Tecnologia dos aglomerantes
Marco Antônio de Morais Alcantara
Marco Antônio de Morais Alcantara
Dentro do estudo que tem sido apresentado sobre
os aglomerantes, se pôde levantar alguns aspectos que têm sido vistos como os mais
relevantes na discussão de suas tecnologias. Estes são listados abaixo basicamente
como:
- Os mecanismos realizados para a obtenção do ganho de resistência
mecânica, ou seja, quais são os processo químicos, e as etapas consideradas, para que o processo físico de endurecimento tome lugar.
- O desenvolvimento da resistência mecânica paralelamente ao comportamento do sistema nesta fase, tais como: (i) as velocidades de reação, (ii) o calor gerado, e (iii) o contexto em que ocorrem as formações de redes cristalinas.
- A compatibilidade do
aglomerante utilizado com as condições
de execução, em termos ambientais.
- A qualidade final dos produtos, a partir dos materiais utilizados e das condições de execução; ou seja, no que resulta a microestrutura estrutura interna final do material.
- A compatibilidade do aglomerante com as condições de exposição final do produto. Neste sentido, pode-se considerar as possíveis influências dos efluentes do meio ambiente externo, tais como a água, resíduos químicos, orgânicos e outros.
Pretende-se apresentar alguns tipos de
cimento existentes, variantes do cimento Portland, e que podem ser úteis para o
melhor desempenho em obras de engenharia, dentro de algumas situações particulares.
Antes de tudo, temos que lembrar de algumas coisas já abordadas sobre o cimento Portland.
Antes de tudo, temos que lembrar de algumas coisas já abordadas sobre o cimento Portland.
As limitações do cimento Portland e os outros tipos de variantes dos cimentos
Já foi falado sobre o comportamento do cimento Portland frente à hidratação, e as reações que conferem ao cimento o endurecimento. Quando foram apresentados os
mecanismos para o ganho de resistência mecânica, foi destacado o fato de que
a hidratação deste ocorre com a liberação de cal hidratada, a qual se torna como um subproduto de reação. Outro aspecto preocupante sobre as reações do Portland é o calor de hidratação, em especial quando ele é excessivo; e ainda, a velocidade do processo de hidratação e a evaporação da água; e finalmente, a durabilidade
do material frente as condições de desempenho, a qual pode estar relacionada à estes aspectos agora citados.
Existem cimentos com propriedades particulares, e que podem ser a solução para os muitos problemas que envolvem o uso e desempenho do cimento. Vamos apresentar o primeiro deles.
Existem cimentos com propriedades particulares, e que podem ser a solução para os muitos problemas que envolvem o uso e desempenho do cimento. Vamos apresentar o primeiro deles.
Cimento Pozolânico
Sabe-se que a pozolana é uma substancia que tem a propriedade de fixar
a cal, com a a formação de produtos estáveis, mesmo quando imersos em água; e que resistem a ação de dissolução desta. Os cimentos comuns, ricos em cal, após a
hidratação eles podem sofrer a ação da dissolução
pela água, isto a longo prazo, ficando
então o material com vazios
internos. Isto resulta no aumento da
permeabilidade do material, e, por essa razão, o fluxo
interno de água pode ainda aumentar, com a acentuação do problema.
O uso do cimento pozolânico pode ser a solução para problemas de construção de estruturas, quando estas podem sofrer a pressão do fluxo de água, como no caso das barragens.
Outra vantagem dos cimentos pozolânicos, é que estes apresentam menor calor de hidratação do que o Portland comum, diminuindo assim os riscos de fissuração e de evaporação excessiva da água de amassamento.
O uso do cimento pozolânico pode ser a solução para problemas de construção de estruturas, quando estas podem sofrer a pressão do fluxo de água, como no caso das barragens.
Outra vantagem dos cimentos pozolânicos, é que estes apresentam menor calor de hidratação do que o Portland comum, diminuindo assim os riscos de fissuração e de evaporação excessiva da água de amassamento.
O ganho de resistência mecânica do cimento pozolânico costuma ser menor do que a apresentada pelo Portland comum aos 28 dias de cura, mas, nas idades após 90 dias de cura elas tendem a superar a do cimento Portland comum, e com vantagem: como o ganho de
resistência é mais lento, os
cristais são melhor desenvolvidos e entrelaçados.
As pozolanas podem ser adicionadas
no cozimento do material,
substituindo parte da argila, na moagem
do clínquer e gesso, ou ainda substituindo parte do cimento já pronto. Neste caso tem-se um
aglomerante composto.
Finalmente, têm-se que as pozolanas podem reduzir o custo da fabricação do cimento, contribuir para a diminuição do calor de hidratação, melhorar as propriedades mecânicas, e contribuir para a durabilidade com o aumento da resistência aos agentes agressivos.
Cimento de alto forno
O cimento de alto forno, conhecido também como cimento metalúrgico, é produzido a partir da moagem
conjunta do clínquer de Portland, do gesso e da escória de alto forno.
As porcentagens de escória podem variar conforme apresentado no quadro final.
As escórias de alto forno são subprodutos da indústria siderúrgica, visto que o minério contém normalmente impurezas como a argila, e a cal é utilizada como fundente na fabricação dos materiais metálicos. O resíduo é um então um produto combinado de argila e cal, calcinado, com propriedades aglomerantes quando são ativadas pela presença da cal.
É um caso particular de ativação alcalina.
A cal que liberada na hidratação do Portland pode ser fixada pela escória, na formação de produtos estáveis. A reação básica é a seguinte:
As escórias de alto forno são subprodutos da indústria siderúrgica, visto que o minério contém normalmente impurezas como a argila, e a cal é utilizada como fundente na fabricação dos materiais metálicos. O resíduo é um então um produto combinado de argila e cal, calcinado, com propriedades aglomerantes quando são ativadas pela presença da cal.
É um caso particular de ativação alcalina.
A cal que liberada na hidratação do Portland pode ser fixada pela escória, na formação de produtos estáveis. A reação básica é a seguinte:
2( SiO2.Al2O3.2CaO) + 3Ca(OH)2 + 14 H2O ------> 2(Al2.O3.2CaO.7H2O) + (2SiO2.3CaO.3H2O)
Este cimento não
libera cal após a hidratação, sendo esta é uma vantagem deste
tipo de cimento.
A cura deste material deve ser cuidadosa, pois o cimento é de baixo calor de hidratação, mas
apresenta maiores tendências à fissuração.
Da mesma forma que no caso do cimento pozolânico, o ganho de resistência do
material também é mais lento, mas, supera o do Portland comum após 90 dias de cura.
O cimento de escória não pode ser
utilizado em estruturas de concreto protendido,
pois o enxofre presente na escória
pode decompor água no meio, e gerar um processo de formação de hidrogênio, o
qual pode se infiltrar facilmente nas estruturas de aço protendido.
Quanto ao aspecto da durabilidade, os cimentos de escória são os mais resistentes aos agentes agressivos do meio, dentre as formas de cimento. Os cimentos de escória são também
aglomerantes compostos.
Agora,
aproveitando que o assunto já foi explanado, vamos apresentar os tipos de
cimento produzidos no Brasil, de acordo com a norma brasileira.
Sigla
|
Tipo de cimento
|
% de clincker + gesso.
|
% de escória
|
% de pozolana
|
% de filer
|
CPI
|
Cim. Port. Comum
|
100
|
0
|
||
CPI-S
|
Cim. Pot. Comum com adição
|
99-95
|
1-5
|
||
CPII-E
|
Cim. Port. Comp. com
Escória
|
94-56
|
6-34
|
-
|
0-10
|
CPII-Z
|
Cim. Port. Comp. com
Pozolana
|
94-76
|
-
|
6-14
|
0-10
|
CPII-F
|
Cim. Port. Composto com
filer
|
94
|
-
|
-
|
6-10
|
CPIII
|
Cim Port. de Alto Forno
|
65-25
|
35-70
|
-
|
0-5
|
CP IV
|
Cim. Port. Pozolânico.
|
85-45
|
-
|
15-50
|
0-5
|
CP V
|
Cim. Port. de Alta Res.
Inicial (A.R.I)
|
100-95
|
-
|
-
|
0-5
|
Professor,
o que é fíler ? O senhor não falou
sobre eles.
Fíler é um material carbonático, o qual pode ser obtido a
partir da moagem do calcáreo. É
utilizado estrategicamente pelas indústrias de cimento. Este pode contribuir com o refinamento de poros na estrutura final do cimento endurecido.
Finalmente, têm-se a classe de resistência dos cimentos:
Finalmente, têm-se a classe de resistência dos cimentos:
Tipo
|
Classe de Resistência
|
Resistência à compressão simples aos 28 dias de idade em
MPa
|
|
CPI, CPII, CPIII
|
25
|
min. 25
|
máx. 42
|
32
|
min. 32
|
máx. 49
|
|
40
|
min. 40
|
máx. -
|
|
CP IV
|
25
|
min. 25
|
máx. 42
|
32
|
min.32
|
máx.49
|
|
Os tipos de cimentos são definidos
pela sigla e classe de resistência correspondente.
Agora,
apresenta-se a relação dos principais cimentos que têm a participação de escória ou
pozolana, e as normas que prescrevem a sua caracterização:
Tipo de cimento
|
Norma brasileira correspondente
|
Cimento Portland Composto
|
NBR 11578
|
Cimento de Alto Forno
|
NBR 5725
|
Outras informações você poderá encontrar em:
PETRUCCI, E.G.R Materiais de Construção Rio de Janeiro, Editora Globo, 1993
VERÇOSA, E,J Materiais de construção Porto Alegre, PUC-EMMA, Vol 1, 1983
BAUER, L.A Materiais de construção Rio de Janeiro, LTC, Vol 1, 2001
VERÇOSA, E,J Materiais de construção Porto Alegre, PUC-EMMA, Vol 1, 1983
BAUER, L.A Materiais de construção Rio de Janeiro, LTC, Vol 1, 2001
Marco Antônio de Morais Alcantara
é Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal de São Carlos-BR, com
ênfase em Engenharia Urbana (1986); Mestre em Engenharia Civil, área de
concentração em Geotecnia, pela Universidade Federal de Viçosa-BR (1995); Master
Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences
Appliquées de Toulouse-FR (2001); Docteur Génie Civil, Matériaux et Structures,
pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2004); e tem pós-doutorado em Estruturas pela
Universidade do Porto-PT (2012). É docente da FEIS/UNESP desde 1987.
