Composição e Tipos de Cimento Portland

Componentes do concreto Prof MSc Maiara Foiato email maiarafoiatounoescedubr Cimento Agregados Água Componentes básicos Adições reativas ou inertes Aditivos químicos Componentes usuais AGLOMERANTES São produtos capazes de provocar a aderência dos materiais que entram na composição das alvenarias revestimentos e concreto São geralmente pulverulentos AGLOMERANTES Quanto ao modo de ENDURECER Quimicamente inertes endurecem por simples secagem Ex argilas Quimicamente ativos endurecem devida a reações químicas Ex cimento CIMENTO PORTLAND JOSEPH ASPIDIN Inglaterra 1824 PATENTE 5082 argila calcário pedra de Portland Cimento Portland Calcário Argila 1450 ºC a 1550 ºC C L Í N Q U E R Cimento Gesso retarda pega Fases do Clínquer C3S 3CaOSiO2 Silicato tricálcico Alita C2S 2CaOSiO2 Silicato dicálcico Belita C3A 3CaOAl2O3 Aluminato tricálcico C4AF 4CaOAl2O3Fe2O3 Ferroaluminato tetracálcico CLÍNQUER ADIÇÕES no clínquer GESSO sulfato de cálcio MATERIAIS CARBONÁTICOS filer calcário ESCÓRIA GRANULADA DE ALTOFORNO MATERIAIS POZOLÂNICOS Hidratação cimento CSH CaOH2 Silicatos de cálcio hidratados hidróxido de cálcio C3S e C2S Cimento Portland Tipos de cimento NBR 16697 Cimento requisitos Cimento Portland CP II Cimento Portland COMPOSTO intermediário entre o CP I e o CP III e IV possui adições em menor quantidade CP II F até 25 de filer CP II Z até 14 de pozolanas até 15 filer CP II E até 34 de escória até 15 filer CP II E a letra E representa a escória granulada de alto forno Esse tipo de escória é um resíduo proveniente da fabricação do ferro fundido O segredo para transformar a escória em material cimentantepozolânico é a forma de resfriamento em que o material é submetido veremos adiante Cimento Portland CP II E Note que CP II Z a letra Z representa a adição de pozolanas CP II F a letra F representa a adição de filer calcário material carbonático Filer 0075 mm é um material inerte não reage com função apenas de preencher vazios no concreto ou argamassa Cimento Portland CP II Z e F Cimento Portland CP III Cimento Portland DE ALTO FORNO muito semelhante ao CP IV porém ao invés de pozolânas adicionase escória granulada de alto forno diferente do CP II E quantidade de adição pode até 75 Características adquire resistência mais lenta menor calor de hidratação cimento de grande durabilidade para ambientes agressivos Cimento Portland CP III As vantagens do CP III e CP IV são praticamente as mesmas Diferenças entre o CP I e CPIII IV durabilidade temperatura de hidratação ganho de resistência Cimento Portland CP IV muito semelhante ao CP III adicionamse materiais pozolânicos diferente do CP II Z quantidade de adição pode até 55 Características adquire resistência mais lenta menor calor de hidratação indicado para obras de concretomassa ex barragens Cimento Portland CP V ARI Cimento Portland de Alta Resistência Inicial cimento puro de alta resistência Características cimento muito fino resistências mais altas nas primeiras idades temperatura mais alta de hidratação cimento mais caro 20 puro e tempo de moagem tem mais teor de C3A Cimento Portland branco Diferença para os demais COR produção moinho queima baixo teor de C4AF ferro muito fino reagem rapidamente alto calor de hidratação problemas de fissuração Cimento Portland branco CPB estrutural classes de resistência 25 32 e 40 MPa Usado em estruturas concreto branco com fins arquitetônicos CPB não estrutural usado em rejuntamento de placas cerâmicas fabricação de ladrilhos hidráulicos etc uso não estrutural CUIDADO Há diferenças na tonalidade do cimento conforme o lote de fabricação Cimento Portland branco Flextronics Sorocaba fábrica de eletrônicos primeira obra com cimento branco no Brasil Cimento Portland branco Museu Iberê Camargo Porto Alegre RS 4 andares construídos em concreto branco projetado pelo arquiteto Álvaro Siza CUIDADO Cimento préhidratado com umidade do arambiente Cimento Portland Com adição menos porosidade no concreto menor calor de hidratação menos clínquer menos poluição São materiais que misturados aos cimentos ou concretos em quantidades apreciáveis maior que 5 em massa alteram as propriedades que o aglomerante confere ao concreto No Brasil praticamente todos os tipos de cimento possuem adições Devido a redução de custos do cimento e por questões ambientais pois a maioria das adições são subprodutos industriais Adições ADIÇÕES Adições utilizadas Pozolanas naturais ou após ativação térmica Subprodutos industriais Devem possuir sílica na sua composição química ADIÇÕES POZOLANAS São consideradas pozolanas os materiais silicosos e sílico aluminosos que por si só possuem pouco valor aglomerante Porém quando finamente divididos e em presença de umidade reagem quimicamente com hidróxido de cálcio originado no processo de hidratação do cimento formando compostos com propriedades aglomerantes São produtos mais estáveis que os gerados pela hidratação do cimento sendo mais estáveis aos meios agressivos ADIÇÕES POZOLANAS Hidratação cimento CSH CaOH2 Silicatos de cálcio hidratados hidróxido de cálcio Pozolanas na presença de água reagem com CaOH2 Formando CSH secundário C3S e C2S ADIÇÕES POZOLANAS Reações pozolânicas são as mesmas independente se a adição é colocada no concreto ou já embutida no cimento Uso das adições benefícios Menos fissuração térmica Baixo calor de hidratação Aumento da resistência final Fortalecimento da zona de transição Aumento da durabilidade Tipos de pozolanas Naturais cinzas vulcânicas Artificiais obtidos pela calcinação conveniente de argilas e xistos argilosos Cinzas volantes resultantes da combustão do carvão mineral usualmente das usinas termoelétricas Cinzas de origem vegetal Obtidas pela queima de produtos vegetais casca de arroz palha de cana etc ADIÇÕES POZOLANAS CINZA VOLANTE A cinza volante é uma pozolana artificial obtida por meios mecânicos ou eletrostáticos a partir dos gases de combustão do carvão mineral em usinas termelétricas NEVILLE BROOKS 2013 ADIÇÕES POZOLANAS Fonte Vargas 2006 SÍLICA ATIVA Classificação Pozolanas altamente reativas Composição química sílica pura Característica da partícula pó extremamente fino constituído de esferas sólidas muito finas 003 a 03 µm ADIÇÕES POZOLANAS CINZA DE CASCA DE ARROZ Produzidas durante o beneficiamento do arroz Cada tonelada de arroz colhido produz cerca de 200 kg de casca que na combustão produz 40 kg de cinza Característica da partícula constituída de esferas sólidas menores que 45µm de diâmetro médio ADIÇÕES POZOLANAS METACAULIM Adição mineral aluminossilicosa obtida pela calcinação 600 a 900C de algumas argilas como as cauliníticas e os caulins O material calcinado passa por um processo de moagem a um tamanho muito fino de partículas Característica da partícula formato irregular ADIÇÕES POZOLANAS Mota Oliveira e Carneiro 2016 ESCÓRIA GRANULADA DE ALTO FORNO Resíduos da produção de ferro fundido Se a escória é resfriada lentamente escória de alto forno agregado escória Se a escória é resfriada bruscamente escória granulada de alto forno adição São aglomerantes de baixíssima reatividade Em contato com água formam compostos hidratados similar aos da hidratação do cimento Porém reagem em uma velocidade muito lenta comparada ao cimento Portland Sua reatividade depende de sua finura ADIÇÕES ESCÓRIA ESCÓRIA GRANULADA DE ALTO FORNO Fonte GrupoFarroeste2014 Fonte GrupoFarroeste2014 ADIÇÕES ESCÓRIA ADIÇÕES FILERS FILER Material finamente moído aprox mesma finura do cimento Portland São inertes não reagem Filers mais utilizados moagem calcário portanto a base de carbonato de cálcio que pode atuar ativando a hidratação do cimento Devido ao baixo custo são aplicados em praticamente todos os cimentos comerciais brasileiros Produtos adicionados em pequenas quantidades 5 da massa do cimento durante a mistura para modificar as propriedades no estado fresco eou endurecido de concretos argamassas pastas e grautes Funções e benefícios Por que utilizase Adequação do concreto ao uso Redução de custos Aditivos ADITIVOS Importância Uso e desenvolvimento dos aditivos possibilitou Maiores resistências durabilidade eou trabalhabilidade Concreto 2º produto mais consumido no mundo Atualmente a maior parte dos concretos industrializados utiliza pelo menos um tipo aditivo ADITIVOS Pigmentos concretos coloridos Utilizados para dar coloração ao concreto Devem ser inertes com o cimento insolúveis em água e ter boa resistência a intempéries e raios UV Forma de pó ou líquido pigmento dispersante ADITIVOS Redutores de água plastificantes e superplastificantes Aumentam a trabalhabilidade da mistura para mesma quantidade de água ou mantem a trabalhabilidade reduzindo a quantidade de água Facilita o bombeamento e adensamento Melhora coesão ADITIVOS Acelerador Reduzem o tempo de início de pega estado trabalhável e endurecimento do concreto aumentando a resistência inicial Aplicação Pavimentação prémoldados redução do tempo para desforma aumento no ciclo de produção principalmente no inverno concreto projetado túneis taludes etc Retardador estabilizador Aumentam a manutenção da plasticidade do concreto Pode paralisar processo de hidratação por até 3 dias Aplicação Maior tempo de transporte e lançamento do concreto Evitar juntas frias ponto de fraqueza e de retração diferencial