Materiais de Construção II - Cal: História, Definições e Reações Químicas

Materiais de Construção II CAL Histórico No Brasil a indústria de cal iniciou em 1549 quando da instalação das primeiras caieras para fabricação da cal virgem a partir de conchas marinhas para as argamassas de revestimento e pintura da cidade de Salvador Seu uso se difundiu principalmente por proteger das chuvas tropicais as paredes de barro socado das moradias e fortes Materiais de Construção II CAL Definições nome genérico de um aglomerante simples originário da calcinação de rochas calcária esta calcinação resulta na formação de óxido de cálcio puro CaO cal viva a cal viva se apresenta em pedras com dimensões de 10 15 ou 20cm Materiais de Construção II CAL Reações Químicas 2 3 CO CaO calor CaCO assim calcinandose o CaCO3 obtémse o CaO óxido de cálcio e gás carbônico O CaO é denominado de cal virgem ou cal viva as pedras de cal viva devem ser hidratadas processo chamado de extinção este processo quando acontece na fábrica o hidróxido formado chamase de cal hidratada e quando no canteiro chamase de cal extinta 2 2 CaOH H O CaO Materiais de Construção II CAL a cal extinta é utilizada numa mistura de água e areia em proporções apropriadas na elaboração de argamassas tem consistência mais ou menos plástica endurecem por recombinação do hidróxido de cálcio com o gás carbônico da atmosfera reconstituindo o carbonato original Esse endurecimento é lento exigindo uma certa porosidade que permita de um lado a evaporação da água e de outro a penetração do gás carbônico do ar atmosférico dandose o nome ordinário de cal aérea H O CaCO CO Ca OH 2 3 2 2 UTILIZAÇÃO em forma de pasta pura ou de argamassa para revestimentos ou rejuntamentos de alvenaria cerâmica ou no preparo de tintas Materiais de Construção II CAL Classificação Quanto a composição química Em relação ao teor de MgO existente no calcário as cales são classificadas em cal cálcica quando o teor de MgO é menor ou igual a 20 cal magnesiana quando o teor de MgO é maior que 20 Quanto ao tempo de extinção text quando text 5 minutos calor de extinção rápida quando text entre 5 a 30 minutos de extinção média Quando text maior do que 30 minutos extinção lenta OBS cal cálcica extinção rápida cal magnesiana extinção lenta Materiais de Construção II CAL A cal de extinção rápida apresenta dificuldade de irradiação de calor gerado podendo elevar excessivamente a temperatura de modo a prejudicar a qualidade da cal dizse então que a cal foi queimada Na cal de extinção lenta geralmente magnesiana que tem menor afinidade com a água o calor se irradia com facilidade dando como consequência a não extinção completa Dizse neste caso que a cal foi afogada Para evitar estes dois fenômenos prejudiciais ao bom desempenho futuro da cal recomendase os seguintes cuidados que devem ser seguidos Materiais de Construção II CAL Cal de extinção rápida a cal é adicionanda à água que deve cobrila toda Não permitir o despreendimento de vapor adicionandose sempre mais água e misturar Cal de extinção média adicionar água à cal até cobrila mexer sempre que necessário Cal de extinção lenta adicionar água à cal até umedecêla completamente esperar que a reação se inicie Posteriormente se necessário adicionar cautelosamente mais água Materiais de Construção II CAL Classificação Quanto ao rendimento quanto ao rendimento em pasta temos a cal gorda e a cal magra entenda por rendimento em pasta o valor do volume de pasta de cal obtido com uma tonelada de cal viva e nos interessa saber este rendimento por comprarmos a cal viva e utilizarmos a pasta de cal se o rendimento em pasta for maior que 182m3 a cal será denominada gorda e se inferior magra Rendimento o volume de pasta que se obtém com uma tonelada de cal virgem Materiais de Construção II CAL Propriedades Finura retida na peneira 06 mm 05 retida na peneira 0075 mm 15 É desejável que a cal tenha uma boa finura pois quanto maior for a porcentagem de material fino maior a sua plasticidade e a retenção de água duas propriedades das pastas e argamassas que mais contribuem para perfeita união de elementos construtivos Materiais de Construção II CAL Propriedades Plasticidade Quando a cal é aplicada na construção é desejável uma plasticidade elevada pois assim são mais trabalháveis e rebocos feitos a partir dessa cal são aplicados com maior facilidade e produzem um melhor acabamento Estas também são mais econômicas uma vez que permite maior proporção de areia no preparo da argamassa melhorando também a eficiência no assentamento dos elementos de alvenaria bem como quando elas são utilizadas em forma de pintura Materiais de Construção II CAL Propriedades Retenção de Água É de grande importância que a cal tenha uma boa retenção de água pois quando aplicada em argamassa de alvenaria permitirá uma melhor aderência com os elementos da construção Isto quer dizer que a argamassa irá ceder água para os elementos de alvenaria de uma maneira gradativa não rapidamente o que causaria uma má aderência e nem excessivamente lenta pois poderia acarretar a perda de prumo da alvenaria Materiais de Construção II CAL Propriedades Endurecimento É necessária a absorção de CO2 do ar para o endurecimento da cal aérea este endurecimento é muito lento Em argamassas de cal e areia este endurecimento também se dá pela reação com a sílica Capacidade de incorporação de areia Esta propriedade permite definir a escolha da mistura mais econômica para as propriedades físicas desejadas Verificase que as cales mais plásticas e com retenção de água mais elevadas apresentam maior capacidade de incorporação de areia conseqüentemente tais cales são as mais econômicas Materiais de Construção II CAL Classificação Conforme os teores de óxidos não hidratados a cal hidratada é designada pelas seguintes siglas CHI Cal Hidratada Especial CHII Cal Hidratada Comum CHIII Cal Hidratada Comum com Carbonatos Materiais de Construção II CAL CAL Exigências Químicas Óxidos totais CaO MgO Avalia a qualidade da matéria prima e do processo de produção uma vez que determina o teor de óxidos presentes mínimo 88 Impurezas Material proveniente da rocha quartzo e argilominerais medido por meio do resíduo insolúvel uma vez que a cal é solúvel em ácido clorídrido máximo 12 Materiais de Construção II CAL Exigências Químicas Materiais de Construção II CAL Exigências Físicas Materiais de Construção II CAL Normalização NBR 7175 Cal Hidratada para Argamassas Especificação NBR 6471 Cal Virgem e Cal Hidratada Retirada e Preparação de Amostra Método de Ensaio NBR 6473 Cal Virgem e Cal Hidratada Análise Química Método de Ensaio NBR 9205 Cal Hidratada para argamassas Determinação da Estabilidade Método de Ensaio NBR 9206 Cal Hidratada para Argamassas Determinação da Plasticidade Método de Ensaio Materiais de Construção II CAL Normalização NBR 9207 Cal Hidratada para Argamassas Determinação da Capacidade de Incorporação de Areia no Plastômetro de Voss Método de Ensaio NBR 9289 Cal Hidratada para Argamassas Determinação da Finura Método de Ensaio NBR 9290 Cal Hidratada para Argamassas Determinação da Retenção de Água Método de Ensaio Materiais de Construção II CAL Cal Hidráulica é um produto intermediário entre a cal aérea e o cimento Portland resultante da calcinação de calcários argilosos obtendose produtos cimentantes decorrentes da combinação do CaO com os componentes argilosos apresentando com sua composição silicatos e aluminatos de cálcio com alto teor de CaO livre produto manufaturado que sofreu em usina um processo de hidratação apresenta algumas vantagens sobre a cal virgem que são a facilidade de manuseio transporte e armazenamento porém tem uma qualidade inferior menor rendimento e capacidade de sustentação da areia tendo ainda uma baixa plasticidade Materiais de Construção II CAL Forma de Obtenção da Cal Hidráulica Calcários argilosos calor cal hidráulica a 1ª etapa CALCINAÇÃO cozimento da rocha fragmentada a 900ºC b 2ª etapa EXTINÇÃO as pedras são umedecidas hidratação pulverização do CaO tratase de um processo mais complexo do que o da cal aérea c 3ª etapa MOAGEM pulverização dos grãos restantes não é necessária a moagem mecânica na maior parte dos casos Materiais de Construção II CAL Forma de Obtenção da Cal Hidráulica A relação entre os componentes argilosos e a cal fica situada entre 01 e 05 01 SiO2 Al2O3 FeO3 CaO 05 OBS Quanto maior a quantidade de impurezas argilosas no calcário isso implica no aparecimento de mais silicatos e aluminatos de cálcio e diminuição da quantidade de hidróxido de cálcio cal livre Pega e Endurecimento da Cal Hidráulica a Ação da água hidratação reação mais imediata pega b Ação do CO2 carbonatação reação mais lenta Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal Na construção civil a cal é utilizada principalmente na forma hidratada como componente fundamental no preparo de argamassas de assentamento e de revestimento de grande durabilidade e ótimo desempenho É utilizada também no preparo de tintas alcalinas de alta alvura atribuindo à pintura propriedades fungicidas e bactericidas que favorecem a saúde e o conforto dos usuários das edificações Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal A cal também é empregada na construção de estradas como elemento de estabilização de solos de baixa capacidade de suporte e como aditivo de misturas asfálticas assegurando maior longevidade ao capeamento das rodovias Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal Em processos químicos e industriais a cal tem importante presença em vários setores Na indústria química é insumo básico na produção de especialidades como carbonato de cálcio precipitado carbureto de cálcio óxido de propeno cloreto de cálcio hipoclorito de cálcio e vários outros elementos Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal Na produção de papel e celulose a cal virgem é fundamental na causticação do licor negro e como agente redutor de acidez na produção de papéis alcalinos É também empregada como fundente em vidrarias e em outros processos industriais como a produção de refratários de borracha de pigmentos e em curtumes Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal Na indústria alimentícia a cal está presente nos setores sucroalcooleiro cítrico e em vários processos de preparo de alimentos Na produção de açúcar e de álcool age como redutor de acidez e clarificador do caldo da cana No setor cítrico é agente redutor de acidez e auxiliar para secagem do bagaço de cítricos e fonte de cálcio na produção das rações preparadas à base do farelo desse bagaço É empregada também na produção de fosfato bicálcico para alimentação animal e usada ainda como redutor de acidez na indústria de laticínios e em outros processos Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal Na agricultura a cal tem forte aplicação na recuperação de solos ácidos tornandoos próprios ao reflorestamento e a diversas culturas sendo também um importante micronutriente É fonte de cálcio na produção industrial de fertilizantes agrícolas Tem ainda inúmeras aplicações no meio rural incluindo a proteção de áreas de criação de frangos a alcalinização de lagoas para piscicultura e até mesmo interessantes usos na culinária Materiais de Construção II CAL Aplicações da Cal Na saúde e na preservação ambiental a cal age como poderoso bactericida e saneador de ambientes tendo papel destacado na prevenção de males como a doença de Chagas e no combate a vetores como o vibrião do cólera É elemento básico no tratamento de efluentes domésticos e industriais e de água para abastecimento público É um valioso agente dessulfurante no controle de emissões atmosféricas da indústria contribuindo para reduzir a incidência de chuvas ácidas Materiais de Construção II CAL Tecnologia caljet método de pintura a cal no combate à erosão dos solos A tecnologia caljet método de pintura a cal no combate à erosão de solos é caracterizada por utilizar uma suspensão de cal com aditivos aglomerantes redutora da erodibilidade da superfície tratada mediante metodologia de aplicação da calda consistente de cinco etapas etapa i preparação da superfície a ser protegida etapa ii preparação da calda e traço etapa iii aplicação da pintura etapa iv proteção e manutenção dos equipamentose etapa v conservação e manutenção da pintura tecnologia caljet Materiais de Construção II CAL Tecnologia caljet método de pintura a cal no combate à erosão dos solos A aplicação da técnica caljet pode atender situações de proteção permanente ou provisória nesse último caso quando se pretende no futuro substituir a pintura de cal por algum tipo de revestimento vegetal de caráter paisagístico No caso dessa substituição basta apenas arranhar com um rastelo ou raspar a película de revestimento da pintura a cal e proceder de imediato o revestimento vegetal desejado A durabilidade funcional de pintura a cal em ambiente externo é de aproximadamente 2 a 3 anos recomendandose a prática de vistorias periódicas preferencialmente de 3 em 3 meses Materiais de Construção II CAL Tecnologia caljet método de pintura a cal no combate à erosão dos solos Um fator extremamente facilitador e conveniente está em que a superfície de solo a ser protegida não requer uma operação anterior de regularização uma vez que a pulverização atinge todas as eventuais irregularidades da superfície pequenas cavidades buracos sulcos Em resumo podese dizer que o grande trunfo da técnica CalJet é assegurado pelos seguintes atributos baixo custo praticidade de aplicação ótimo desempenho técnico alto rendimento na aplicação m²diaoperador grande durabilidade Materiais de Construção II CAL Tecnologia caljet método de pintura a cal no combate à erosão dos solos A pintura a cal promove a proteção do solo contra a erosão através de 4 formas Reações catiônicas Reações pozolânicas Carbonatação Silicatação Formação de casca protetora Materiais de Construção II CAL Tecnologia caljet método de pintura a cal no combate à erosão dos solos Preparação da calda Traço A calda de cal deve ser preparada e aplicada na proporção de 3 litros de água para 1 kg de cal de pintura No caso do Pulverizador Costa Manual a calda deve ser preparada em um recipiente independente e só depois vertida no reservatório do pulverizador No caso do Pulverizador Motorizado a calda é preparada diretamente no reservatório do pulverizador Caso se deseje dar alguma cor à calda de cal devese utilizar corantes líquidos para tintas a cal Os corantes em pó enfraquecem as características físicas da casca de cal protetora Materiais de Construção II 1 Temse uma pedreira de pedra calcária que analisada revela possuir um teor de 9494 de CaCO3 a fábrica que pretende explorar a pedreira tem uma produção de 10 tdia de cal virgem jornada de 24 hrs O rendimento do conjunto das operações desta fábrica é de 92 Pedese a Toneladas que devem extrair diariamente da pedreira b Água necessária para extinguir esta cal Materiais de Construção II 2 Determinar a quantidade de cal extinta que se obterá a partir de 111t de calcário com 93 de carbonato de cálcio com um rendimento total das operações de 955 Materiais de Construção II 3 Achar que tipo de cal resultará da calcinação de uma pedra calcária que tem a seguinte composição SiO2335 MgO813 CO24347 CaO3956 Fe2O3092 H2O e perdas 165 Al2O3292 Materiais de Construção II 4 Dispõese de um calcário e uma argila cujas análises são fornecidas a seguir Estes compostos são misturados na relação calcárioargila 5 Achar a composição da cal hidráulica resultante indicando de que tipo se trata Componente s Calcário Argila SiO2 102 48 CO2 4273 0 Fe2O3 032 6 Al2O3 195 32 MgO 021 0 CaO 5182 0 H2O e perdas 195 14