes espaos vazios, responsveis pela alta reatividade deste composto. Na hidratao cimento Portland, a alita acelera o endurecimento, aumenta o calor de hidratao e responsvel pelas resistncias iniciais.

Belita C2S (Beta Silicato Diclcio)Na estrutura molecular do beta silicato diclcio ou belita, os vazios intersticiais so menores e, por esta razo, sua reatividade menor que a da Alita. A Belita, na hidratao do cimento Portland responde pelas resistncias finais, apresenta baixo calor de hidratao e endurecimento lento. Existe ainda outra forma cristalogrfica deste composto no cimento portland, o gama silicato diclcio (C2S) que tem uma estrutura molecular coordenada e regular e, portanto, no reativo.

Aluminato triclcio C3AO Aluminato triclcio o principal aluminato presente no cimento. Sua reao com a gua violenta e provoca o enrijecimento imediato da pasta (pega instantnea). Por este motivo, adiciona-se a gipsita (CaSO4.2H2O) ao clnquer na fabricao do cimento Portland, com o propsito de retardar a pega. Durante e aps a hidratao do cimento, a presena do aluminato triclcio inoportuna porque pouco contribui para a resistncia compresso, exceto nas primeiras horas, e quando endurecido aumenta a vulnerabilidade do cimento ao ataque de sulfatos. Contudo, sua presena necessria porque ele atua como um fundente no interior do forno, reduzindo as temperaturas de queima por facilitar a combinao da cal e da slica.

F err o-al umin ato te tra cl cio C 4 AFO Ferro-aluminato tetraclcio o mais comum dentre os compostos ferro-aluminatos clcicos encontrados no cimento. No contribui para a resistncia compresso do cimento e tem calor de hidratao, relativamente baixo, ficando entre o C3S e o C2S. responsvel pela colorao do cimento e sua presena aumenta a resistncia do cimento aos sulfatos.


ESQUEMA DO PROCESSO DE FABRICAO DO CIMENTO PORTLAND

Figura 4 Processo de fabricao do cimento Portland


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As propores destes compostos variam de um cimento para outro e so influenciadas pelo proporcionamento das matrias-primas.

Tabela 6 - Composio dos Cimentos Portland (%)Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 1994, p. 194 Compostos C3S C2S C3A C4AF Cimento N1 53,7 19,9 11,4 8,8 Cimento N2 58,0 16,2 7,1 11,9 Cimento N3 62,3 12,5 2,8 14,9 Cimento N4 53,6 17,2 14,0 8,8 Cimento N5 42,0 28,8 14,0 8,8

Tabela 7 Propriedades dos compostos do clnquer Fonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997, p. 18COMPOSTOS ALITA Silicato Triclcio BELITA Silicato Biclcio ALUMINATO Aluminato Triclcio FERRITA Ferro Aluminato Tetraclcio Cal Livre 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 C4AF 38 3CaO . Al2O3 C3A 6 10 2CaO . SiO2 C2S 15 25 3CaO . SiO2 C3S 50 65 FRMULA QUMICA ABREV. % NO CLNQUER PROPRIEDADES Endurecimento rpido Alto calor de hidratao Alta resistncia inicial Endurecimento lento Baixo calor de hidratao Responsvel pela resistncia final Acelera a pega e alto calor de hidratao Suscetvel ao ataque de sulfatos Aumenta a retrao e reduz a resistncia final Endurecimento lento No contribui para a resistncia Resistente a sulfatos e colorao escura CaO C 0,5 1,5 Admitido em pequenas quantidades. Em elevadas quantidades provocam expansibilidade e fissurao

3.3.4. HIDRATAO DO CIMENTOO cimento Portland adquire suas propriedades aglomerantes a partir da adio da gua, quando se iniciam as reaes de hidratao dos diversos compostos. Estes compostos hidratam a velocidades diferentes e, os aluminatos, por serem muito mais reativos que os silicatos, hidratam primeiro, sendo responsveis pelo enrijecimento e pega da pasta.

H idr ata o d os Al u minat osA reao de hidratao do C3A muito rpida e no fosse a adio de gipsita (CaSO4.2H2O) ao clnquer do cimento, com a finalidade de desacelerar esta reao, a alta velocidade de enrijecimento da pasta impediria seu uso.


Hidratao dos Silicatos de ClcioA hidratao do C3S e do C2S ocorre com uma quantidade limitada de gua resultando numa variedade de silicatos de clcio hidratados (C-S-H), conforme a relao clcio/slica e o teor de gua combinada. Os C-S-H representam de 50 a 60% do volume de slidos da pasta totalmente hidratada, sendo responsveis por suas principais propriedades. Embora no se conhea a estrutura exata do C-S-H, acredita-se que a mesma seja constituda de camadas com rea especfica elevada (100 a 700m /g). Uma idia de como poderiam ser representadas as reaes de hidratao dos silicatos em pastas totalmente hidratadas indicada a seguir:2

2C3S + 6H 2C2S + 4H

C3S2H3 + 3CH C3S2H3 + CH

Na hidratao dos silicatos de clcio, uma parcela da cal liberada na forma de hidrxido de clcio Ca(OH)2, tambm chamado de portlandita, constituindo de 20% a 25% do volume de slidos da pasta hidratada. Os cristais de portlandita so mais solveis que as partculas do C-S-H, e sua presena na pasta reduz a durabilidade a guas cidas e sulfatadas. Segundo Mehta, a hidratao do C3S pode produziria 61% de C3S2H3 e 39% de Ca(OH)2 enquanto que a hidratao do C2S produziria 82% de C3S2H3 e 18% de Ca(OH)2 e disto resulta que cimentos com maior proporo C2S so mais durveis em meios cidos e sulfatados.

Calor de HidrataoOs compostos presentes no cimento Portland, obtidos no processo de queima a altas temperaturas (1450C), possuem muita energia em estado latente. Ao entrarem em contato com a gua, estes compostos reagem produzindo compostos hidratados e liberando a energia em forma de calor. Podese dizer que as reaes de hidratao do cimento Portland so reaes exotrmicas e o calor liberado nas reaes conhecido como Calor de Hidratao. Este calor pode ter implicaes prejudiciais estrutura do concreto principalmente em grandes volumes de mistura, uma vez que o aumento de temperatura provocado pelo calor de hidratao, nas primeiras horas, provoca variaes volumtricas e, conseqentemente, tenses internas na pasta ainda pouco hidratada. Em ambientes frios, onde as temperaturas so mais baixas, a hidratao dos compostos do cimento Portland mais lenta e o calor de hidratao contribui acelerando o processo de hidratao.

EnrijecimentoAps a adio da gua mistura de cimento Portland (pasta, argamassa ou concreto) iniciam-se reaes de hidratao e aos poucos a mistura vai perdendo a consistncia plstica at chegar ao estado de enrijecimento. O enrijecimento ocorre devido perda de gua livre por evaporao ou por


19

absoro dos agregados e pela perda de gua durante a hidratao dos compostos do cimento Portland. O calor de hidratao acelera a perda de gua livre por evaporao.

Tempo de PegaDefini-se como pega, o tempo contado a partir da adio da gua na pasta de cimento Portland e o momento em que ocorre a solidificao da pasta. O fenmeno de solidificao da pasta, ou melhor, a pega, assim como a hidratao dos compostos do cimento, no um processo repentino sendo o tempo de pega definido em dois momentos distintos:

Incio de Pega o momento em que a pasta perde a trabalhabilidade, dificultando ou mesmo

Tabela 8 - Tempos de pega para cimentos brasileiros Fonte: ABNT NBRs 5732, 11578, 5735, 5736, 5733Tipo de Cimento Portland CP I Tempos de pega Classe Incio (h) 25 CP I-S CP II-E CP II-Z CP II-F 32 40 25 32 40 25 CP III(2)

impedindo o lanamento, adensamento e acabamento do concreto.

Fim (h) 10(1)

1

Fim de Pega Tempo em que a solidificao da pasta considerada completa.

1

10(1)

A

Norma

NBR

NM

65:2003

(Cimento

portland - Determinao do tempo de pega), estabelece o mtodo de

32 40

1

12(1)

determinao dos tempos de incio e fim de pega da pasta de cimento portland utilizando o aparelho de Vicat, que possui uma agulha fixada a uma haste com peso total de 300g. O ensaio consiste no preparo

CP IV(2) CP V-ARI

25 1 32 1

12(1) 10(1)

(1) Ensaio Facultativo

de uma pasta de consistncia normal, sendo que o tempo contado a partir da adio da gua mistura. A pasta depositada em um molde tronco-cnico, com base maior igual (805) mm, base menor (705) mm, e altura igual (400,2) mm, sobre uma placa base; a agulha travada junto superfcie da pasta. O tempo de incio de pega consiste no momento em que a agulha, quando solta sobre a pasta, penetrar aproximadamente (41) mm,da placa base. O fim de pega definido como aquele que a agulha penetra 0,5 mm na pasta.

Finura do CimentoA finura do cimento influncia a sua reao com a gua e quanto mais fino o cimento mais rpido ele reagir e maior ser a resistncia compresso, principalmente nos primeiros dias. Quanto maior finura menor a exsudao, maior a impermeabilidade e a trabalhabilidade da pasta. Contudo, a finura aumenta o calor de hidratao e a retrao, tornando os concretos mais sensveis fissurao. A


finura aumentada atravs de uma moagem mais intensa, porm, o custo de moagem e o calor de hidratao, determinam limites para a finura do cimento. Os ensaios para a avaliao da finura do cimento podem ser complexos e onerosos, como o caso dos ensaios de sedimentao, difratometria por laser, etc. . Esta avaliao pode ser obtida conhecendo-se algumas caractersticas dos ramos inferiores e superiores da amostra. Para isto, utilizam-se dois ensaios: peneiramento atravs da peneira ABNT 75m (0,075mm) e rea especfica. A Norma NBR 11579:1991 (Cimento Portland - Determinao da finura por meio da peneira 75 micrmetros (nmero 200)), prescreve mtodo de ensaio para determinao da finura de cimento portland com o emprego da peneira 75 micrmetros (nmero 200), pelos procedimentos manual e mecnico. E determinada a porcentagem, em massa, de cimento cujas dimenses de gros so superiores a 75 micrmetros (frao retida). A Norma NBR NM 76:1998 (Cimento Portland - Determinao da finura pelo mtodo de permeabilidade ao ar (Mtodo de Blaine)), especifica (superfcie referida massa) medida pela comparao com uma amostra de cimento de referncia atravs do mtodo de permeabilidade ao ar (mtodo de Blaine). A determinao da superfcie especfica serve principalmente para checar a uniformidade do processo de moagem de uma fbrica. Este mtodo somente permite uma determinao limitada das propriedades do cimento em uso. O mtodo de permeabilidade ao ar pode no fornecer resultados significativos para cimentos contendo materiais ultrafinos.

Resistncia CompressoA resistncia compresso do cimento Portland medida atravs da ruptura de corpos de prova cilndricos 50 mm x 100 mm, com traos normalizados com o uso de areia padro IPT. A Norma NBR 7215:1996 (Cimento Portland - Determinao da resistncia compresso), especifica mtodo de determinao da resistncia compresso de cimento Portland. Os cimentos, de acordo com sua composio e finura tm curvas Resistncia x Idade distintas, que determinam seu emprego em determinados servios.

Figura 5 Evoluo da Resistncia compresso de cada tipo de cimento Portland Fonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997


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3.3.5. ADIESAps o resfriamento, o clnquer modo em partculas menores que 75m de dimetro. Na fase de moagem, o cimento Portland recebe algumas adies, que permitem a produo de diversos tipos de cimentos disponveis no mercado. O gesso adicionado ao cimento com o objetivo de controlar o tempo de pega do cimento. Sem sua adio, o cimento endureceria muito rapidamente, uma vez misturado gua de amassamento, inviabilizando sua utilizao. Esta razo do gesso ser adicionado a todos os tipos cimento Portland, em geral na proporo de 3% de gesso para 97% de clnquer. As escrias de alto-forno, obtidas durante a produo do ferro-gusa, tm propriedade de ligante hidrulico muito resistente, reagindo em presena da gua, com caractersticas aglomerantes muito semelhante do clnquer. Adicionada moagem do clnquer e gesso, em propores adequadas, a escria de alto-forno melhora algumas propriedades do cimento, como a durabilidade e a resistncia final. Os materiais pozolnicos so rochas vulcnicas ou matrias orgnicas fossilizadas encontradas na natureza, algumas argilas queimadas em temperaturas elevadas (500 a 900C) e derivados da queima de carvo mineral. Quando pulverizados em partculas muito finas, os materiais pozolnicos apresentam a propriedade de ligante hidrulico, porm um pouco distinta das escrias de alto-forno. que as reaes de endurecimento s ocorrem, alm da gua, na presena do clnquer, que em sua hidratao libera hidrxido de clcio (Cal) que reage com a pozolana. O cimento enriquecido com pozolana adquire maior impermeabilidade. Os materiais carbonticos so rochas modas, que apresentam carbonato de clcio em sua constituio tais como o prprio calcrio. Tal adio torna os concretos e argamassas mais trabalhveis e quando presentes no cimento so conhecidos como fler calcrio.

3.3.6. TIPOS DE CIMENTO PORTLANDNa designao dos cimentos, as iniciais CP correspondem a abreviatura de Cimento Portland, e so seguidas dos algarismos romanos de I a V, conforme o tipo de cimento, sendo a classe expressa por nmeros (25, 32 e 40) que indicam a resistncia compresso do corpo-de-prova padro, em MPa. Conforme a composio e as adies feitas em sua produo, os cimentos Portland podem ser classificados conforme segue:

Cimento Portland Comum - CPIO Cimento Portland Comum (CP I) produzido sem quaisquer adies alm do gesso, que utilizado para regularizar a pega. A Norma NBR 5732:1991 (Cimento Portland comum), fixa condies exigveis no recebimento dos cimentos Portland comuns (CPI e CPI-S), de classes 25, 32 e 40.


Cimento Portland Composto - CPIIAs pesquisas tecnolgicas indicaram, com o tempo, que cimentos antes classificados como especiais, em razo de adies de escria de alto-forno, pozolana e material carbontico, tinham desempenho equivalente ao do cimento Portland comum. Depois de ter conquistado bons resultados na Europa o Cimento Portland Composto (CPII) surgiu no mercado brasileiro (1991). O CPII trata-se de um cimento com composio intermediria entre os Cimento Portland Comum e o Cimento Portland com adio de escria ou pozolana. Atualmente, os cimentos Portland compostos respondem por 70% da produo industrial brasileira, sendo utilizados na maioria das aplicaes usuais, em substituio ao antigo CP. A Norma NBR 11578:1991 (Cimento Portland composto), fixa as condies exigveis no recebimento dos cimentos Portland composto (CP II-E, CP II-Z e CP II-F), de classes 25, 32 e 40.

C ime nto Por tlan d d e Al to- For no - CP IIIO Cimento Portland Alto-Forno (CP III) obtido pela adio de escria granulada de alto forno. As escrias apresentam propriedades hidrulicas latentes. Mas as reaes de hidratao da escria so muito lentas e, para que seu emprego seja possvel so necessrios ativadores fsicos e qumicos. A ativao fsica obtm-se com a finura, decorrente da moagem da escria separada ou conjuntamente com o clnquer. A Norma NBR 5735:1991 (Cimento Portland de alto-forno), fixa condies exigveis no recebimento do cimento Portland de alto-forno (CP III), de classes 25, 32 e 40.

Cimento Portland Pozolnico - CPIVO Cimento Portland Pozolnico (CP IV) obtido pela adio de pozolana ao clnquer. Ao contrrio da escria, a pozolana no reage com a gua em seu estado natural. Quando finamente moda, reage com o hidrxido de clcio em presena de gua e em temperatura ambiente, dando origem a compostos com propriedades aglomerantes. A Norma NBR 5736:1991 (Cimento Portland pozolnico), fixa condies exigveis no recebimento do cimento Portland pozolnico (CP IV), de classes 25 e 32. Consultar tambm as Normas: NBR 5752:1992 (Materiais pozolnicos - Determinao de atividade pozolnica com cimento Portland - ndice de atividade pozolnica com cimento), que prescreve mtodo para determinao do ndice de atividade pozolnica com cimento Portland; NBR 5753:1992 (Cimento Portland pozolnico - Determinao da pozolanicidade), que prescreve mtodo de determinao da pozolanicidade de cimento Portland pozolnico.

C ime nto Por tlan d d e Al ta Re sist n cia I nici al C PV- AR IO Cimento Portland de Alta Resistncia Inicial (CP V-ARI) tem a propriedade de atingir altas resistncias j nos primeiros dias aps a aplicao. Isto possvel pela utilizao de uma dosagem especfica de calcrio e argila na produo do clnquer, alm de uma moagem mais fina para que o cimento, ao reagir com a gua, adquira elevadas resistncias com maior velocidade. A Norma NBR


23

5733:1991 (Cimento Portland de alta resistncia inicial), fixa condies exigveis no recebimento do cimento Portland de alta resistncia inicial (CP V - ARI).

Tabela 9 - Composio dos cimentos PortlandFonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997

Composio (% de massa)Tipo de Cimento Portland Clnquer Sigla + GessoCOMUM

Escria de Alto-Forno (E)

Material Pozolnico (Z)

Material Carbontico (F)

Norma

ABNT

CPI CPI-S CPII-E

100 99 - 95 94 - 56 94 - 76 94 - 90 65 - 25 85 - 45 100 - 95 6 - 34 35 - 70 -

1-5 0 - 10 6 - 14 15 - 50 0 - 10 6 - 10 0-5 0-5 0-5

NBR5732

COMPOSTO

CPII-Z CPII-F

NBR11578

ALTO-FORNO POZOLNICO ALTA RESISTNCIA INICIAL

CPIII CPIV CPV- ARI

NBR5735 NBR5736 NBR5733

3.3.7. CIMENTOS ESPECIAIS Cimento Portland Resistentes a SulfatosEstes cimentos resistem aos meios agressivos, tais como os encontrados nas redes de esgotos domsticos ou industriais, gua do mar e alguns tipos de solos. Qualquer um dos 5 tipos de cimento Portland podem ser considerados resistentes a sulfatos, desde que apresentem pelo menos uma das caractersticas abaixo: teor de aluminato triclcio (C3A) do clnquer e teor de adies carbonticas de, no mximo, 8% e 5% em massa, respectivamente. Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escria granulada de altoforno, em massa. Cimentos do tipo pozolnico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolnico, em massa. Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa durao que comprovem resistncia aos sulfatos. A Norma NBR 5737:1992 (Cimentos Portland resistentes a sulfatos), fixa condies exigveis no recebimento dos cimentos Portland resistentes a sulfatos.

Cimento Portland de Baixo Calor de HidrataoEm concretagens de estruturas que consomem grandes volumes de concreto continuamente, o calor produzido pela hidratao do cimento poder causar o aparecimento de fissuras de origem trmica. Nestes casos, recomenda-se o emprego de cimentos com taxas lentas de evoluo de calor, chamados cimentos Portland de baixo calor de hidratao. A Norma NBR 13116:1989 (Cimento Portland de baixo calor de hidratao), fixa condies exigveis para o recebimento dos


cimentos Portland de baixo calor de hidratao. Segundo esta Norma, estes cimentos geram at 260J/g e at 300J/g aos 3 dias e 7 dias, respectivamente, podendo ser qualquer um dos 5 tipos bsicos.

Cimento Portland BrancoO cimento Portland branco obtido atravs de matrias-primas com baixos teores de xidos de ferro e mangans, alm de condies especiais de fabricao, principalmente durante o resfriamento e a moagem. A Norma NBR 12989:1993 (Cimento Portland branco), fixa condies exigveis para o recebimento dos cimentos Portland brancos. Segundo esta norma o cimento Portland branco classificado conforme a tabela 10. Tabela 10 - Composio dos cimentos Portland BrancoFonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997

Composio (% de massa) Tipo de Cimento Portland Identificao (Sigla + Classe) CPB-25 CPB-32 CPB-40 Branco no Estrutural CPB 74-50 26-50 100-75 0-25 Clnquer + Gesso Branco Estrutural Material Carbontico (F)

Norma

NBR 12989

Cimento para Poos PetrolferosO cimento para poos petrolferos um tipo de cimento Portland bastante especfico, utilizado na cimentao de poos petrolferos. Sua composio constituda de clnquer e gesso para retardar o tempo de pega e em sua fabricao so tomadas precaues especiais para garantir a plasticidade em condies ambientes de elevadas presses e temperaturas. A Norma NBR 9831:2006 (Cimento Portland destinado cimentao de poos petrolferos - Requisitos e mtodos de ensaio), estabelece os requisitos fsicos e qumicos necessrios para classificao e aceitao do cimento Portland utilizado na cimentao de poos petrolferos, designado por CPP classe G de alta resistncia a sulfato (ARS) - e CPP - classe especial de moderada resistncia a sulfato (MRS). Estabelece os procedimentos de extrao e preparao de amostras do cimento Portland utilizado na cimentao de poos petrolferos e os ensaios a serem realizados com pasta pura.

Cimento Portland especial com pega rpida e alta adernciaSo cimentos que possuem alta resistncia a sulfatos, propiciando aplicaes dos concretos em ambientes naturais de elevada agressividade (possuem C3A < 3,0 %); alm de alta resistncia s reaes lcalis-agregado sendo resistentes a solos e agentes agressivos tais como sulfatos, cloretos


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e meios semi-cidos. A granulometria especialmente preparada para assegurar altssima coeso e o baixo calor de hidratao propiciam aos concretos elevadas resistncias mecnicas e baixas porosidade, permeabilidade e retrao. Este cimento designado para aplicaes em concreto projetado de tneis, primeira camada de estabilizao de tneis em solos, revestimento primrio ou revestimento nico de tneis em rochas, revestimento secundrio ou acabamento final, reparo ou reabilitao de estruturas de concreto armado, estabilizao de taludes e macios e obras diversas em concreto projetado.

Tabela 11 - Nomenclatura dos Cimentos Portland Nome TcnicoCimento Portland Comum Cimento Portland Comum (NBR 5732) Cimento Portland Comum com Adio CP I-S

SiglaCP I

Classe25 32 40 25 32 40 25

IdentificaoCP I-25 CP I-32 CP I-40 CP I-S-25 CP I-S-32 CP I-S-40 CP II-E-25 CP II-E-32 CP II-E-40 CP II-Z-25 CP II-Z-32 CP II-Z-40 CP II-F-25 CP II-F-32 CP II-F-40 CP III-25 CP III-32 CP III-40 CP IV-25 CP IV-32 CP V-ARISigla e classe dos tipos originais acrescidos do sulfixo RS. Exemplo: CP I-32RS, CP II-F-32RS, CP III-40RS Sigla e classe dos tipos originais acrescidos do sulfixo BC. Exemplo: CP I-32BC, CP II-F-32BC, CP III-40BC

Cimento Portland Composto com Escria

CP II-E

32 40 25

Cimento Portland Composto Cimento Portland Composto (NBR 11578) com Pozolana

CP II-Z

32 40 25

Cimento Portland Composto com Fler

CP II-F

32 40 25 32 40

Cimento Portland de Alto-Forno (NBR 5735)

CP III

Cimento Portland Pozolnico (NBR 5736) Cimento Portland de Alta Resistncia Inicial (NBR 5733)

CP IV CP V-ARI

25 32 25

Cimento Portland Resistente aos Sulfatos (NBR 5737)

-

32 40 25

Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratao (NBR 13116)

-

32 40 25

CPB-25 CPB-32 CPB-40 CPB CPP - classe G

Cimento Portland Branco (NBR 12989)

Cimento Portland Branco Estrutural Cimento Portland Branco No Estrutural

CPB

32 40

CPB CPP

G

Cimento para Poos Petrolferos (NBR 9831)


3.3.8. EXIGNCIAS FSICAS E QUMICASOs quadros a seguir mostram as exigncias fsicas e qumicas dos diferentes tipos de cimentos: Tabela 12 - Exigncias Fsicas e Mecnicas dos cimentos PortlandFonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997Finura Tipo de Cimento Portland Classe Resduo peneira 75mm (%) 12,0 32 CP I-S 40 CP II-E CP II-Z CP II-F 25 12,0 32 40 25 CP III(2) 32 40 CP IV(2) 25 8,0 32 CP V-ARI 6,0 300 1 10(1)

Tempos de pega Incio (h) Fim (h)

Expansibilidade A frio (mm) A quente (mm)

Resistncia Compresso (MPa)

rea especfica 2 (m /Kg) 240 260

1 dia

3 dias

7 dias

28 dias

91 dias

25 CP I

8,0 1 10(1)

15,0 20,0 25,0 15,0 20,0 25,0 15,0 20,0 23,0 15,0 20,0 34,0

25,0 32,0 40,0 25,0 32,0 40,0 25,0 32,0 40,0 25,0 32,0 32,0(1)

5

(1)

5

-

10,0 15,0 8,0

-

10,0

280 240 260 1 10(1)

5(1)

5

-

10,0 15,0 8,0

-

10,0

280

8,0

-

1

12

(1)

5(1)

5

-

10,0 12,0

40,0(1) 48,0(1) 32,0 40,0 -

-

1

12

(1)

5(1)(1)

8,0 5 10,0

5

5

14,0

24,0

(1) Ensaio Facultativo (2) Outras caractersticas podem ser exigidas, como calor de hidratao, inibio da expanso devida relao lcaliagregado, resistncia a meios agressivos, tempo mximo de incio de pega.

Tabela 13 - Exigncias Qumicas dos cimentos PortlandFonte: KATTAR; ALMEIDA, 1997 Tipo de Cimento Portland CP I CP I-S CP II-E CP II-Z CP II-F Resduos Insolveis (%) 1,0 5,0 2,5 16,0 2,5 Perda ao Fogo (%) 2,0 4,5 6,5 4,0 3,0 1 4,0 5,0 MgO (%) SO3 (%) CO2 (%) S (%)

1,0

-

240 260 280

CP III

1,5

4,5

-

4,0

3,0

1,0(1)

CP IV(2)

(3)

4,5

6,5

4,0 3,0

3,0

-

CP V-ARI

1,0

4,5

6,5

4,5(4)

3,0

-

(1) Ensaio facultativo (2) NBR 5752 e NBR 5753 (3) O teor de material pozolnico deve ser determinado pelo ensaio de resduo insolvel (4) O teor de SO3 igual a 3,5% aplica-se quando C3A 8,0% e 4,5% quando C3A > 8,0%


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3.3.9. APLICAES DO CIMENTO PORTLANDTabela 14 - Aplicaes dos diversos tipos de cimentoAplicao Argamassa de assentamento e revestimento de tijolos e blocos Argamassa de rejuntamento de azulejos e ladrilhos Concreto magro Concreto simples Concreto armado Concreto protendido com protenso antes da concretagem Concreto protendido com protenso aps a cura do concreto Concreto armado com desforma rpida, cura mida ou produto qumico Concreto armado com desforma rpida, cura vapor ou trmica Elementos pr-moldados de concreto com cura mida Elementos pr-moldados de concreto para desforma rpida com cura mida Elementos pr-moldados de concreto para desforma rpida com cura a vapor ou trmica Pavimento de concreto simples ou armado Pisos industriais de concreto Concreto arquitetnico Argamassa armada Solo-cimento Argamassas e concretos para meios agressivos (gua do mar e esgotos) Concreto projetado Concreto-massa Concreto com agregados reativos Cimentao de poos pretrolferos Tipo de cimento Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Branco CPB Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z, Alto-Forno e Pozolnico Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z, Alto-Forno e Pozolnico Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z, Alto-Forno e Pozolnico Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z, Alto-Forno e Pozolnico Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z, Alto-Forno e Pozolnico Branco Estrutural Alta Resistncia Inicial, Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z Composto CPII-F, CPII-E e CPII-Z, Alto-Forno e Pozolnico Alto-Forno, Pozolnico e Resistente a Sulfatos Cimento Portland especial com pega rpida e alta aderncia Alto-Forno, Pozolnico e de Baixo Calor de Hidratao Alto-Forno, Pozolnico e de Baixo Calor de Hidratao Cimento para Poos Petrolferos

Tabela 15 - Influncia do cimento Portland nas propriedades de argamassas e concretos Tipo de cimentoPropriedadeComum e Composto Alto-Forno Menor no incio e maior no final da cura Menor Maior Maior Maior Pozolnico Menor no incio e maior no final da cura Menor Maior Maior Maior Alta Resistncia Inicial Muito maior nos primeiros dias Maior Padro Menor Padro Branco Estrutural Resistente a sulfatos Baixo Calor de hidratao Menor no incio e maior no final da cura Menor Maior Maior Maior

Resistncia compresso Calor de hidratao Impermeabilidade Resistncia a agentes agressivos Durabilidade

Padro

Padro

Padro

Padro Padro Padro Padro

Maior Padro Menor Padro

Padro Padro Maior Maior


3.3.10. RECEBIMENTO E ESTOCAGEMO cimento um produto perecvel que em contato com umidade endurece perdendo suas propriedades antes do uso. Alguns cuidados no recebimento e estocagem do material so essenciais para a garantir concretos e argamassas de boa qualidade. O cimento comercializado a granel, para usinas de concreto, fbricas de pr-moldados e grandes obras; no varejo, fornecido em embalagens (papel Kraft) de 50Kg. Estas embalagens no podem estar furadas, rasgadas ou molhadas e devem trazer o nome do fabricante, o tipo do cimento, a sigla, a massa lquida do saco e o selo de conformidade da ABCP (Associao Brasileira de Cimento Portland). Aps o ensacamento, o prazo de validade do cimento de 90 dias e na obra o cimento no deve ser entocado por um perodo maior que 30 dias.

Figura 6 Exemplo esquemtico de depsito para estocagem de cimento Portland Fonte: ABCP Associao Brasileira de Cimento Portland FT-2, 1997


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Alguns cuidados no estoque do cimento: O cimento Portland tem prazo de validade de 90 dias aps a data de ensacamento; Ao fazer as compras, programar a quantidade para que o cimento no fique estocado na obra por um perodo maior que 30 dias; O estoque deve ser feito em local coberto, seco e arejado, sendo que as pilhas devem estar afastadas do piso e das paredes a distncia de 30cm; O controle de estoque dever ser feito de modo que o cimento recebido a mais tempo seja utilizado primeiro; As pilhas no devem ter mais que 10 sacos dce cimento; No devem ser aceitos sacos rasgados ou com sinais de que tenham sido molhados; No deve ser utilizado cimento empedrado.

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10. PFEIL, Walter. - Estruturas de Madeira. 5 ed. Rio de Janeiro: Livros Tcnicos e Cientficos Ltda., 1989. 11. RIPPER, Ernesto - Manual Prtico de Materiais de Construo. So Paulo: Editora Pini, 1995.


ENSAIOS NBR 11579:1991CIMENTO PORTLAND DETERMINAO DA FINURA POR MEIO DA PENEIRA 75 m (n 200)1. Mtodo de ensaio Determinao de finura do cimento Portland com o emprego da peneira n 200, pelos procedimentos manual e mecnico. determinada a porcentagem, em massa, de cimento cujas dimenses de gros so superiores 75 m (frao retida).

2. Amostra 50 0,05 g de cimento Portland.

3. Equipamentos e materiais - Balana, deve apresentar resoluo de 0,01 g. - Conjunto de peneiramento, peneira 75 m, fundo e tampa. - Dois Pinceis, um de tamanho mdio 30 mm a 35 mm, e outro pequeno de 5 mm a 6 mm. - Basto de PVC, 250 mm de comprimento e 20 mm de dimetro para auxiliar na remoo de material fino aderido a peneira. - Cronmetro; - Vidro relgio.

4. Procedimentos 4.1 Eliminao de finos A peneira deve estar seca, limpa e encaixada no fundo. Colocar (50 0,05)g de cimento sobre a tela da peneira. O operador deve segurar o conjunto com as duas mos e imprimir-lhe um movimento suave de vaivm horizontal com os pulsos. De maneira que o cimento se espalhe na superfcie da tela. Deve-se evitar qualquer perda do material. Peneira at que os gros mais finos passem totalmente pela malha da tela, o que geralmente ocorre no intervalo de 3 a 5 minutos.

4.2 Etapa Intermediria Tampar a peneira, retirar o fundo e dar golpes suaves no rebordo exterior do caixilho com o basto para desprender as partculas aderidas tela e ao caixilho da peneira. Limpar com auxilio do pincel mdio toda a superfcie inferior da tela da peneira encaixando-a no fundo aps a limpeza deste com a flanela. Retirar a tampa e continuar o peneiramento com suaves movimentos de vaivm horizontais, durante 15 min a 20 min, girando o conjunto e limpando a tela com o pincel mdio a intervalos regulares. Nesta operao, o material deve-se movimentar de maneira que fique uniformemente espalhado sobre toda superfcie da tela. No final do perodo, colocar a tampa e limpar a tela e o fundo como indicado anteriormente. O material passante deve ser desprezado.


31

4.3 Peneiramento final Colocar a tampa e o fundo na peneira, segurar o conjunto com as duas mos e, mantendo-o ligeiramente inclinado, imprimir-lhe movimentos rpidos de vaivm durante 60 s, girando o conjunto de mais ou menos 60 a cada 10s. Completado esse perodo, limpar a tela da peneira com auxilio do pincel mdio, recolhendo todo o material e transferindo-o para o fundo. Juntar todo o material do fundo, (passante) recolhendo todos os gros nele contidos com auxlio do pincel pequeno e passando-o para um recipiente (vidro-relgio) para ser pesado com preciso de 0,01 g (P). Se a massa do material passante for superior a 0,05 g, desprez-la. Repetir esta etapa do ensaio at que a massa de cimento que passa durante um minuto de peneiramento continuo seja inferior a 0,05 g, (0,1% da massa inicial).

4.4 Transferncia do resduo O cimento retido na peneira deve ser transferido para um recipiente (vidro-relgio) a fim de ser pesado, tomando-se o cuidado de limpar com o pincel mdio, ambos os lados da tela para garantir a remoo e tomada de todo o material retido pela peneira. A pesagem desse resduo (R) deve ser feita com preciso de 0,01g

5. Clculos Calcular o ndice de finura do cimento pela expresso: Onde: F: ndice de finura do cimento, em porcentagem;

R.C F= 100 M

R: resduo do cimento na peneira 75m, em (g); M: massa inicial do cimento, 50g; C: fator de correo da peneira utilizada no ensaio, determinado de acordo com o disposto na NBRNM-ISO 3310-1, devendo estar no intervalo de 1,00 0,20; (utilizar 1,00 se desconhecer o fator de correo da peneira utilizada).

A finura do cimento caracterizada pelo ndice de finura, que o material retido na peneira 75m, expresso em porcentagem de massa, calculado at os dcimos. O resultado do ensaio o valor obtido em uma nica determinao. Diferena entre dois resultados da mesma amostra Massa inicial da amostra de cimento (M) Repetitividade: 0,4% Reprodutibilidade: 0,8% Material retido na peneira 75 m (R)

Grupos

Tipo do cimento

Fator de correo da peneira 75 m (C)

ndice de finura


NBR NM 23:2001CIMENTO PORTLAND E OUTROS MATERIAIS EM P DETERMINAO DA MASSA ESPECFICA1. Mtodo de ensaio Determinao da densidade da massa especifica do cimento e de outros materiais em p, como, gesso, cal, etc., empregando o frasco volumtico de Le Chatelier. O Conhecimento dessa grandeza permite detectar a existncia de material inerte no cimento, pois sendo sua massa especifica superior a 3,0 e a do agregado da ordem de 2,6 a 2,7, um valor da massa especifica inferior a 3,05 indica um cimento adulterado, mal cozido, ou ainda parcialmente hidratado.

2. Amostras Utilizar uma massa conhecida do material em ensaio, com aproximao de 0,01 g, que provoque o deslocamento do lquido no intervalo compreendido entre as marcas de 18 cm e 24 cm , da escala graduada do frasco de L Chatelier. No caso de ensaio de cimento portland a massa necessria de 60 g, e no caso de ensaio da cal a massa necessria de 50 g.3 3

Figura 7 - Cpsula com cimento Portland

3. Principais equipamentos/materiais - Balana, com resoluo de 0,01 g; - Recipiente, capaz de conter o material, cuja a massa ser determinada; - Funis com gargalo curto e longo; - Banho termorregulador, deve conter a altura suficiente para conter os frascos volumtricos submersos at a marca de 24 cm ; - Reagentes, um lquido que no reaja quimicamente com o cimento e que tenha a densidade igual ou superior a 0,731 g/cm a 15 C.(Xileno ou querosene); - Frasco volumtrico de Le Chatelier de vidro borossilicato com capacidade de 250cm ; - Termmetro com resoluo igual ou superior a 0,5C.3 3 3


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Figura 8 - Conjunto para o ensaio.

4. Procedimento - Colocar o lquido ( xileno ou querosene) at um ponto entre as marcas 0 e 1 cm ; - Seca-se a parte interior do frasco Le Chatelier acima do nvel do lquido; - Submerge-se o frasco no banho termorregulador durante, aproximadamente 30 min para a equalizao das temperaturas. A temperatura da gua deve ser constante e3

aproximadamente igual do ambiente.

Figura 9 - Banho Trmico - Efetua-se a primeira leitura (V1) com aproximao de 0,1 cm ; - Adicionar a amostra de cimento, (60 g) no frasco com auxlio do funil, em pequenas pores; - Devem-se evitar que o cimento fique aderido s paredes do frasco acima do lquido; - Fechar o frasco.3


Figura 10 - Tubo de Le Chatelier com querosene

Figura 11 - Tubo de Le chatelier com a amostra

- Tampar o frasco e gir-lo em posio inclinada, ou suavemente em crculos horizontais, at que no subam borbulhas de ar para a superfcie do lquido. - Submergir o frasco novamente no banho termorregulador para equalizao das temperaturas do lquido do frasco e do banho; - Fazer a leitura final (V2). 4. Resultados. A massa especfica do material deve ser calculada pela frmula:

=onde:

m V

: a massa especfica do material ensaiado, em gramas g/cm; m: a massa do material ensaiado, em gramas (60g para o cimento e 50g para o cal); V : o volume deslocado pela massa do material ensaiado (V2 V1), em cm. V2 e V1: so os valores corrigidos de V1 e V2 , respectivamente, a partir da calibrao da escala do frasco volumtrico, em cm. O resultado deve ser a mdia de pelo menos duas determinaes que no defiram entre si em mais do que 0,01 g/cm. O resultado deve ser expresso com duas casas decimais. Diferena entre dois resultados da mesma amostra Massa da amostra m Leitura inicial V1 Repetitividade: 0,02 g/cm 3 Reprodutibilidade: 0,03 g/cm Leitura final V2 Volume deslocado V Massa especfica 3

Grupos

Identificao da amostra


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NBR NM 43:2003CIMENTO PORTLAND DETERMINAO DA PASTA DE CONSISTNCIA NORMAL1. Definio Determinao da quantidade de gua, em porcentagem, que confere consistncia normal pasta de cimento portland. Pasta de consistncia normal a pasta na qual a sonda de Tetmajer penetra uma distncia de (61) mm da placa base.

2. Equipamentos e Materiais - gua destilada, deve ser medida com exatido de 0,5 g e a quantidade deve ser determinadas por tentativas; - Cimento Portland (500 0,5)g - Balana, com resoluo de 0,1 g e capacidade mnima de 1000 g; - Misturador mecnico, com cuba de aproximadamente 5 dm ; - Esptula; - Rgua mettica; - Cronmetro; - Aparelho de Vicat, preparado para utilizao da sonda de Tetmajer ( 10,000,05mm);3

Figura 12 Vista lateral do aparelho de Vicat com a sonda de Tetmajer, para determinao da consistncia da pasta de cimento. Fonte: ABNT NBR NM 43:2003

Figura 13 Vista frontal do aparelho de Vicat, com a agulha de Vicat, para determinao do tempo de pega. Fonte: ABNT NBR NM 43:2003

(A) Suporte; (B) Haste mvel; (C) Sonda de Tetmajer, corretamente instalada e o ponteiro indicador na posio zero quando a sonda estiver em contato com a placa base; idem para a Agulha de Vicat; (D) Agulha de Vicat; (E) Parafuso fixador da haste; (I) Ponteiro indicador; (F) Escala graduada em milmetros; (G) Molde tronco-cnico, com dimetro maior de (80 5) mm, dimetro menor de (70 5) mm e altura de (40 0,2) mm, sobre uma base (placa rgida plana); (H) Placa rgida plana. Obs.: O conjunto formado por haste mvel, agulha, ponteiro indicador e sonda deve ter massa total de (300 1) g;


3. Condies ambientais O laboratrio deve ser mantido temperatura de (202)C e umidade relativa maior que 50%. Em regies de clima quente, a temperatura pode ser mantida no intervalo de (232)C, (252)C ou (272)C, porm deve ser registrada no relatrio do ensaio.

4. Preparao da pasta de cimento Com o misturador parado, introduzir na cuba do mesmo uma quantidade de gua (ma), medida com preciso de 0,5g; Adicionar todo o cimento (mc) e deixar 30s em repouso; Ligar o misturador na velocidade baixa durante 30s; Desligar o misturador e raspar as paredes da cuba com a esptula, fazendo com que toda a pasta a elas aderida fique no fundo; realizar essa operao em 15s; Imediatamente misturar durante 1 minuto velocidade rpida.

5. Determinao da consistncia Imediatamente aps a mistura, com auxilio de uma esptula, encher o molde rapidamente com a pasta preparada. A operao de enchimento do molde pode ser facilitada sacudindo-o suavemente. Em seguida, proceder rasadura do topo do molde, removendo o excesso com uma rgua metlica, fazendo movimentos de vaivm sem comprimir a pasta. Colocar o molde sob o aparelho de Vicat, centrar o molde sob a haste descendo-a at ficar em contato com a superfcie da pasta e fix-la nesta posio por meio do parafuso. Aps 45s do termino da mistura, soltar a haste e aps 30s fazer a leitura na escala graduada. No permitido fazer mais de uma sondagem na mesma pasta. A pasta considerada como tendo consistncia normal quando a sonda se situar a uma distncia de (61) mm da placa base. Enquanto no obtiver esse resultado, preparam-se diversas pastas, variando a quantidade de gua e utilizando nova poro de cimento em cada tentativa.

6. Resultados. Calcular a porcentagem de gua (A) necessria obteno da consistncia normal da pasta de cimento, utilizando a frmula:

A=

ma 100 mcRepetitividade: 0,6% Reprodutibilidade: 1,0% Massa de cimento mc Distncia entre a sonda e a base Porcentagem de gua A

Expressar o resultado em porcentagem, arredondando ao dcimo mais prximo. Diferena entre dois resultados da mesma amostraTentativas Umidade Temp.

Identificao da amostra

Massa de gua ma

1 2 3 4


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NBR NM 65:2003CIMENTO PORTLAND DETERMINAO DO TEMPO DE PEGA1. Definio O fenmeno da pega do cimento compreende a evoluo das propriedades mecnicas da pasta de cimento do inicio do processo de endurecimento, propriedades essnciais fsicas,

conseqente, entretanto de um processo qumico de hidratao. um fenmeno artificialmente definido como o momento em que a pasta adquire certa consistncia que a torna imprpria a ser trabalhada. Tempo de incio de pega , em condies de ensaio normalizadas, o intervalo de tempo transcorrido desde a adio de ua ao cimento at o momento em que a agulha de Vicat correspondente penetra na pasta at uma distncia de (4 1) mm da placa base. Tempo de fim de pega , em condies de ensaio normalizadas, o intervalo de tempo transcorrido desde a adio de gua ao cimento at o momento em que a agulha de Vicat penetra 0,5 mm na pasta.

2. Equipamentos / materiais - gua destilada, deve ser medida com exatido de 0,5 g e a quantidade deve ser aquela na qual se determinou a pasta de consistncia normal; - Cimento Portland (500 0,5)g - Balana, com resoluo de 0,1 g e capacidade mnima de 1000 g; - Misturador mecnico, com cuba de aproximadamente 5 dm ; - Esptula; - Rgua mettica; - Cronmetro; - Aparelho de Vicat, preparado para utilizao da Agulha correspondente ao tempo de pega que se deseja determinar (ver figura 12, 13, 14 e 15);3

Figura 14 - Agulha para determinao do tempo de pega inicialFonte: ABNT NBR NM 43:2003

Figura 15 - Agulha e acessrio para determinao do tempo de fim de pegaFonte: ABNT NBR NM 43:2003


3. Condies ambientais De acordo com a NBR NM 43

4. Preparao da pasta de cimento A pasta de consistncia normal e o enchimento do molde tronco-cnico deve ser feito de acordo com a NBR NM 43. Imediatamente aps o enchimento do molde com pasta de cimento, este deve se armazenado em cmara mida com dimenses adequadas, capaz de manter a temperatura do ar ambiente no intervalo de (20 2)C e a umidade relativa do ar no menor que 90%. A temperatura do ar da cmara mida pode ser mantida no intervalo de (23 2)C, (25 2)C ou (27 2)C, em regies de clima quente, porm ela deve ser registrada no relatrio de ensaio.

5. Determinao do tempo de incio de pega Depois de um tempo mnimo de 30 min aps o enchimento do molde, coloc-lo no aparelho de Vicat, situando-o sob a agulha. Fazer descer suavemente a agulha at que haja contato desta com a pasta. Aguardar 1s a 2s nessa posio. Soltar rapidamente as partes mveis, permitindo que a agulha penetre verticalmente na pasta. Ler a indicao na escala quando houver terminado a penetrao ou 30s aps o instante em que a agulha foi solta, o que ocorrer primeiro. Anotar a leitura na escala e o tempo contado a partir do instante em que a gua e o cimento entram em contato. Repetir o ensaio de penetrao em posies convenientemente separadas, que distem no mnimo 10 mm da borda do molde e entre elas, a intervalos de tempo convenientemente espaados, de por exemplo, 10 min. Limpar a agulha de Vicat imediatamente aps cada penetrao. Anotar os resultados de todas as penetraes e, por interpolao, determinar o tempo em que a distncia entre a agulha e a placa base de (4 1) mm. A preciso requerida de 5 min e pode ser garantida reduzindo o intervalo de tempo entre determinaes sucessivas medida que se aproxima o final do ensaio.

6. Determinao do tempo de fim de pega Substituir a agulha de Vicat para determinao do tempo de incio de pega pela agulha de Vicat para determinao do tempo de fim de pega, cujo acessrio anular facilita a observao exata de penetraes pequenas. Inverter o molde cheio sobre sua placa base, de forma que os ensaios para determinao do fim de pega sejam realizados na face oposta do corpo-de-prova, que estava originalmente em contato com a placa base. Para a realizao das medidas, deve ser utilizado o procedimento descrito no item 5. Os intervalos de tempo entre ensaios de penetrao podem ser ampliados para at 30 min, por exemplo. Registrar, com aproximao de 15 min, o tempo transcorrido a partir do instante zero, at que a agulha penetre pela primeira vez apenas 0,5 mm na pasta, como tempo de fim de pega do cimento. Este o momento em que o acessrio anular no provoca nenhuma marca no corpo-de-prova. A preciso do ensaio pode ser maior reduzindo o intervalo de tempo entre penetraes prximas ao final da determinao e observando se os resultados de ensaios sucessivos no variam excessivamente.


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7. Resultados O resultado de tempo de incio de pega, expresso em horas e minutos, com uma aproximao de 5 min, o valor obtido em uma nica determinao. O mesmo critrio se aplica ao resultado do tempo de fim de pega, com aproximao de 15 min. Diferena entre dois resultados da mesma amostra Identificao da amostra: Data/Hora da mistura: Temperatura da Cmara mida INCIO DE PEGA Data/Hora hh:mm Distncia agulha / base Tempo decorrido hh:mm Data/Hora hh:mm Temperatura: Umidade: Repetitividade: 30 min Reprodutibilidade: 60 min

Umidade da Cmara mida: FIM DE PEGA Distncia agulha / base Tempo decorrido hh:mm

Observaes:


NBR 11582:1991CIMENTO PORTLAND DETERMINAO DA EXPANSIBILIDADE DE LE CHATELIER1. Definio Esta norma prescreve o mtodo de determinao das expansibilidades a quente e a frio da pasta de cimento.

2. Equipamentos e materiais - Esptula; - gua necessria para consistncia normal, de acordo com NBR NM 43; - Cimento Portland (500 0,5)g - Rgua milimetrada com diviso de 0,5 mm (paqumetro); - leo mineral, para untar; - Agulha de Le Chatelier, constitui em um cilindro de 30 mm de dimetro com 30 mm de altura, em chapa de lato de 0,5 mm de espessura, com hastes de 150 mm de comprimento do mesmo material; - Placas de vidros, quadradas com 5 cm lado.

Figura 16 - Agulha de Le ChatelierFonte: ABNT NBR 11582:1991

Figura 17 - viso geral

3. Condies do ambiente A temperatura do ar na sala de ensaios, bem como a da aparelhagem e dos materiais, exceto a da gua, pode variar de (24 4) C A temperatura da gua de amassamento deve ser (232) C. A umidade relativa do ar ambiente no deve ser inferior a 50%.


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4. Preparao da Pasta Preparar uma pasta com 500g de cimento e gua necessria para a consistncia normal, de acordo com a NBR NM 43.

5. Moldagem dos corpos-de-prova Apoiada pela base do cilindro, colocar cada agulha sobre a placa de vidro lubrificada com leo mineral e, com a ajuda de uma esptula fina, preench-la com a pasta, rasar seu topo, cobri-la tambm com a placa de vidro, colocando-se sobre esta um peso suficiente para que o cilindro no gire. Terminada esta operao, rasar seu topo, cobri-la tambm com placa de vidro lubrificada, colocando-se sobre esta um peso suficiente para que o cilindro no gire devido ao peso das hastes. Repetir esta etapa para seis corpos-de-prova, sendo trs destinados ao ensaio a quente e trs para o ensaio a frio

6. Cura Inicial Logo aps a moldagem, o conjunto todo (agulha, corpo-de-prova, placas de vidro e contrapeso) deve ser imerso em tanque de gua potvel, mantida a temperatura de (23 2)C, durante (20 4)h.

7. Cura a Frio Terminado o perodo de cura inicial, retirar as placas de vidro e colocar as agulhas de Le Chatelier (trs) no tanque de gua a (23 2)C, durante seis dias, em posio tal, que as extremidades de suas hastes fiquem fora da gua

8. Cura a quente Terminado o perodo de cura inicial, retirar as placas de vidro e colocar as agulhas de Le Chatelier (trs) no tanque de gua a (23 2)C, em posio tal, que as extremidades de suas hastes fiquem fora da gua. Procede-se o aquecimento progressivo da gua at a ebulio que deve comear entre 15 min e 30 min. A ao da gua quente deve durar 5h ou mais, de acordo com o que se especifica em 9.2.

9. Resultados 9.1 Expansibilidade a frio Os afastamentos das extremidades das agulhas, em milmetros, devem ser medidos como se indica a seguir: a) logo aps a moldagem dos corpos-de-prova; b) aps sete dias consecutivos em gua (232)C.

9.2 Expansibilidade a quente Os afastamentos das extremidades das agulhas, em milmetros, devem ser medidos como se indica a seguir: a) imediatamente antes do incio do aquecimento de gua;


b) aps trs horas de ebulio, sem que ocorra o esfriamento dos corpos-de-prova; c) de duas em duas horas, at que no se verifiquem, em duas medies consecutivas, variaes de afastamento das extremidades das hastes.

O resultado da expansibilidade a frio a mdia de trs determinao, sendo expresso em milmetros, com aproximao de 0,5 mm. O resultado da expansibilidade a quente a mdia de trs determinao, sendo expresso em milmetros, com aproximao de 0,5 mm.

Diferena entre dois resultados da mesma amostra

Repetitividade: 1,0 mm Reprodutibilidade: 1,5 mm

Identificao da amostra: Data / Hora da mistura: EXPANSIBILIDADE A FRIO Afastamento das extremidades das agulhas CP1 1 dia(1)

EXPANSIBILIDADE A QUENTE Afastamento das extremidades das agulhas CP4 Antes do aquecimento aps 3h aps 5h aps 7h aps 9h aps 11h aps 13h CP5 CP6

Medies

Medies

CP2

CP3

2 dia 3 dia 4 dia 5 dia 6 dia 7 dia (1) Logo aps a moldagem


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NBR 7215:1996CIMENTO PORTLAND DETERMINAO DA RESISTNCIA COMPRESSO1. Definio Esta Norma especifica o mtodo de determinao da resistncia compresso de cimento Portland. O mtodo compreende a determinao da resistncia compresso de corpos-de-prova cilndricos de 50 mm de dimetro e 100 mm de altura. Os corpos-de-prova so elaborados com argamassa composta de uma parte de cimento, trs de areia normal, e com relao gua/cimento de 0,48.

2. Materiais / equipamentos - Cimento Portland (624 0,4)g. - Areia normal, (468 0,3)g de cada frao (grossa, mdia grossa, mdia fina e fina), que deve atender a Norma NBR 7214:1982 (Areia normal para ensaio de cimento), que fixa condies exigveis da areia destinada execuo do ensaio da resistncia compresso de cimento Portland. - gua, potvel na temperatura de (23 2)C, (300 0,2)g; - leo mineral, para untar as formas. - Cera de abelha, para vedao das formas. - Material para capeamento, fundido de enxofre com caulim, pozolanas, quartzo em p ou outras substncias, em propores tais que no interfiram no resultado do ensaio. A temperatura de aplicao do material de capeamento fundido deve ser de (1367)C. - Balana, com resoluo de 0,1 g. - Molde, em forma cilndrica com base rosqueada, dimetro interno de 50 0,1 mm e altura de 100 0,2 mm (figura 19). - Placas de vidros, quadradas com 5 cm de lado (figura 19). - Soquete, deve ser material no corrosivo (figura 19). - Esptulas metlicas de 25 mm de largura e 200 de comprimento (figura 19).

Figura 18 - Conjunto de materiais para a preparao da argamassa

Figura 19 - Conjunto para moldagem dos corposde-prova


- Misturador mecnico (figura 20). - Mquina de ensaio de compresso (figura 21), de acordo com a NBR NM-ISSO 7500-1:2004 (Parte 1: Mquina de ensaio de trao/compresso Calibrao do sistema de medio da fora), que especifica a calibrao das mquinas de ensaio trao/compresso.

Figura 20 - Misturador Mecnico

Figura 21 - Mquina de ensaio de compresso

- Paqumetro, capaz de medir espessuras de 200 mm, para medir o ndice de consistncia da argamassa. - Rgua metlica no flexvel, com aproximadamente 200 mm de comprimento de 1mm a 2 mm de espessura.

Figura 22 - Cmara mida com tanque de gua

Figura 23 - Capela com exausto e fogo

3. Condies do ambiente A temperatura do ar na sala de ensaios, bem como a da aparelhagem e dos materiais, exceto a da gua, deve ser de (24 4) C. A temperatura da gua de amassamento deve ser (232) C. A umidade relativa do ar ambiente no deve ser inferior a 50%. As condies da cmara mida (figura 22) onde se conservam os corpos-de-prova at a idade de ruptura devem atender as prescries da NBR 9479:2006 (Argamassa e concreto - Cmaras midas e tanques para cura de corpos-de-prova), que estabelece os requisitos exigveis para cmaras midas e tanques de cura utilizados nos ensaios de argamassa e concreto.


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4. Procedimento 4.1 Preparo dos moldes Para garantia da estanqueidade, antes de fechar a fenda do molde, passar uma leve camada do material para vedao, na superfcie lateral externa da forma, ao longo de toda extenso da fenda vertical, apertando-se o dispositivo de fechamento. Em seguida, no caso de forma no rosqueada, fixar esta sobre a base, utilizando um cordo deste material para tambm garantir a estanqueidade. Em seguida, untar toda a superfcie interna e o fundo da forma com uma leve camada de leo.

4.2 Preparao da argamassa de cimento (Mistura mecnica) Executar a mistura mecnica colocando inicialmente na cuba toda a quantidade de gua e adicionando o cimento. A mistura destes materiais deve ser feita com o misturador na velocidade baixa durante 30 s. Aps este tempo, e sem paralisar a operao de mistura, inicia-se a colocao de areia (quatro fraes de 468g, previamente misturadas), com o cuidado de que toda esta areia seja colocada gradualmente durante o tempo de 30s. Imediatamente aps o trmino da colocao da areia, mudar para a velocidade alta, misturando-se os materiais nesta velocidade por 30s. Aps este tempo desligar o misturador por 1min e 30s. Durante os primeiros 15s retirar a argamassa que ficou aderida s paredes da cuba e p, colocando-a no interior da cuba. Durante o tempo restante (1min e 15s) a argamassa fica em repouso na cuba, coberta com um pano limpo e mido. Imediatamente aps este intervalo, ligar o misturador na velocidade alta, por mais 1min. Deve ser registrada a hora em que o cimento posto em contato com a gua de mistura.

4.3 Enchimento dos Moldes A moldagem dos corpos-de-prova deve ser feita imediatamente logo aps o amassamento e com maior rapidez possvel. A colocao da argamassa na forma feita com o auxilio da esptula, em quatro camadas de alturas aproximadamente iguais, recebendo cada camada trinta golpes uniformes com o soquete normal, homogeneamente distribudo. Esta operao deve ser terminada com a rasadura do topo do corpo-de-prova, deslizando-se a rgua, sobre as bordas da forma e dando um ligeiro movimento de vaivm na sua direo.

4.4 Cura dos corpos-de-prova Os corpos-de-prova devem ser submetidos a um perodo de cura inicial ao ar e a um perodo final em gua nas condies prescritas em 4.4.1 e 4.4.2. 4.4.1 Cura inicial ao ar Logo aps a moldagem, os corpos-de-prova, ainda nos moldes, devem ser colocados em cmara mida (figura 22), onde devem permanecer durante 20 a 24 horas, com a face superior protegida com uma placa de vidro plano. Os corpos-de-prova referentes aos diferentes amassamentos devem ser aleatoriamente agrupados em series distintas de quatro corpos de provas, sendo cada serie relativa a uma idade.


4.4.2 Cura final em gua Terminado o perodo inicial da cura, os corpos de prova devem ser removidos das formas, identificados, e devem ser imersos no tanque de gua, saturada de cal, onde devem permanecer at o momento do ensaio. Os corpos-de-prova podero ser rompidos com 3 dias, 7 dias e 28 dias de idade, para cimentos Portland comuns, e em diferentes idades para outros tipos de cimento.

4.5 Capeamento dos topos e bases dos corpos-de-prova O material para capeamento deve ser preparado fundindo-se enxofre com caulim, pozolanas, quartzo em p ou outras substncias, em propores tais que no interfiram no resultado do ensaio. Recomenda-se a seguinte dosagem: 75% de enxofre e 25% de material inerte. Para o derretimento utiliza-se uma capela com exausto (figura 23) que permite eliminar os gases ao exterior, e uma fonte de calor capaz de manter a temperatura do material fundido a (1367)C. Os corpos-de-prova devem ser capeados com a mistura de enxofre a quente de maneira que cada camada formada em cada extremidade sejam paralelas entre si e apresente espessura mxima de 2 mm. Os corpos-de-prova devem ser ensaiados somente aps transcorrido 2 horas do momento em que o material das bases tiver solidificado. 4.6 Determinao da carga de ruptura Eles devem ser rompidos compresso nas idades especificadas, para o tipo de cimento ensaiado. A idade do corpo-de-prova contada a partir do instante em que o cimento posto em contato com a gua de mistura. Centrar o corpo-de-prova sobre o prato inferior da mquina e aplicar carga com uma velocidade equivalente a (0,250,05)MPa/s. 5. Resultados. 5.1 Resistncia individual Calcular a resistncia compresso, em megapascals, (1 kgf/cm = 0,09807 MPa), de cada corpo-de-prova, dividindo a carga da ruptura pela rea da seo do corpo-de-prova. 5.2 Resistncia mdia Calcular a mdia das resistncias individuais, em megapascals, dos quatro corpos-de-prova ensaiados na mesma idade. O resultado deve ser arredondado ao dcimo mais prximo. 5.3 Desvio relativo mximo Calcular o desvio relativo mximo da srie de quatro resultados, dividindo o valor absoluto da diferena entre a resistncia mdia e a resistncia individual que mais se afaste desta mdia, para mais ou para menos, pela resistncia mdia e multiplicando este quociente por 100. 5.4 Expresso dos resultados O certificado do ensaio deve conter as quatro resistncias individuais, a resistncia mdia e o desvio relativo mximo, em cada idade. Quando o desvio relativo mximo forem superior a 6%, calcular uma nova mdia, desconsiderando o valor discrepante, identificando-o no certificado com um asterisco. Persistindo o fato, eliminar os corpos-de-prova de todas as idades, devendo o ensaio ser totalmente refeito.2


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O resultado final, em cada idade, a resistncia mdia. Os limites mnimos da resistncia compresso fixados pelas Normas brasileiras em cada idade referem-se a esta mdia. Diferena entre dois resultados finais da mesma idade Repetitividade: 10% da mdia entre eles Reprodutibilidade: 15% da mdia entre eles

Tipo de Cimento: Data e Hora da Mistura:Idade: CP N CARGA kgf Data e Hora da Ruptura: RESISTNCIA Individual 2 Kgf/cm MPa

Mdia MPa

Desvio %

Nova Mdia(1)

Desvio %

MPa

Idade: CP N CARGA kgf

Data e Hora da Ruptura: RESISTNCIA Individual 2 Kgf/cm MPa

Mdia MPa

Desvio %

Nova Mdia(1)

Desvio %

MPa



Mdia MPa

Desvio %

Nova Mdia(1)

Desvio %

MPa



Mdia MPa

Desvio %

Nova Mdia(1)

Desvio %

MPa

(1) Utilizado Quando o Desvio Relativo Mximo for superior a 6%. O CP excludo da nova mdia e identificado com um asterisco.RESULTADO FINAL: Idades (Dias)

Resistncia Mdia (MPa) Desvio Relativo Mximo (%)


RELAO DAS NORMAS ABNT CITADAS NA APOSTILACDIGO NBRNM23 NBRNM43 NBRNM65 NBR NM 76 NBR5732 NBR5733 NBR5735 NBR5736 NBR5737 NBR5752 DATA SUBSTITUI . . . mai/01 NBR NM 23:1998 jul/03 NBR 11580:1991 jul/03 NBR11581:1991 jan/98 NBR 7224:1984 jul/91 jul/91 jul/91 jul/91 jun/92 jun/92 EB-1:1990 EB-2:1974 EB-208:1990 EB-758:1990 NBR 5737:1986 TTULO Cimento portland e outros materiais em p - Determinao de massa especfica Cimento Portland - Determinao da pasta de consistncia normal Cimento portland - Determinao do tempo de pega Cimento Portland - Determinao da finura pelo mtodo de permeabilidade ao ar (Mtodo de Blaine) Cimento Portland comum Cimento Portland de alta resistncia inicial Cimento Portland de alto-forno Cimento Portland pozolnico Cimentos Portland resistentes a sulfatos Materiais pozolnicos - Determinao de atividade pozolnica com cimento Portland - Indice de atividade pozolnica com cimento Cimento Portland pozolnico - Determinao da pozolanicidade Cal virgem e cal hidratada - Retirada e preparao de amostra - Procedimento NBR 7175:1992 EB-1133:1979 MB-1:1991 NBR 9479:1994 Cal virgem e cal hidratada - Anlise qumica Cal hidratada para argamassas - Requisitos Areia normal para ensaio de cimento Cimento Portland - Determinao da resistncia compresso Argamassa e concreto - Cmaras midas e tanques para cura de corpos-de-prova Materiais metlicos - Calibrao de mquinas de ensaio esttico uniaxial - Parte 1: Mquinas de ensaio de trao / compresso - Calibrao do sistema de medio da fora Cal hidratada para argamassas - Determinao da estabilidade Cal hidratada para argamassas - Determinao da plasticidade Cal hidratada para argamassas - Determinao da capacidade de incorporao de areia no plastmero de Voss Cal hidratada para argamassas - Determinao da finura Cal hidratada para argamassas - Determinao de reteno de gua Cimento Portland destinado cimentao de poos petrolferos - Requisitos e mtodos de ensaio Substncias graxas - Determinao do carter inico Cimento Portland composto Cimento Portland - Determinao da finura por meio da peneira 75 micrmetros (nmero 200) Cimento Portland - Determinao da expansibilidade de Le Chatelier Gesso para construo - Determinao das propriedades fsicas do p Gesso para construo - Determinao da gua livre e de cristalizao e teores de xido de clcio e anidrido sulfrico Cimento Portland branco Gesso para construo civil Cal hidratada para argamassas - Determinao da gua da pasta de consistncia normal Standard Specification for Portland Cement

NBR5753 NBR6471 NBR6473 NBR7175 NBR7214 NBR7215 NBR 9479

abr/92 fev/98 mai/03 mai/03 fev/82 dez/96 mai/06

NBRNM-ISO7500-1 mar/04 NBR 6156:1983

NBR9205 NBR9206 NBR9207 NBR9289 NBR9290 NBR9831 NBR11116 NBR11578 NBR11579 NBR11582 NBR12127 NBR12130 NBR12989 NBR13207 NBR14399 ASTM C150

dez/01 NBR 9205:1985 mai/03 NBR 9206:1985 mar/00 NBR 9207:1985 jul/00 NBR 9289:1999 abr/96 out/06 out/89 jul/91 jul/91 jul/91 nov/91 nov/91 jul/93 out/94 nov/99 jan/07

ST304 - Apostila 3 - Aglomerantes

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