MATERIAIS DE
CONSTRUÇAO
Engenharia Civil
DECIV – EM – UFOP
Aglomerantes
Definições; Classificações; Propriedades
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Aglomerantes em geral
Aglomerantes
elementos ativos que entram na composição das
pastas, argamassas e concretos
empregados na construção civil para fixar ou
aglomerar materiais entre si.
materiais pulverulentos
na presença de água ou do ar atmosférico,
formam uma pasta capaz de endurecer em
virtude de reações químicas.
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Tipos:
•Termoplásticos
•Reativos:
•Aéreos,
•Hidráulicos,
•Químicos.
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Aglomerantes minerais
Relação CUSTOxBENEFÍCIO
matrizes produzidas apenas com aglomerantes têm alto custo e
desempenho relativo
como medida de economia e com vistas a durabuilidade dessas
matrizes, adiciona-se à pasta um elemento inerte chamado
“agregado”.
agregado é um material granuloso e inerte, graduado; que
compõe argamassas e concretos
miúdo
fmínimo <4,75mm (areia natural e areia artificial).
graúdo
fmínimo >4,75mm (pedra britada, seixo, etc).
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Aglomerantes minerais
Relação CUSTOxBENEFÍCIO
agregados miúdos e graúdos produzem
diferentes formas de matrizes
pasta, argamassa e concreto
mistura íntima de um aglomerante e água
mistura íntima de um ou mais aglomerantes, um
agregado miúdo e água.
mistura íntima de um aglomerante, um agregado
miúdo, um agregado graúdo, aditivos/adições e
água.
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Classificação dos aglomerantes
Inertes
Aglomerantes
Aéreos
Ativos
Hidráulicos
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Aglomerantes minerais
Podem ser inertes ou ativos...
inertes
enrijecem por simples secagem (argila)
ativos
enrijecem por reações químicas diversas
aglomerantes quimicamente ativos cal, gesso, cimentos*, quais
desenvolvem reações de endurecimento nas condições
normais de temperatura e despertam maior interesse e
têm grande campo de aplicação, pois são capazes de
atingir altas resistências físico-mecânicas e de se
manterem estáveis, mesmo na presença de água*.
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Aglomerantes minerais
aglomerantes aéreos
endurecimento depende da secagem para ganho e
manutenção da resistência
não são duráveis na presença de água
cales aéreas, gesso (alta solubilidade), magnésia sorel
aglomerantes hidráulicos
endurecimento processa-se sob influência exclusiva da
água
são duráveis na presença de água
cimentos naturais ou artificiais e cal hidráulica
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Fase de PEGA dos aglomerantes
PEGA
período de solidificação da pasta
início de pega
momento em que a pasta começa
a enrijecer-se
perda de a sua plasticidade.
fim de pega
momento em que a pasta se
solidifica completamente,
perdendo portanto toda a sua
plasticidade.
a agulha de Vicat não penetra mais
na pasta já enrijecida
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Fase de PEGA e ENDURECIMENTO
O fim da pega não significa que a pasta tenha
adquirido toda a sua resistência!
após a fase de pega inicia-se a fase de
endurecimento que pode durar anos, se as
condições de conservação forem favoráveis
Cimento portland
fim de pega ocorre de 4 a 6 horas após o contato
com a água (pasta de consistência normal).
O endurecimento prossegue conforme gráfico
seguinte...
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Fase de pega e fase de endurecimento
Fonte: REV. Química Nova
Pileggi, Studart1, Pagliosa Neto, Pandolfelli (2000)
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Fase de pega e fase de endurecimento
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Fase de pega e fase de endurecimento
Fonte: Camargo Correa Cimentos SA
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Gesso
Gesso de construção ...
todo gesso cozido que convém para trabalhos de construção
obtido por eliminação parcial ou total da água de cristalização contida
no minério natural chamado gipso (sulfato de cálcio dihidratado)
gipsita
variedade de gipso de maior interesse de engenharia
forma mineral do sulfato de cálcio dihidratado, CaSO4.2H2O
massa específica de 2,32 g/cm³, dureza 1,5 a 2 na escala de Mohs. Quando
puro apresenta 46,5% de SO3 , 32,6% de CaO e 20,3% de H2O.
material compacto, de granulação fina a média
outras variedades do gipso são o alabastro, a selenita e o espato cetim. Existe
também a anidrita que é um sulfato de cálcio natural sem água de
cristalização .
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Obtenção do gesso para construção
A gipsita calcinada é bastante utilizada pela
indústria da construção civil.
calcinada em temperatura adequada, perde parte da
água de cristalização, obtendo-se o produto
geralmente conhecido como gesso (hemihidrato).
2CaSO4.2H2O
gipsita
140°C - 160°C
calcinação
2[CaSO4.1/2H2O] + 3H2O
gesso
vapor d’água
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Função como aglomerante
Após tratamento térmico e mecânico (cominuição) obtém-se o
gessos para construção civil...
no preparo da pasta ou argamassa, verifica-se a reação oposta que provoca o
endurecimento esso de construção ...
2 [CaSO4 .1/2H2O] + 3H2O → 2CaSO4.2H2O + calor
O gesso, CaSO4 .1/2H2O, ao ser misturado com água tornase plástico, podendo então ser moldado na forma desejada,
e enrijece rapidamente, recompondo o dehidrato original
A hidratação e o conseqüente endurecimento se baseiam na
diferença de solubilidade na água dos dois sulfatos (ver valores
adiante)
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Endurecimento do Gesso
Dissolução e precipitação...
água dissolve o gesso (CaSO4 .1/2H2O), na base de 10g/l;
reações formam gipsita (CaSO4.2H2O).
a gipsita, menos solúvel (2g/l), provoca supersaturação da solução
ocorre a precipitação do excedente em forma de cristais
malha imbricada que aglutina
com a precipitação dos cristais...
água torna-se novamente capaz para dissolver mais gesso;
forma-se mais gipsita, há nova precipitação, e esse ciclo se repete, continuamente, até
processar todo o gesso presente.
Apresentação mercado
pó branco de elevada finura, cuja massa unitária é de 0,70; reduzindo
com o grau de finura, embalado em sacos de papel.
massa específica fica em torno de 2,7 kg/dm³.
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Detalhamento mecanismo de hidratação
Etapa 1: primeiro pico ocorre durante 30
segundos e corresponde à molhagem do pó;
iniciandose imediatamente a dissolução dos
sulfatos
Microcalorimetria de um hemidrato, dQ/dt (Cal/h/g)
MAGNAN, 1973
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Detalhamento mecanismo de hidratação
Etapa 2: período de indução afetado pelo
tempo de mistura, temperatura da água de
amassamento ou presença de impurezas ou
aditivos..
Microcalorimetria de um hemidrato, dQ/dt (Cal/h/g)
MAGNAN, 1973
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Detalhamento mecanismo de hidratação
Etapa 3: início da pega.
Forte aumento da temperatura; aumento da
velocidade de reação.
Com a saturação da solução a gipsita a precipita
em cristais aciculares, formando núcleos de
cristalização.
Os cristais começam a ficar próximos,
porosidade diminui, e rigidez aumenta.
Microcalorimetria de um hemidrato, dQ/dt (Cal/h/g)
MAGNAN, 1973
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Detalhamento mecanismo de hidratação
Etapa 4: diminuição da
velocidade de reação; depois de
um máximo, a velocidade
decresce progressivamente, fim
da hidratação.
O crescimento dos cristais nessa
etapa vai influenciar diretamente
as propriedades mecânicas.
Microcalorimetria de um hemidrato, dQ/dt (Cal/h/g)
MAGNAN, 1973
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Aplicações
Construção civil
revestimentos e decorações interiores.
isolantes acústicos obtidos pela adição de material poroso
material não se presta, para aplicações exteriores por se deteriorar em
conseqüência da sua solubilidade na água.
produção de pré-fabricados,
chapas divisórias e de revestimento, incluindo a forma de gesso acartonado e
o fibro-gesso.
Outros...
moldes para as indústrias metalúrgicas, de plásticos e cerâmica; em
moldes artísticos, ortopédicos e dentários;
aglomerante do giz; vedação de lâmpadas e áreas onde há perigo de
explosão de gases.
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Aplicações Gesso acartonado
Dry wall
chapas finas de gesso, de grandes dimensões
revestidas externamente por duas lâminas de papel kraft
O papel kraft
reforço para os esforços de manuseio e serviço
chapas representam alta produtividade na montagem
Execução com baixo consumo de material e baixa geraçao
de resíduos (construção racionalizada)
Combinação papel e gesso...
sensibilidade a ambientes úmidos
biodeterioração da superfície.
aplicação em ambientes úmidos...
hidrofugante.
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Aplicações Gesso acartonado
Chapas de gesso...
ABNT: NBR 14715:2001, NBR
14716:2001 e NBR 14717:2001.
Tipos de Chapas
Standard (ST) – Chapa branca/cinza
Para aplicação em áreas secas
Resistente à Umidade (RU) – Chapa
Verde
Para aplicação em áreas sujeitas à
umidade por tempo limitado de forma
intermitente
Resistente ao Fogo (RF) – Chapa rosa
Aplicação em áreas secas necessitando
de um maior desempenho em relação ao
fogo
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Patologias Gesso acartonado
Movimentação higrotérmica
elevada movimentação higrotérmica
permeáveis ao vapor de água e possuem baixa inércia
térmica
equilíbrio com ambiente antes do restante da estrutura do edifício
freqüência e a amplitude térmica das movimentações
 paredes e forros de gesso
 superiores às da estrutura do edifício.
Patologias nos revestimentos em gesso...
artigos relacionados (revisão)
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Propriedades
Pó de gesso
Argamassa
1.
2.
1. Consistência normal
2. Determinada com o aparelho
Vicat modificado
Granulometria:
Densidade de massa
aparente massa unitária
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Influência da temperatura no início e fim de
pega de pastas de gesso
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Tempo de pega (NBR 12128)
pasta na consistência normal, sem retardador
aparelho de Vicat provido de haste de (300 ± 0,5) g e de agulha com
diâmetro de (1,13 ± 0,02) mm.
O início de pega, e o final, seguem o estabelecido para o cimento Portland.
tempo de pega para o gesso é de 15-20min
varia com a quantidade de água
se totalmente puro...
inicio de pega entre 2 e 5 minutos
característica inútil para material de construção
adição de retardadores
impurezas e aditivos específicos
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Influência da relação água/gesso(g/g) no
tempo de pega pela agulha Vicat
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MEV
pasta de gesso(a/g 0,7) elevada porosidade e os
aglomerados de cristais.
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Propriedades mecânicas
Resistência à compressão
Influência relacao água/gesso na
resistência mecânica da pasta de gesso
(CP: 50/50/50)
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Propriedades mecânicas
Densidade e porosidade
Influência relacao água/gesso na
densidade e porosidade da pasta de gesso
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Retardadores de pega
agrupados em três categorias
menor velocidade de dissolução do hemidrato
retardam a saturação da solução
ácidos orgânicos fracos (ácidos cítrico, fórmico, acético, láctico, e seus sais
alcalinos, como os citratos, acetatos e lactatos) e ácido bórico, ácido
fosfórico, glicerina, álcool, éter, acetona e açúcar.
geram reações complexas e produtos pouco solúveis ou insolúveis
ao redor dos cristais de dihidrato,
atrasam seu crescimento e, como conseqüência, sua precipitação: boratos,
fosfatos, carbonatos e silicatos alcalinos.
produtos orgânicos que misturados com água, formam um gel ao
redor dos grãos de hemidrato,
atrasam o contato com a água e a solubilização e cristalização do dihidrato
 queratina, caseína, goma arábica, gelatina, pepsina, peptona,
albumina, alginatos, proteínas hidrolisadas, aminoácidos e formaldeído
condensados
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Efeito do ácido cítrico no início de pega
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Tempo de início de pega
Adição de gelatina
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Absorção de água
Superfície protegida gesso acartonado convencional e resistente à umidade
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Magnésia sorel (SAREE)
O cimento magnesiano, cimento sorel ou magnésia sorel
aglomerante muito resistente
obtido pela reação do óxido de magnésio com o cloreto de magnésio.
a magnésia apresenta-se em sacos e o cloreto em vidros
adicionam-se serragem, mármore moído, etc, com a magnésia e depois a solução
de cloreto. Essa argamassa endurece em algumas horas e tem resistência
mecânica igual à do cimento portland.
A reação que provoca o endurecimento forma um produto de fórmula:
3MgO . MgCl2 . 11H2O (I)
ou
5MgO . MgCl2 . 13H2O (II)
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Magnésia sorel (SAREE)
p relação MgO / MgCl2
p<3
(I) + sol. MgCl2  sensível à umidade;
3<p<5 (I) + (II);
p>5
(II) + Mg(OH)2  expansivo.
exposição à água
lixivia o cloreto, formando hidróxido e destruindo a
argamassa
não é conveniente que fique exposta às intempéries, porque
vão apresentar a tendência ao inchamento e fissuração
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Magnésia sorel aplicações
cimento sorel é empregado em
pisos, paredes e placas de revestimento
principais desvantagens
instabilidade em presença de água
fissuração, produção de pó e aumento de volume sem causas bem
definidas.
resistência mecânica do concreto com cimento sorel
resistência à compressão: 22,5 Mpa
resistência à flexão: 3 a 6 MPa
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Cal aérea
Aplicações na Construção civil
Argamassa
Assentamento de alvenarias, revestimentos,
etc.
Tinta
Pinturas à base de cal.
Tijolos
sílico-calcário, cal-escória, concreto celular,
solo-cal.
Estabilizador de Solos
base e sub-base de pavimentos rodoviários.
Aditivo
melhorando misturas asfálticas para
pavimentação.
Consumo Médio
22 kg/m² de área construída (ABPC)
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Cal aérea
Fabricação
matéria prima
calcário (carbonato de cálcio) com teor desprezível de argila
cozimento é feito a uma temperatura inferior à fusão,
cerca de 900C
dissociação do calcário, produzindo-se cal virgem e
desprendendo-se gás carbônico
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Ciclo da Cal Aérea aglomerante
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Reações químicas Obtenção
• O calcário perde 44% de seu peso quando calcinado;
– sofre redução de volume de 12 a 20%.
•
Ao ser calcinado, o calcário mantém sua forma
(fragmentos), tornando-se, porém, mais poroso.
• Ensaio de perda ao fogo para cal virgem (MB-342):
– perda de mais CO2 (má calcinação)
– presença de vapor d`água [formação prévia de Ca(OH)2]
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Reações químicas Extinção
• aumento de volume de  100%
• grande desprendimento de calor  280 cal/g
• As partículas de hidróxido de cálcio e magnésio
resultantes dessa desagregação são extremamente
pequenas com dimensões de  2 m (0,002mm).
• Somente as impurezas não se transformam em pó,
existindo inclusive um ensaio chamado resíduo de
extinção para verificar o teor de impurezas no calcário.
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Qualidade do aglomerante Extinção
Comportamento do
aglomerante
dissociação ou
decomposição do calcário
MgCO3 a  402C
CaCO3 somente com cerca de
898C
finura blaine
área específica de 10.000 a
15.000 m²/kg
f= 0,5 a 10,0 micra
plasticidade
>finura, > tempo sendo “curtida”
retenção de água
>aderência
capacidade de sustentação
de areia
> trabalhabilidade, mesmo em
traços pobres em cal
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Especificações Cal virgemNBR 6453/03
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Cal hidratada construção NBR 6453/03
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Reações químicas III Recarbonatação
água
dissolvendo ao mesmo tempo a cal e o CO2, funciona como
catalisador e propicia a carbonatação;
endurecimento é lento e do exterior para o interior da massa,
exigindo certa porosidade para evaporação da água em excesso
e penetração do CO2;
Camadas de pequena espessura;
Traços não muito ricos (1:3, 1:4 , 1:5, ou mais)
Cal aérea:
Ih 
%SiO2  % Al 2 O3  % Fe 2 O3
 0,1
%CaO
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Resistência das Argamassas de cal
traço 1 : 3 volume, 28 dias
0,2-0,5 MPa para tração
1-3 MPa para compressão.
A resistência pode ser aumentada
adição cimento portland nas misturas
argamassas mistas
Aglomerantes e índice de
Hidraulicidade (Ih) das cales
cimentos; produtos hidráulicos, moídos após o cozimento
pega rápida: elevado percentual aluminatos, argila.
* maior quantidade de silicato básico reagindo com mais CaO, não
existindo, entretanto, cal livre
54
Principais diferenças entre
Aglomerantes
55
MATERIAIS DE
CONSTRUÇAO
Engenharia Civil
DECIV – EM - UFOP
Aula 03 – Aglomerantes
Definições; Classificações; Propriedades