MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS
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UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS Prof. Dr. FERNANDO CRUZ BARBIERI S.J. dos Campos 1 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Materiais Naturais e Artificiais 2 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 1 – Materiais: Definição Definição de materiais: São compostos de matéria ( sustância) que, à temperatura ambiente +/- 200C, podem estar na natureza dos 3 estados: Solido: ferro Liquido: mercúrio gasoso: ar Definição de materiais de construção civil: Materiais de construção são todos os corpos, objetos ou substâncias que são usados em qualquer obra de engenharia. 3 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Materiais: classificação Classificação dos materiais de construção quanto à origem ou obtenção: • NATURAIS: são encontrados na natureza e não exigem tratamentos especiais para poderem ser usados. Exemplos: areia, madeira, pedra etc. • ARTIFICIAIS: são obtidos por processos industriais. Exemplos: tijolos, telhas etc. • COMBINADOS: são resultantes da combinação de materiais naturais e artificiais. Exemplos: argamassa, concreto etc. 4 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Materiais: classificação Classificação dos materiais quanto à função: • MATERIAIS DE VEDAÇÃO: não têm função resistente estrutura. Exemplos: vidros, tijolos em certos casos etc. na • MATERIAIS DE PROTEÇÃO: servem de proteção aos materiais propriamente ditos. Exemplos: tintas, vernizes etc. • MATERIAIS COM FUNÇÃO ESTRUTURAL: resistem aos esforços atuantes na estrutura. Exemplos: madeira, aço, concreto etc. Classificação dos materiais quanto à composição: • SIMPLES OU BÁSICOS: são aplicados isoladamente. Exemplos: telha, tijolo etc. • PRODUZIDOS OU COMPOSTOS: são empregados conjuntamente. Exemplos: concreto, argamassa etc. 5 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Materiais: classificação Classificação dos materiais quanto à estrutura interna: LAMELAR -Exemplo: argila. FIBROSA -Exemplo: amianto. -Vítrea -Exemplo: vidro. CRISTALINA -Exemplo: metais. AGREGADOS COMPLEXOS -Exemplo: concreto. FIBROSOS COM ESTRUTURA COMPLEXA -Exemplo: madeira. 6 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Materiais: classificação 7 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 2 – Materiais: classificação 8 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 3 – Materiais: Características gerais 9 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Materiais: Características metais Metais: são corpos minerais simples que se encontram em camadas do solo e subsolo. São extraídos das transformados minas e tratados e consequentemente 10 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Materiais: Características metais 11 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Materiais: Características metais 12 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Materiais: Características metais 13 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 4 – Materiais: Características metais 14 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Materiais: Características madeira È um material orgânico de origem vegetal obtido a partir da arvore 15 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Materiais: Características madeira 16 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Materiais: Características madeira 17 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Materiais: Características madeira 18 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Materiais: Características madeira 19 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 5 – Materiais: Características madeira 20 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Materiais: Características plasticos São materiais extensíveis e moldáveis 21 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 6 – Materiais: Características plásticos 22 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 8 – Materiais: Características fibras 23 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 9 – Materiais: critério de seleção Para a escolha dos materiais devem ser levados em conta três critérios básicos: Critério de ordem técnica: é um critério de ordem geral onde se deve conhecer formas padronizadas, dimensões, propriedades físicas, químicas e mecânicas, resistências ao intemperismo e ao meio, resistência mecânica e moldabilidade, para se obter resistência, trabalhabilidade, durabilidade e higiene. Critério de ordem econômica: é um critério de ordem geral onde se deve conhecer o valor aquisitivo do material (preço em função da qualidade e da quantidade), o custo da aplicação e dos equipamentos para aplicação, o custo de conservação (materiais mão-de-obra e equipamentos) e a durabilidade da obra, para melhor transporte, aplicação e conservação. 24 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 9 – Materiais: critério de seleção Critério de ordem estética: é um critério de ordem pessoal onde se deve leva em conta a quantidade de material sob a ação dos olhos, o tipo de mão-de-obra, o acabamento e a conservação da estética, considerando-se o colorido, a textura e a forma do material 25 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL 9 – Materiais: critério de seleção 26 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas e Solos 27 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL ROCHAS 28 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 1.Considerações Iniciais Um dos mais antigos materiais de construção, junto com a madeira; Uso decrescente em função do desenvolvimento tecnológico de outros materiais; Crosta terrestre: 95% de rochas ígneas e metamórficas; 5% de rochas sedimentares. 29 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 1.Considerações Iniciais Direcionando nosso estudo para as rochas como parte da engenharia, podemos destacar duas finalidades das mesmas: Local de instalações de obras: as rochas podem ser utilizadas como fundações de obras, como material de base para túneis, galerias, entre outros. Material de construção: materiais como pedras brita, areia, componentes de misturas cerâmicas, pedras para revestimento, matérias-primas da cal e do cimento, são originários de rochas estudadas pela geologia; 30 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 1.Considerações Iniciais Independente da área de aplicação, cada rocha tem características próprias que influenciam no seu comportamento. Entre as principais podemos citar: composição mineralógica: refere-se aos minerais que compõem cada rocha. textura: é o modo como os minerais estão distribuídos. estrutura: refere-se à homogeneidade ou heterogeneidade dos cristas constituintes. 31 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 2.Definição: Rochas ou pedras naturais: associações compatíveis e estáveis de um ou mais minerais. São definidos como substâncias sólidas, naturais, inorgânicas e homogêneas, que possuem composição química definida e estrutura atômica característica. São compostos químicos resultantes da associação de átomos de dois ou mais elementos. 32 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 2.Definição: Rochas ou pedras naturais: associações compatíveis e estáveis de um ou mais minerais. São definidos como substâncias sólidas, naturais, inorgânicas e homogêneas, que possuem composição química definida e estrutura atômica característica. São compostos químicos resultantes da associação de átomos de dois ou mais elementos. 33 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 3.Tipos: A seguir são apresentados, de forma resumida, os principais minerais que compõem as rochas mais utilizadas como material de construção e suas características: Caulinita: É o principal componente de argilas. Sua massa específica é de 2,6 e sua dureza é de 1. Feldspato: É o material mais abundante na natureza. Apresentase nas cores branca, cinza, rosa e avermelhada. Possui massa específica entre 2,55 e 2,76 e a dureza é de aproximadamente 6. Está presente na constituição de rochas ígneas (granito), sedimentares (arenito) e metamórficas (gnaisses). 34 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas Quartzo: É um dos minerais mais comuns na natureza. Possui as cores incolor, leitosa e cinza, Sua dureza é 7 e a massa específica é de 2,65. Está presente na composição das rochas ígneas (granito), sedimentares (arenito) e metamórficas (quartzitos, gnaisses). Mica: Possui composição química complexa. Possui dureza de 2 a 3 na escala Mohs. Calcita: Mineral solúvel em meio ácido. Apresenta cores incolor e branca. Tem massa específica de 2,7 e dureza 3. Está presente nas rochas sedimentares (calcáreo) e metamórficas (mármores). 35 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas Dolomita: Mineral menos solúvel em meio ácido que a calcita. Apresenta cor branca e dureza de 3,5. Compõe as rochas sedimentares (calcáreos dolomíticos) e metamórficas (mármores dolomíticos).o principal componente de argilas. Sua massa específica é de 2,6 e sua dureza é de 1. 36 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.Formação e Classificação das Rochas Uma rocha é resultante de um processo geológico determinado, formado por agregados de um ou mais minerais arranjados, segundo condições de temperatura e pressão existentes durante sua formação. De acordo com o processo de formação, podemos classificar as rochas em: Rochas Ígneas Rochas Sedimentares Rochas Metamórficas 37 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.1 Rocha Ígneas ou magmáticas Resultam da solidificação do magma. Quando formadas em profundidade (dentro da crosta) são chamadas de rochas plutônicas ou intrusivas e neste caso são formadas por uma estrutura cristalina e apresentam textura de graduação grossa. Rochas plutônicas ou intrusivas; exemplo: Granito 38 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.1 Rocha Ígneas ou magmáticas Caso sejam formadas na superfície terrestre pelo extravasamento de lava por condutos vulcânicos são chamadas de rochas vulcânicas ou extrusivas e são caracterizadas por uma estrutura que pode ser vítrea ou cristalina e apresentam textura com graduação fina. Rochas vulcânicas ou extrusivas; exemplo: Basalto 39 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.1 Rocha Ígneas ou magmáticas Em geral, apresentam melhor comportamento geomecânico que as demais rochas e são as mais utilizadas na construção civil. Por serem mais resistentes, são mais abrasivas, o que pode causar desgaste nos equipamentos utilizados para trabalhar esse tipo de rocha; Como exemplos desse tipo de rochas, podemos citar os granitos, basaltos, dioritos, entre outras. 40 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.2 Rocha Sedimentares São resultantes da consolidação de sedimentos, ou seja, formam se a partir de partículas minerais provenientes da desagregação e transporte de rochas pré-existentes. Geralmente são rochas mais brandas, isto é, com menor resistência mecânica. Constituem uma camada relativamente fina (aproximadamente 0,8 km de espessura) da crosta terrestre, que recobre as rochas ígneas e metamórficas. O processo de formação das rochas sedimentares pode ser dividido em duas etapas: quando ocorre a deposição, ou seja, o arranjo dos fragmentos de rochas em camadas diferentes, temos as rochas primárias e o processo é de origem mecânica. 41 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.2 Rocha Sedimentares Após a deposição, ocorre um processo de origem química, onde há transformação de sedimentos em rochas por meio de um conjunto de processos químicos e fisícos, que ocorrem em condições de baixas pressões e temperaturas, conhecido por diagênese. Nessa etapa, a rocha é chamada de secundária. Como exemplos de rochas sedimentares podemos citar: arenitos, calcários, carvão, entre outras. 42 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 4.3 Rocha Metamórfica Resultam de outras rochas pré-existentes que, no decorrer dos processos geológicos, sofreram mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, que provocaram a instabilidade dos minerais, os quais tendem a se transformar e rearranjar sob novas condições. Como exemplos de rochas metamórficas podemos citar: gnaisses, quartzitos, mármores, ardósias, entre outras. 43 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 5. Principais características das rochas como materiais de construção. A escolha de uma rocha natural como material de construção depende de diversos fatores dentre os quais podemos destacar os critérios técnicos e econômicos. Os critérios econômicos referem-se ao custo do material e a sua disponibilidade no local ou próximo ao local de utilização. Os critérios técnicos referem-se à caraterísticas que o material possui que atendem às finalidades da aplicação pretendida. Para definir se uma rocha é ou não adequada a determinado uso, precisamos analisar suas propriedades e, para isso, é necessário conhecer as principais propriedades das pedras naturais e como influenciam nas caraterísticas do material. 44 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 5. Principais características das rochas como materiais de construção. Resistência mecânica: definida como a resistência que a pedra oferece ao ser submetida aos diferentes tipos de esforços mecânicos, como compressão, tração, flexão e cisalhamento, além da resistência ao desgaste e ao choque (tenacidade). De maneira geral, as pedras naturais compressão do que aos demais esforços. resistem melhor à 45 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 5. Principais características das rochas como materiais de construção. Durabilidade: a durabilidade é a capacidade que tem o material de manter suas propriedades e desempenhar sua função no decorrer do tempo, dependendo de várias características entre elas a porosidade, a compacidade e a permeabilidade. Portanto, quanto mais permeável é uma rocha, mais suscetível está à ação de agentes agressivos. 46 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 5. Principais características das rochas como materiais de construção. Trabalhabilidade: é a facilidade de moldar a pedra de acordo com o uso. Depende de fatores como a dureza e da homogeneidade da rocha. De acordo com Petrucci (1975), peças mais brandas podem ser cortadas com serras de dentes enquanto peças mais duras demandam corte com diamante. Dessa forma, a homogeneidade permite a obtenção de peças com formatos adequados. 47 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 5. Principais características das rochas como materiais de construção. Estética: depende da textura, da estrutura e coloração da pedra, características que estão relacionadas aos minerais que compõem a mesma. 48 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Granito: Na construção civil é utilizado na confecção de fundações (em forma de bloco), de muros, calçamentos, como agregado para concreto e rocha ornamental em pisos, paredes, tampos de pias, lavatórios, bancadas e mesas, e em detalhes diversos. A fixação do granito como rocha ornamental é feita com o uso de argamassas próprias para o tipo de rocha. 49 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Basalto: Na construção civil, o basalto é muito utilizado com pedra britada em agregados asfálticos, para concretos e lastros de ferrovias. Assim como o granito possui larga aplicação como pedra para calçamento e em outras formas de pavimentação. Quando polido pode ser principalmente em pisos. utilizado como rocha ornamental, 50 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Dioritos: É uma rocha ígnea com características físicomecânicas e usos semelhantes aos granitos, sendo chamados de granitos pretos. Diferem dos granitos na composição mineralógica, mas são utilizados para os mesmos fins, tendo larga aplicação como rocha ornamental em arte mortuária. 51 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Arenitos: São utilizados principalmente em revestimentos de pisos e paredes e são muito empregados na confecção de mosaicos. Dependendo da composição podem apresentar razoável resistência ao risco. 52 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Calcários e dolomitos: A principal aplicação na construção civil é como matéria-prima para a indústria cimenteira, de cal, vidreira, siderúrgica e como corretor de solos. Alguns dolomitos podem ser utilizados como brita e agregado para concreto por serem mais duros que os calcários. 53 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Ardósia: Como material de construção é utilizada como rocha ornamental em coberturas de casas, pisos, tampos e bancadas. 54 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Quatzitos: Como material de construção são utilizados em pisos e calçamentos. A fixação do quartzito como rocha ornamental é feita com o uso de argamassas próprias para o tipo de rocha. 55 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Mármores: São utilizados principalmente como rocha ornamental em ambientes interiores, podendo ser aplicados em pisos e paredes, lavatórios, lareiras, mesas, balcões, tampos e outros detalhes. A fixação do mármore como rocha ornamental é feita com o uso de argamassas próprias para o tipo de rocha. 56 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Rochas 6. Principais rochas utilizadas como material de construção Gnaisse: De uso geral na engenharia mas e comumente usado como agregados em concretos 57 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL SOLOS 58 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 1.Definição: Solos é todo material que recobre a crosta terrestre, acima ou abaixo do mar, resultante do intemperismo das rochas podendo ou não conter matéria orgânica. 59 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 2. Classificação quanto a origem geológica: Solo Residual: que permanecem no local da decomposição da rocha Solo Transportado: que foram levados ao seu local atual por alguns agentes de transporte. 60 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 3. Composição mineralógica das partículas Solos Granulares: Provenientes do intemperismo físico e são formados por minerais primários Silicatos (quartzo, feldspato, mica) Solos Argilosos: Provenientes do formados por minerais secundários. intemperismo químico. São Obs1: O conhecimento da composição mineralógica dos solos granulares é de importância secundária para o Engenheiro. Nos solos granulares o comportamento mecânico e hidráulico será definido pela densidade relativa. Obs2: O conhecimento da composição química dos argilos-minerais é importante pois dele decorre as propriedades de plasticidade e 61 expansibilidade. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 4. Termos relativos a solos Argila: solo de granulação fina constituído por partículas com dimensões menores que 0,002mm, apresentando coesão e plasticidade. Silte: solo que apresenta baixa ou nenhuma plasticidade, e que exibe baixa resistência quando seco o ar; suas propriedades dominantes são devidas à parte constituída pela fração silte; é formado por partículas com diâmetros compreendidos entre 0,002 mm e 0,06 mm. Areia: solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm. 62 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 4. Termos relativos a solos Pedregulho: solos formados por minerais ou partículas de rochas, com diâmetro compreendido entre 2,0 mm e 60 mm; quando arredondados ou semi-arredondados, são denominados cascalho ou seixo. Matacão: fragmento de rocha, transportado ou não, comumente arredondado por intemperismo ou abrasão, com uma dimensão compreendida entre 200 mm e 1 m. 63 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 64 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5. Identificação dos solos As características morfológicas do solo são aquelas observadas com o tato e a visão, são: Cor; Textura; Estrutura; Porosidade; Consistência; 65 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.1 Cor dos solos A cor fornece indicações referentes à composição do solo. Preto – presença de matéria orgânica. Vermelho e amarelo: presença de hematita e magnita Cores claras – presença de quartzo. 66 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.2 Textura do solo A textura de um solo é sua aparência ou “sensação ao toque” e depende dos tamanhos relativos e formas das partículas, bem como da faixa ou distribuição desses tamanhos. 67 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.2 Textura do solo As classes texturais são identificadas através do triangulo textural. Esse triangulo mostra as porcentagens de Argila, Silte e Areia. A soma dos 3 sempre é 100%. O ponto de encontro entre eles mostra a textura do solo. Para simular :http://www.quoos.com.br/index.php/geografia/solos/4-triangulo68 textural-solos-argila-areia-silte UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 69 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.2 Textura do solo Exemplo: 200 g/kg de argila = 20% 200g/kg de areia = 20% 600 g/kg de silte = 60% Lembre: 10 g/kg = 1% Textura: Franco Siltoso 70 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.2 Textura do solo Influi sobre: • • • • • • • Retenção, movimentação e disponibilidade de agua; Arejamento; Disponibilidade de nutrientes; Resistencia a penetração de raízes; Estabilidade de agregados; Compatibilidade do solo; Erodibildiade. 71 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.3 Estrutura do Solo É a agregação de partículas primarias: Areia; Silte; Argila. Em unidades chamadas agregados (Importância): Deixa o solo argiloso menos duro; Reduz a erosão; Aumenta a macroporosidade. 72 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Solos 5.4 Estrutura do Solo Diz respeito a: Dureza (solo seco); Friabilidade (solo úmido); Plasticidade e pegajosidade (solo molhado). 5.5 Porosidade do solo Como tem poros, o solo pode absorver água, assim como ocorre na esponja. A porosidade pode ser definida como o volume de solo ocupado pela fase líquida e pela fase gasosa do solo. 73 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 1) As rochas vulcânicas são de textura afanítica, o que significa que possuem cristais de dimensão microscópica, por isso, indistinguíveis a olho nu (podem existir exceções denominadas fenocristais). A pequena dimensão dos seus cristais deve-se ao arrefecimento abrupto, que não permite o pleno desenvolvimento cristalino. Este arrefecimento abrupto ocorre devido à enorme diferença de temperaturas entre o ambiente superficial e o ambiente da intrusão magmática. Basalto, andesito, dacito, riolito, traquito e fonolito são exemplos de rochas vulcânicas. Observe a imagem a seguir: O tipo de rocha que se constitui a partir do processo acima visualizado é: a) b) c) d) e) ígnea; sedimentar; metamórfica; magmática plutônica; magnética. 74 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 2) (UFG/2003) Veja a tira a seguir: Tirinha de Calvin e Haroldo sobre as rochas Fonte: MOREIRA, João Carlos; SENE, Eustáquio de. Geografia para o ensino médio: Geografia Geral e do Brasil. São Paulo: Scipione, 2002. p. 467. Sobre as rochas, pode-se afirmar que: 1. ( ) as rochas ígneas ou magmáticas formam-se pelo resfriamento e solidificação do magma. 2. ( ) o arenito, utilizado na correção de acidez do solo, é uma rocha dita metamórfica, pois sua formação está ligada à ação da temperatura e da pressão em rochas preexistentes. 3. ( ) as rochas sedimentares são formadas pelo acúmulo de sedimentos de outras rochas. 4. ( ) o basalto, utilizado na construção civil, é um exemplo de rocha ígnea extrusiva, formada com o magma das erupções vulcânicas. Assinale a alternativa correta: a) b) c) d) e) V,F,V,V; V,V,V,V; F,F,F,F; F,V,F,F; V,F,F,V. 75 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 3) A litosfera, a camada superficial e sólida da Terra, é composta por rochas, que, por sua vez, são formadas pela união natural entre os diferentes minerais. Assim, em razão do caráter dinâmico da superfície, através de processos como o tectonismo, o intemperismo, a erosão e muitos outros, existe uma infinidade de tipos de rochas. Dessa forma, foram elaborados vários tipos de classificação das rochas. A forma mais conhecida concebe-as a partir de sua origem, isto é, a partir do processo que resultou na formação dos seus diferentes tipos. Nessa divisão, existem três tipos principais: as rochas ígneas ou magmáticas, as rochas metamórficas e as rochas sedimentares. É correto afirmar que uma rocha vulcânica se solidifica à superfície é: a) Rochas ígneas intrusivas ou plutônicas: são aquelas que se formam no interior da Terra, geralmente nas zonas de encontro entre a astenosfera e a litosfera, em um processo constitutivo mais longo. Elas surgem na superfície somente através de afloramentos, que se formam graças ao movimento das placas tectônicas, como ocorre com a constituição das montanhas. Exemplo: gabro; b) Rochas ígneas extrusivas ou vulcânicas: são aquelas que surgem a partir do resfriamento do magma expelido em forma de lava por vulcões, formando a rocha na superfície e em áreas oceânicas. Como nesse processo a formação da rocha é rápida, ela apresenta características diferentes das rochas intrusivas. Um exemplo é o basalto; c) Rochas metamórficas: são as rochas que surgem a partir de outros tipos de rochas previamente existentes (rochas-mãe) sem que essas se decomponham durante o processo, que é chamado demetamorfismo. Quando a rocha original é transportada para outro ponto da litosfera que apresenta temperatura e pressão diferentes do seu local de origem, ela altera as suas propriedades mineralógicas, transformando-se em rochas metamórficas. Exemplo: mármore; d) Rochas sedimentares: são rochas que se originam a partir do acúmulo de sedimentos, que são partículas de rochas. Uma rocha preexistente sofre com as ações dos agentes externos ou exógenos de transformação do relevo, desgastando-se e segmentando-se em inúmeras partículas (meteorização); em seguida, esse material (pó, argila, etc.) é transportado pela água e pelos ventos para outras áreas, onde se acumulam e, a uma certa 76 pressão, unem-se e solidificam-se novamente (diagênese), formando novas rochas; e) Nenhuma das anteriores. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 4) Agregados de Construção Civil são materiais com forma e volume aleatórios detentores de dimensões e os quais as propriedades físicas devem ser analisadas (dureza entre 4,8 a 6,5 da escala Mohs e densidades 2,5 a 3 g/cm3) e serem adequadas para a elaboração de concreto e argamassa na construção civil. Têm um custo relativamente reduzido, sendo este um dos motivos para a sua utilização Considerando a fabricação de agregados para construção civil a partir das rochas abaixo, qual será a mais eficiente? a) b) c) d) e) Siltito; Arenito; Argilito; Basalto; Silte. 77 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 5) A crosta terrestre é formada por rochas e minerais. Estas últimas podem ser definidas como agrupamentos de minerais que, por sua vez, são compostos de elementos químicos. Analise as proposições sobre as rochas, assinalando F para Falsa e V para Verdadeira. ( ) As rochas ígneas ou magmáticas formaram-se a partir do resfriamento e solidificação do magma, material em estado de fusão de que é constituído o manto. ( ) As rochas ígneas foram, originalmente, rochas magmáticas, sedimentares ou metamórficas que, pela ação do calor ou pela pressão existente no interior da Terra, adquiriram outra estrutura. ( ) As rochas sedimentares derivam de rochas que sofreram a ação de processos erosivos, como atividades realizadas pela água, pelo vento, por reações químicas e físicas e pela ação dos seres vivos. ( ) A areia, o calcário e o arenito são exemplos de rochas metamórficas. ( ) Originalmente, as rochas metamórficas foram magmáticas, sedimentares ou metamórficas, mas pela ação do calor ou pela pressão existente no interior da Terra, adquiriram outra estrutura. Assinale a alternativa CORRETA. (A) (B) (C) (D) (D) V, V, V, F, F, V, F, F, V, F, V, V, F, V, V, F, V; V, V ; F, V; V, F ; V, F. 78 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 6) As rochas, assim como outros componentes do meio natural, são classificadas por meio de critérios específicos, permitindo agrupá-las segundo características semelhantes. Uma das principais classificações é a genética, em que as rochas são agrupadas de acordo com o seu modo de formação na natureza. Sob este aspecto, as rochas se dividem em três grandes grupos: a) b) c) d) e) Calcárias, basálticas e graníticas. Crostáticas, continentais e oceânicas. Areníticas, vulcânicas e radioativas. Ígneas, sedimentares e metamórficas. Neolíticas, terciárias e quaternárias. 7) O gabro e o granito são exemplos de rochas: a) b) c) d) e) Magmáticas vulcânicas. Magmáticas extrusivas. Magmáticas plutônicas Metamórficas Sedimentares detríticas 79 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 8) Assinale a alternativa que expressa corretamente a diferença e relação entre rochas e minerais: a) A aglutinação de sedimentos origina as rochas que, por sua vez, podem formar diferentes tipos de minerais; b) Rochas são elementos naturais sólidos com diferentes propriedades físico-químicas; minerais são agregados de diferentes rochas que se unem de forma homogênea; c) Os minerais compõem as rochas, dando origem aos diferentes tipos rochosos que variam conforme a composição e os tipos desses minerais; d) Rochas e minerais são dois tipos de formações terrestres que não se interligam. A primeira é do tipo heterogêneo, e a segunda do tipo homogêneo; e) Nenhuma das anteriores. 80 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 9) Num trabalho sobre rochas, um grupo de estudante preparou a seguinte tabela. Sobre a tabela podemos afirmar que: a) b) c) d) e) existe um erro nos exemplos de rochas sedimentar. pedra-pomes não é rocha magmática. ardósia e mármore são rochas magmáticas. a tabela está correta. basalto não e magmática 81 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 9) Num trabalho sobre rochas, um grupo de estudante preparou a seguinte tabela. Sobre a tabela podemos afirmar que: a) b) c) d) e) existe um erro nos exemplos de rochas sedimentar. pedra-pomes não é rocha magmática. ardósia e mármore são rochas magmáticas. a tabela está correta. basalto não e magmática 10) Rocha formada pelos fragmentos provenientes do desgaste de outras rochas. a) arenito. b) basalto. c) ardósia. d) granito. e) granito 82 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 11) O solo é um componente terrestre essencial para os seres vivos e também para a realização das atividades econômicas, de forma a ser considerado um importante recurso natural. Em termos de composição geomorfológica, pode-se afirmar que os solos: a) constituem-se em ambientes de erosão e acúmulo de material sedimentar; b) consolidam-se a partir de fatores exógenos do relevo.; c) são o ponto de partida para a formação de todas as rochas terrestres.; d) têm como característica a alteração mineralógica a partir da pressão do ar.; e) apresentam uma maior fertilidade quando livres de compostos orgânicos. 12) O processo de formação dos solos é relativamente lento e gradual, de forma que os elementos e as condições naturais envolvidas são fundamentais para a determinação dos tipos e características desse recurso natural. Sobre a formação dos solos, também conhecida como pedogênese, é correto afirmar: a) ocorre com um ritmo de intensidade determinado pela posição latitudinal do local.; b) acontece, inicialmente, pelo incremento de material orgânico sobre formações rochosas.; c) depende, entre outros fatores, da atuação dos agentes intempéricos, tais como a água e os ventos.; d) constitui uma camada do relevo desprovida de qualquer tipo de estratificação.; e) não apresenta variações morfológicas entre as diferentes localizações geográficas. 83 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 13) Uma aluna fazendo uma pesquisa de campo encontrou dois tipos de solos diferentes, em locais bem longe um do outro. Observando os solos ela verificou as seguintes características. I- Constituído de pequenas partículas. São pouco permeáveis e a água se empoça neles. II- São poucos compactos e deixam passar a água facilmente para as camadas mais profundas, pois são muito permeáveis. Identifique respectivamente os dois tipos de solo relacionado-os com as características citadas acima. a) I argiloso e II arenoso. b) I arenoso e II argiloso. c) I rochoso e II arenosos. d) I humoso e II argiloso. e) Nenhuma das anteriores 14) Que tipo de solo tem partículas menores: a) arenoso.; b) argiloso.; c) rochoso.; d) médio.; e) filito. 15) A textura de um solo é sua aparência ou “sensação ao toque” e depende dos tamanhos relativos e formas das partículas, bem como da faixa ou distribuição desses tamanhos. Segundo a Unifed soid Classification (USCS) a granulometria que separa solos granulares de fino é: a) 0,050mm; b) 0,100mm; c) 0,025mm; d) 0,075mm; 84 e) 0,0075mm. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 16) Uma amostra de solo foi coletada numa região e foi realizado no laboratório a determinação dos teores dos componentes do solo em estudo. E verificou-se que nessa amostra de solo obtinha 20% de argila, 20% de areia e 60% de silte. Lembrando que 10 g/kg = 1% e através do triangulo textural, qual a textura desse solo? a) b) c) d) e) Franco Siltoso; Argila; Muito argiloso; Franco argiloso; Argila siltosa 85 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 17) Uma amostra de solo foi coletada numa região e foi realizado no laboratório a determinação dos teores dos componentes do solo em estudo. E verificou-se que nessa amostra de solo obtinha 90% de argila, 10% de areia e 20% de silte. Lembrando que 10 g/kg = 1% e através do triangulo textural, qual a textura desse solo? a) b) c) d) e) Franco Siltoso; Argila; Muito argiloso; Franco argiloso; Argila siltosa 86 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 18) Uma amostra de solo foi coletada numa região e foi realizado no laboratório a determinação dos teores dos componentes do solo em estudo. E verificou-se que nessa amostra de solo obtinha 60% de argila, 40% de areia e 10% de silte. Lembrando que 10 g/kg = 1% e através do triangulo textural, qual a textura desse solo? a) b) c) d) e) Franco Siltoso; Argila; Muito argiloso; Franco argiloso; Argila siltosa 87 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL AGREGADOS 88 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados para construção civil são materiais minerais, sólidos inertes que, de acordo com granulometrias adequadas, são utilizados para fabricação de produtos artificiais resistentes mediante a mistura com materiais aglomerantes de ativação hidráulica ou com ligantes betuminosos. São geralmente, granular, sem forma e volume definidos, com dimensões características e propriedades adequadas para a preparação de argamassas e concretos (NBR 9935/05). 89 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Uma vez que cerca de ¾ do volume do concreto são ocupados pelos agregados, não é de se surpreender que a qualidade destes seja de importância básica na obtenção de um bom concreto, exercendo nítida influência não apenas na resistência mecânica do produto acabado como, também, em sua durabilidade e no desempenho estrutural. 90 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 1) Classificação dos agregados: Os agregados podem ser classificados quanto: à origem; às dimensões das partículas à massa específica. composição mineralógica a) Quanto à origem: naturais já são encontrados na natureza sob a forma definitiva de utilização: areia de rios, seixos rolados, cascalhos, pedregulhos,... 91 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados artificiais são obtidos pelo britamento de rochas: pedrisco, pedra britada,... industrializados aqueles que são obtidos industriais. Ex.: argila expandida, escória britada, ... por processos Deve-se observar aqui que o termo artificial indica o modo de obtenção e não se relaciona com o material em si. 92 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados b) Quanto à dimensão de suas partículas, a Norma Brasileira (NBR 7211) define agregado da seguinte forma: Agregado miúdo Areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT de 4,8 mm (peneira de malha quadrada com abertura nominal de “x” mm, neste caso 4,8 mm) e ficam retidos na peneira ABNT 0,150 mm. Agregado graúdo o agregado graúdo é o pedregulho natural, ou a pedra britada proveniente do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam pela peneira ABNT 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm. 93 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 94 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 95 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados c) Quanto à massa específica pode-se classificar os agregados em leves, médios e pesados. Isopor, argila expandida Basalto, granito Minério de ferro 96 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados d) Quanto à composição mineralógica 97 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Naturais: a) Areia natural: considerada como material de construção, areia é o agregado miúdo. A areia pode originar-se de rios, de cavas ou de praias e dunas. As areias das praias e dunas não são usadas, em geral, para o preparo de concreto por causa de sua grande finura e teor de cloreto de sódio. 98 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 99 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Utilização da areia natural: Preparo de argamassas; Concreto betuminoso → juntamente com fíller, a areia entra na dosagem dos inertes do concreto betuminoso e tem a importante propriedade de impedir o amolecimento do concreto betuminoso dos pavimentos de ruas nos dias de intenso calor); Concreto de cimento → constitui o agregado miúdo dos concretos); Pavimentos rodoviários → constitui o material de correção do solo (sub-base); 100 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Granulometricamente areia fina (entre 0,06 mm e 0,2 mm), segundo a NBR 7211/83 101 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Granulometricamente areia media (entre 0,2 mm e 0,6 mm), segundo a NBR 7211/83 102 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Granulometricamente areia grossa (entre 0,6 mm e 2,0 mm), segundo a NBR 7211/83 103 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados b) Cascalho: também denominado pedregulho, é um sedimento fluvial de rocha ígnea, formado de grãos de diâmetro em geral superior a 5 mm, podendo os grãos maiores alcançar diâmetros até superiores a cerca de 100 mm. O cascalho também pode ser de origem litorânea marítima. O concreto executado com pedregulho é menos resistente ao desgaste e à tração do que aquele fabricado com brita. O pedregulho deve ser limpo, quer dizer, lavado antes de ser fornecido. Deve ser de granulação diversa, já que o ideal é que os miúdos ocupem os vãos entre os graúdos. 104 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Artificiais: a) Pedra britada: agregado obtido a partir de rochas compactas que ocorrem em jazidas, pelo processo industrial da cominuição (fragmentação) controlada da rocha maciça. Os produtos finais enquadram-se em diversas categorias. • O preparo de concreto é o principal campo de consumo da pedra britada. • São empregados principalmente o pedrisco, a brita 1 e a brita 2. 105 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 106 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Artificiais: 107 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Artificiais: Brita 0- produto de dimensões reduzidas em relação a brita 1 – Brita aplicada em lajes pré-moldadas, blocos, usinas de asfalto e de concreto. Brita 1- produto mais utilizado pela construção civil, muito apropriado para lajes, pisos, tubulões, vigas, pilar entre outros. 108 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Artificiais: Brita 2- utilizado em estacionamentos, concretos mais grossos e drenos. Brita 3- conhecida como pedra de lastro pois é constantemente utilizada em aterramentos e nivelamentos de áreas ferroviárias, drenos e reforço de pistas. 109 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Artificiais: 110 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados b) Areia de brita ou areia artificial: agregado obtido dos finos resultantes da produção da brita, dos quais se retira a fração inferior a 0,15 mm. Sua graduação é 0,15 /4,8mm. retida/passante retida/passante c) Fíler: agregado de graduação 0,005/0,075mm. Seus grãos são da mesma ordem de grandeza dos grãos de cimento e passam na peneira 200 (0,075 mm). É chamado de pó de pedra. O fíler é utilizado nos seguintes serviços: • • • na preparação de concretos, para preencher vazios; na adição a cimentos; na preparação da argamassa betuminosa. 111 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados d) Bica-corrida: material britado no estado em que se encontra à saída do britador. Pode ser classificada em primária ou secundária. Será primária quando deixar o britador primário, com graduação aproximada de 300mm, dependendo da regulagem e tipo de britador. Será secundária quando deixar o britador secundário, com graduação aproximada de 76mm. e) Rachão: agregado constituído do material que passa no britador primário e é retido na peneira de 76 mm. É a fração acima de 76 mm da bica corrida primária. A NBR 9935 define rachão como “pedra de mão”, de dimensões entre 76 e 250 mm. 112 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados f) Restolho: material granular, de grãos em geral friáveis (que se partem com facilidade). Pode conter uma parcela de solo. g) Blocos: fragmentos de rocha de dimensões acima do metro, que, depois de devidamente reduzidos em tamanho, vão abastecer o britador primário. 113 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Artificiais: 114 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 115 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Agregados Industrializados: Agregados Leves: a) Argila expandida: a argila é um material muito fino, constituído de grãos lamelares de dimensões inferiores a 2m, formada, em proporções muito variáveis, de silicato de alumínio e óxidos de silício, ferro, magnésio e outros elementos. O principal uso é como agregado leve para concreto, seja concreto de enchimento, seja concreto estrutural ou pré-moldados. O concreto de argila expandida, além da baixa densidade de 1,0 a 1,8, apresenta muito baixa condutividade térmica – cerca de 15 x do concreto de britas de granito. 116 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados b) Escória de alto-forno: é um resíduo resultante da produção de ferro gusa em altos-fornos, constituído basicamente de compostos oxigenados de ferro, silício e alumínio. A escória simplesmente resfriada ao ar, ao sair do alto forno (escória bruta), uma vez britada, pode produzir um agregado graúdo. A escória granulada é usada na fabricação do cimento Portland de altoforno. Usa-se a escória expandida como agregado graúdo e miúdo no preparo de concreto leve em peças isolantes térmicas e acústicas, e também em concreto estrutural, com resistência a 28 dias da ordem de 8-20 MPa e densidade da ordem de 1,4. 117 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados c) Vermiculita: é um dos muitos minérios da argila. A vermiculita expandida tem os mesmos empregos da argila expandida. Agregados Pesados: d) Hematita: a hematita britada constitui os agregados miúdo e graúdo que são usados no preparo do concreto de alta densidade (dito “concreto pesado”) destinado à absorção de radiações em usinas nucleares (escudos biológicos ou blindagens). O grau de absorção cresce com o aumento da densidade do concreto 118 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados e) Barita: pela sua alta densidade, a barita também é usada no preparo de concretos densos. 119 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados FINALIDADE DOS AGREGADOS: • Técnica: aumentar a resistência das argamassas e concreto diminuindo a retração (diminuição do volume). • Econômica: reduzir o consumo de aglomerantes de custos mais elevados. 120 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 2) Exigências normativas da NBR 7211 a) Granulometria: É a ciência cujo objetivo é medir e determinar a forma do grão do agregado. Ela é feita numa série de peneiras normalizadas, com aberturas de malhas quadradas, conforme especificações da ABNT. O procedimento do ensaio consiste no peneiramento determinação das porcentagens retidas em cada peneira. do agregado e A granulometria dos agregados é característica essencial para estudo das dosagens do concreto. Para caracterizar um agregado é, então, necessário conhecer quais constituídas de grãos de cada diâmetro, expressas em função da agregado. Para conseguir isto, divide-se, por peneiramento, a massa de tamanhos de grãos e exprime-se a massa retida de cada faixa em massa total. são as parcelas massa total do total em faixas porcentagem da 121 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Continuidade da curva Granulométrica b) Quanto à continuidade da curva de distribuição granulométrica os agregados podem ser classificados: • Contínua = S suave e alongado na horizontal • Descontínua = Patamar horizontal • Uniforme = S alongado na vertical A granulometria continua apresenta todas as frações em sua curva de distribuição granulométrica sem mudança de curvatura (ideal da norma). A granulometria descontinua apresenta ausência de uma ou mais frações em sua curva de distribuição granulométrica 122 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Continuidade da curva Granulométrica b) Quanto à continuidade da curva de distribuição granulométrica os agregados podem ser classificados: 123 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Continuidade da curva Granulométrica 124 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Continuidade da curva Granulométrica 125 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Continuidade da curva Granulométrica 126 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Curva Granulométrica c) Curva granulométrica: O conhecimento da curva granulométrica do agregado, tanto graúdo quanto miúdo, é de fundamental importância para o estabelecimento da dosagem dos concretos e argamassas, influindo na: • quantidade de água a ser adicionada ao concreto, que se relaciona com a resistência e; • trabalhabilidade do concreto, se constituindo em fator responsável pela obtenção de um concreto econômico. 127 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados - Porcentagem retida: é a porcentagem de material retido em uma determinada peneira. - Porcentagem acumulada: é a soma das porcentagens retidas em uma determinada peneira e nas outras que lhe ficam acima da numeração. 128 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados d) Peneiras (Série Normal e Série Intermediária): conjunto de peneiras sucessivas, que atendem a NBR 5734, com as seguintes aberturas discriminadas: 129 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados e) Limites granulométricos do agregado miúdo 130 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados f) Limites granulométricos do agregado graúdo A NBR 7211 classifica os agregados graúdos segundo a tabela abaixo: 131 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados O módulo de finura é muito importante para dimensões dos grãos (superfície especifica). saber das Sua determinação serve para determinar a quantidade de: • • cimento necessária para envolver os grãos e a necessidade de água de molhagem e esta relacionado com a área superficial alterando a agua de amassamento para uma certa consistência. 132 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados g) Módulo de finura (Mf): é a soma das porcentagens acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. “quanto maior o módulo de finura, mais graúdo é o agregado” 133 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados g) Módulo de finura (Mf): é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. 134 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 135 Curva granulométrica: ENSAIO DE GRANULOMÉTRIA Data: Fornecedor: N° Ensaio: AGREGADO MIÚDO 1°DETERMINAÇÃO Peneiras Massa Retida ( mm ) (g) 5,5 29,4 48,5 97,2 257,1 47,2 15,1 500 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Fundo Total Módulo de Finura Retida 2°DETERMINAÇÃO Retida Individual Acumulada % 1,1 5,88 9,7 19,44 51,42 9,44 3,02 100 % 1,1 6,98 16,68 36,12 87,54 96,98 100 245,4 Massa Retida (g) 6,3 33,4 49,8 100,4 244,7 49,8 15,6 500 2,45 Retida Retida Individual Acumulada % 1,26 6,68 9,96 20,08 48,94 9,96 3,12 100 2,49 % 1,26 7,94 17,9 37,98 86,92 96,88 100 248,88 Retida Retida Individual Acumulada Média Média 1,18 6,28 9,83 19,76 50,18 9,7 3,07 100 1,18 7,46 17,29 37,05 87,23 96,93 100 247,14 MF = 2,47 Limite Granulométricos-Agregado Miúdo % Retida Acumulada 120 100 80 60 Limite GranulométricosAgregado Miúdo 40 20 0 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Fundo Abertura das Peneiras ( mm ) 136 RESPONSÁVEL PELO ENSAIO UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados Os módulos de finura para a areia, variam entre os seguintes limites: 137 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados h) Dimensão Máxima (Dm): grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura de malha quadrada, em mm, à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. 138 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 139 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 3) Forma dos grãos: os geometricamente definida. grãos dos agregados não tem forma a) Quanto às dimensões: Com relação ao comprimento (l), largura (l) e espessura (e), os agregados classificam-se em alongados, cúbicos, lamelares e discóides, conforme sejam as relações entre as três dimensões, que definem sua forma. Calcários estratificados, arenitos tendem a produzir fragmentos alongados e achatados, especialmente quando são usados britadores de mandíbula no beneficiamento. 140 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados a) Quanto à dimensão: 141 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados b) Quanto à conformação da superfície: Partículas formadas por desgaste superficial contínuo tendem a ser arredondadas, pela perda de vértices e arestas, como é o caso das areias e seixos rolados formados nos leitos dos rios, e também nos depósitos eólicos em zonas marítimas, tendo geralmente uma forma bem arredondada. Agregados de rochas britadas possuem vértices e arestas bem definidos e são chamados angulosos. • angulosos: quando apresentam arestas vivas e pontas (britas); • arredondados: quando não apresentam arestas vivas (seixos). 142 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 143 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados c) Quanto à forma das faces: • conchoidal: quando tem uma ou mais faces côncavas; • defeituoso: quando apresentam trechos convexos. A forma dos grãos tem efeito importante no que se refere à compacidade, à trabalhabilidade e ao ângulo de atrito interno. A influência da forma é mais acentuada nos agregados miúdos. 144 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados c) Quanto à forma das faces: Agregados miúdos: • Argamassas de revestimento, por exemplo, se preparadas com areia artificial, ficam tão rijas que não se podem espalhar com a colher, constituindo o que se chama de argamassas duras. Agregados graúdos: • Concretos preparados com agregados de britagem exigem 20% mais água de amassamento do que os preparados com agregados naturais, sendo os grãos lamelares os mais prejudiciais. • Apesar disso, concretos de agregados de britagem têm maiores resistências ao desgaste e à tração, devido a maior aderência dos grãos à argamassa. 145 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados c) Quanto à forma das faces: Agregado graúdo: • o Mais arredondado e liso maior plasticidade (propriedade de um corpo mudar de forma ) e menor aderência entre os agregados • o Lamelar maior consumo de cimento, areia e água menor resistência o Melhores agregados são os cúbicos e rugosos. 146 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 147 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 148 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados 4) Substâncias: nocivas: são aquelas existentes nas areias ou britas que podem afetar alguma propriedade desejável no concreto fabricado com tal agregado. a) Torrões de Argila: São denominadas todas as partículas de agregado desagregáveis sob pressão dos dedos (torrões friáveis). A presença de areias ou argila, sob a forma de torrões é bastante nociva, para a resistência de concreto e argamassas e o seu teor é limitado a 1,5 % . 149 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados b) Material Pulverulento: as areias contém uma pequena percentagem de material fino, constituído de silte e argila, e portanto passando na peneira de 0,075 mm. Os finos, de um modo geral, quando presentes em grandes quantidades, aumentam a exigência de água para uma mesma consistência. Os finos de certas argilas, propiciam maiores alterações de volume nos concretos, intensificando sua retração e reduzindo sua resistência. A argila da areia pode ser eliminada por lavagem, porém poderá arrastar os grãos mais finos da areia, reduzindo a trabalhabilidade • 3% para concreto submetido a desgaste superficial • 5% outros concretos 150 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados c) Impurezas Orgânicas: a matéria orgânica é a impureza mais frequente nas areias. São detritos de origem vegetal na maior parte. São partículas minúsculas, mas em grande quantidade chegam a escurecer a argila. A cor escura da areia é indício de matéria orgânica (exceto para agregado resultante de rocha escura como o basalto). as impurezas orgânicas formadas por húmus exercem uma ação prejudicial sobre a pega e o endurecimento das argamassas e concretos. Ensaio colorimétrico indica a existência ou não de impurezas orgânicas. 151 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados d) Materiais carbonosos: partículas de carvão, linhito, madeira. São considerados prejudiciais pois são materiais de baixa resistência, diminuindo a resistência do concreto. Máximo de 0,5 % para concretos onde a aparência é importante e 1% para os demais concretos. Diminuem também a resistência à abrasão 152 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Agregados e) Cloretos: em presença excessiva podem causar certos problemas. • Nas argamassas geram o aparecimento de eflorescências e manchas de umidade. • No concreto aceleram o processo de corrosão do aço. Cuidado com alguns aditivos aceleradores de pega que contém cloretos (não usar em concreto protendido). f) Sulfatos: podem acelerar e em certos casos retardar a pega do cimento. Dão origem e expansão no concreto pela formação de etringita (formação mineral, que por sua constituição e forma podem ser prejudicial ao concreto) 153 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 1) Quais os empregos dos agregados como materiais de construção? 2) Qual a importância (funções) de se usar agregados nas argamassas e concretos? 3) Quais os tipos de agregado quanto à origem. Exemplifique. 4) Quais os tipos de depósitos de agregados naturais? 5) Como se classificam os agregados? 6) Cite exemplos de localidades que podemos usar os agregados miúdos e graúdos 7) Quais são os ensaios necessários para fazer a caracterização física dos agregados 8) O que é massa especifica de um agregado:? Explique como é determinada e para que é utilizada. 9) O que é massa unitária de um agregado? Explique como é determinada e para que é utilizada 10) Como podem ser classificados os agregados quanto às dimensoes dos grãos? Dê exemplos. 154 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL AGLOMERANTES 155 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes Considerações Iniciais São produtos utilizados na aglomerar materiais entre si. Construção Civil para fixar ou Apresentam-se na forma pulverulenta (mais comum) e quando misturados com água tem a capacidade de aglutinar. Ex: cimento (vários tipos), gesso, cal aérea, cal hidráulica Caracterização Materiais naturais ou artificiais que em estado plástico ou fluído, envolvem outros materiais sólidos, inertes e que ao endurecerem (física ou quimicamente), aglutina-os, tomando as mais diversas formas e resistências. 156 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes Endurecimento simples secagem e/ou consequência de reações químicas aderindo à superfície a quais estão em contato. Função • Aglutinação e colagem dos componentes e elementos • Preenchimento de vazios existentes no conjunto 157 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes Consideração inicial sobre as matérias-primas Pelo grande volume normalmente envolvido quando se fala de aglomerantes na construção civil, para se utilizar um aglomerante comercialmente, devemos levar em conta alguns aspectos quando da produção do mesmo: ASPECTO TÉCNICO as Matérias Primas (MPs) devem ser abundantes na natureza e apresentar certa pureza. ASPECTO ECONÔMICO seu Aproveitamento. apresentar boas condições econômicas o ASPECTO AMBIENTAL causar o menor impacto ambiental possível. É muito o uso de adições, seja na produção de cimentos, ou na adição ao concreto argila calcinadas, filler calcário, dolomitos, cinzas volantes, cinza de bagaço de cana, pozolonas, escórias de alto forno, metacaulim, etc. 158 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes O interesse se fixa nos aglomerantes quimicamente ativos. Daí uma nova divisão pode ser feita: Aglomerantes Aéreos: Aglomerante cuja pasta apresenta propriedade de endurecer por reação de hidratação ou pela ação química do CO2 presente na atmosfera e que, após endurecer, não resiste satisfatoriamente quando submetida a ação da água (NBR 11172/90). (Exemplos: Gesso e cal aérea). Aglomerantes hidráulicos: Aglomerante cuja pasta apresenta a propriedade de endurecer apenas pela reação com a água e que, após seu endurecimento, resiste satisfatoriamente quando submetida à ação da água (NBR 11172/90). (Exemplos: Cal hidráulica e cimento portland). 159 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento CIMENTO 160 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Introdução Definição: O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. O cimento pertence a classe dos materiais classificados como aglomerantes hidráulicos, esse tipo de material em contato com a água entra em processo físico-químico, através de uma reação exotérmica de cristalização tornando-se um elemento sólido com grande resistência a compressão e resistente a água e a sulfatos. A história do cimento inicia-se no Egito antigo, Grécia e Roma, onde as grandes obras eram construídas com o uso de certas terras de origem vulcânicas, com propriedades de endurecimento sob a ação da água. Os primeiros aglomerantes usados eram compostos de cal, areia e cinza vulcânica. 161 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Introdução •A denominação "cimento Portland", foi dada em 1824 por Joseph Aspdin, um químico e construtor britânico. • No mesmo ano, ele queimou conjuntamente pedras calcárias e argila, transformando-as num pó fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-se tão dura quanto as pedras empregadas nas construções. •A mistura não se dissolvia em água e foi patenteada pelo construtor no mesmo ano, com o nome de cimento Portland , que recebeu esse nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland. • O cimento Portland é um aglomerante hidráulico fabricado pela moagem do clínquer, compostos de silicato e cálcio hidráulicos. Os silicatos de cálcio são os principais constituintes do cimento Portland, as matérias primas para a fabricação devem possuir cálcio e sílica em 162 proporções adequadas de dosagem. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Definição de cimento Portland:É um aglomerante hidráulico, resultante da moagem do clinquer, obtido pelo cozimento até a fusão parcial, de mistura de CALCARIO e ARGILA CaO convenientemente dosada e homogeneizada, de tal forma que, após o cozimento não resulte cal livre em proporções prejudiciais Clinquer: é a base do cimento, originalmente uma mistura de calcário e argila, que é queimado (14000C) e triturado até virar um pó fino. O clínquer possui um diâmetro médio entre 5 a 25 mm. 163 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento C3S - 3 CaO.SiO2 C2S - 2 CaO.SiO2 CaO,CaCO3,CaSO4 C3A - 3 CaO.Al2O3 C4AF - 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 SiO2, Al2O3 Fe2O3 164 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 165 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 166 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 167 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Após a entrada do cru nos fornos rotativos até à saída do clínquer, à medida que a temperatura no forno vai aumentando vão sendo observadas diversas reações, por exemplo: - A 100ºC, a água livre da mistura de calcário e argila evapora-se. - A 450ºC a água adsorvida é libertada dos componentes da matériaprima. - A 800ºC, dá-se a desidratação da argila e o início da decomposição dos carbonatos de cálcio e de magnésio com a formação dos óxidos de cálcio e de magnésio. Inicia-se a formação do aluminato monocálcico, do ferrato bicálcico iniciando-se o aparecimento do SILICATO BICÁLCICO. 168 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento - Acima dos 900ºC, ocorre a cristalização dos produtos amorfos da desidratação da argila e promovem-se as reações entre o óxido de cálcio e os componentes da argila, nomeadamente a sílica, alumina e o sesquióxido de ferro. - Entre os 900ºC e 1100ºC, forma-se e decompõe-se o sílico-aluminato bicálcico gerando-se o aluminato tricálcico e dá-se a formação do aluminoferrato tetracálcico. Atinge-se a concentração máxima em óxido de cálcio livre. - Entre os 1100ºC e os 1200ºC, todo o ALUMINATO TRICÁLCICO e todo o FERROALUMINATO TETRACALCICO estão completamente formados e o teor de SILICATO BICÁLCICO atinge o valor máximo. 169 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento - A 1260ºC, principia a formação da fase líquida, constituída pela combinação de parte de óxido de cálcio com os óxidos de alumínio e ferro e originando a formação do SILICATO TRICÁLCICO a partir do silicato bicálcico existente. 170 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 171 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Estimativa da composição do cimento – Método de Bogue - As propriedades do cimento são relacionadas proporções dos silicatos e aluminatos. diretamente com as - As proporções podem ser determinadas a partir da composição potencial do cimento, que normalmente é utilizado o método de Bogue, ASTM C 150 (2007). - No método proposto por Bogue, através das equações, a percentagem dos minerais principais do cimento Portland é calculada através do balanço de massas, em percentagem, dos principais elementos constituintes das matérias primas e da cal livre presente no clínquer do cimento. 172 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Assim, a partir das composições percentuais dos vários óxidos, obtém-se uma aproximação para a composição de cada mineral: 173 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 174 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 175 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento •O cimento pertence a classe dos materiais classificados como aglomerantes hidráulicos, •Esse tipo de material em contato com a água entra em processo físico-químico, através de uma reação exotérmica de cristalização tornando-se um elemento sólido com grande resistência a compressão e resistente a água e a sulfatos. •Água e cimento reagem rapidamente e se forma solução supersaturada de aluminatos e silicatos hidratados, o qual o desencadeia a liberação de uma energia chamada calor de hidratação que influencia na velocidade de reação. 176 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Cimento + H2O ⇒ reação ⇒ fase líquida saturada em espécies iônicas na seguinte porcentagens: Silicato de Cálcio Hidratado (tobermorita - CSH-gel) => 50 a 60% do sólido Hidróxido de Cálcio (portlandita CaOH2) => 20 a 25% do sólido Sulfoaluminatos de Cálcio (etringita) => 15 a 20% do sólido 177 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento As propriedades do cimento são diretamente relacionadas com as proporções dos silicatos e aluminatos. O silicato tricálcico (C3S) é o maior responsável pela resistência em todas as idades, especialmente até o fim do primeiro mês de cura. O silicato bicálcico (C2S) adquire maior importância no processo de endurecimento em idades mais avançadas, sendo largamente responsável pelo ganho de resistência a um ano ou mais. O aluminato tricálcico (C3A) também contribui para a resistência, especialmente no primeiro dia. O ferro aluminato de cálcio (C4AF) em nada contribui para a resistência. 178 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento A hidratação ocorre da superfície para a parte interna 179 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento O aluminato tricálcio (C3A) muito contribui para o calor de hidratação, especialmente no início do período de cura. O silicato tricálcico (C3S) é o segundo componente em importância no processo de liberação de calor. Os dois outros componentes contribuem pouco para a liberação de calor. O aluminato tricálcio (C3A), quando presente em forma cristalina, é o responsável pela rapidez de pega. Com a adição de proporção conveniente de gesso, o tempo de hidratação é controlado. O silicato tricálcico (C3S) é o segundo componente com responsabilidade pelo tempo de pega do cimento. Os outros componentes se hidratam lentamente, não tendo efeito sobre o tempo de pega. 180 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Controle do calor de hidratação: Aumento de H: ↑ quantidade de C3S e C3A e cimento mais fino (quanto mais fino maior é a superfície específica e maior a reatividade) (É a superfície específica que determina o ritmo de pega e endurecimento do cimento) (Superfície específica: permeabilímetro de Blaine): tempo requerido para uma determinada quantidade de ar fluir através de uma camada de cimento compactada, de dimensões e porosidade especificadas. Diminuição de H: adição de escórias, pozolanas e cinzas, as quais aumentam o tempo de pega do cimento e fixam a cal livre (retardador de endurecimento). 181 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 182 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 183 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 184 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 185 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação 186 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação 187 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 188 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 1. Aluminato Tricalcio C3A + Gipsita C3A + 3 CaSO4 . 2 H2O + 26 H2O 26 50 24 Etringita C6AS3H32 - 100% 3 CaO.Al2O3 .3 CaSO4 . 32 H2O + Calor 100 • Calor total = 204 cal/g • Desenvolve pequena resistência inicial • Libera grande quantidade de calor • Não libera cal • Muito sensível à ação de sulfatos 189 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 2. Ferro-Aluminato Tetracalcico C4AF + Portlandita Monossulfoaluminato 3C4ASH18 - 47% + Ferrita C4FSH18 53% C4AF + 2 Ca(OH)2 + 10 H2O 3 CaO.Al2O3 .6 H2O + 3 CaO.Fe2O3 . 6 H2O + Calor 69 10 21 47 53 • Inicia a hidratação em alguns minutos apos o amassamento • Desenvolve pequena resistência inicial • Tem pega e endurecimento semelhante ao C S • Libera pouco calor de hidratação • Boa resistência ao ataque de aguas agressivas 3 190 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 3. Silicato Tricalcico silicato tricálcico Silicato cálcico hidratado + Tobermorita C-S-H 60% Portlandita C4FSH18 40% 2 (3CaO.SiO2) + 6 H2O 3 CaO.2SiO2.3 H2O + 3 Ca(OH)2 + Calor 20 80 60 40 • Inicia a reação em poucas horas • Desenvolve elevada resistência inicial • Tem pega lenta e endurecimento rápido • Libera grande quantidade de calor de hidratação • Libera grande quantidade de cal 191 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 4. Silicato bicalcico silicato bicálcico Silicato cálcico hidratado + Tobermorita C-S-H 83% Portlandita C4FSH18 17% 2 (2CaO.SiO2) + 4 H2O 3 CaO.2SiO2.3 H2O + 3 Ca(OH)2 + Calor 63 37 83 17 • Inicia a reação de hidratação lentamente apos dias • Desenvolve elevada resistência a longo prazo • Tem pega lenta e endurecimento lento • Libera pouca quantidade de calor de hidratação • Libera pouca quantidade de cal 192 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Hidratação 193 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Desenho esquemático em perspectiva da unidade fabril 194 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 195 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação 196 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação 197 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Fluxograma simplificado do processo de produção do cimento 198 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 199 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland O primeiro passo na produção de cimento é extrair as matérias-primas, calcário e argila, das pedreiras. A exploração de pedreiras é feita normalmente a céu aberto e a extração da pedra pode ser mecânico ou com explosivos. 200 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 201 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 202 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 203 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 204 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 205 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 206 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 207 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 208 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 209 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 210 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 211 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 212 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 213 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Fabricação Processo de Produção do Cimento Portland 214 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 215 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 216 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento Tipos de cimento portland no mercado: Com o passar do tempo as propriedades físico-químicos do cimento portland tem evoluído constantemente, inclusiva com o emprego de aditivos que melhoram as características do cimento. Hoje o cimento portland é normalizado e existem onze tipos no mercado: 217 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cimento 218 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Classificação Cimento portland comum (CP-I), com adição (CP I-S) O CP-I, é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções que não requeiram condições, a única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, e é utilizado para construção em geral, quando não são exigidas propriedades especiais. O CP I-S, tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de 1 a 5% em massa) e este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732 219 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Classificação Portland composto com escória (CP II-E), pozolana (CP II-Z), filler (CP II-F) Utilizados em obras correntes de engenharia civil sob a forma de argamassa, concreto simples, armado e protendido, elementos prémoldados e artefatos de cimento. 220 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Classificação Cimento portland de alto-forno (CP III) O cimento portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, É recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5735. 221 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Classificação Cimento portland Pozolânico (CP IV) O cimento portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5736. 222 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Classificação Cimento portland de alta resistência inicial Sulfatos (RS) (CP V-ARI), Resistente a O CP V-ARI possui Alterações nas proporções das fases do Clínquer e são utilizados em blocos para alvenaria, blocos para pavimentação, tubos, lajes, meio-fio, mourões, postes, elementos arquitetônicos pré-moldados e préfabricados. O CP Resistente a Sulfatos (RS) possui alterações nas proporções das fases do Clínquer e pode ser utilizado em ambientes submetidos ao ataque de meios agressivos, como estações de tratamento de água e esgotos, obras em regiões litorâneas, subterrâneas e marítimas. A norma brasileira que trata deste cimento é a NBR 5733. 223 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Classificação Tipos de Cimento Portland As siglas correspondem ao prefixo CP acrescido dos algarismos romanos de I a V, conforme o tipo do cimento, sendo as classes indicadas pelos números 25, 32 e 40. As classes de resistência apontam os valores mínimos de resistência à compressão garantidos pelo fabricante, após 28 dias de cura. 224 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de Exercícios 1) Qual é a definição do cimento portland? 2) Cite quais são os compostos provenientes da fusão das matérias-primas para a fabricação do cimento portland (clinquer). 3) Quais são as etapas do processo de fabricação ? 4) Qual etapa do processo de fabricação do cimento e produzido o clinquer? 5) Qual etapa do processo de fabricação do cimento ocorre a decarbonatação e inicia a pré-calcinação? 6) Quais são os tipos de cimento portland no mercado e quais as suas principais propriedades. 7) a) b) c) d) e) f) g) Explique a influencia no cimento portland para cada propriedade abaixo: densidade Finura Exsudação Pega Expansibilidade - sanidade – estabilidade volumétrica Endurecimento - resistência mecânica Calor de hidratação 225 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de Exercícios 8) O que é hidratação no cimento e para que serve? 9) Explique como o processo de hidratação é influenciado pelo tempo. 10) Mostre as respectivas reações e as propriedades de hidratação dos seguintes compostos: a) Silicato tricálcio b) Silicato bicálcio c) Aluminato tricálcio d) Ferro-aluminato tetracálcio 11) Explique porque o cimento endurece? 12) Como é o processo de solidificação da pasta plástica de cimento no inicio e fim de pega? 226 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso 227 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Definição É um aglomerante aéreo (endurece pela ação química do CO2 do ar), obtido pela desidratação total ou parcial da Gipsita – aglomerante já utilizado pela humanidade há mais de 4.500 anos, no Egito. É a transformação da gipsita por um processo de queima que transforma no gesso de pega rápida. A Gipsita é o sulfato de cálcio mais ou menos impuro, hidratado com 2 moléculas de água. Sua fórmula química é CASO4+ 2 H2O e suas impurezas - que, no máximo, indicam 6% - são:79% de sulfato de cálcio e 21% de água. o silício (SiO2), a alumina (Al2O3), o óxido de ferro (Fe2O3), o carbonato de cálcio (CaCO3), a cal (CaO), o anidrito sulfúrico (SO3) e o anidrido carbônico (CO2). 228 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso HISTÓRICO DO GESSO O gesso faz parte de nossa vida cotidiana deste tempos imemoriais. Tem estado presente na vida do homem desde a mais remota antiguidade, seja na construção, alimentação ou até na medicina. Tem sido usado desde o período Neolítico como material cimentante, paredes e suportes. Há 5000 anos foi utilizado no interior de pirâmides egípcias aplicado em paredes. Na arquitetura muçulmana antiga aparece em elementos ornamentais. Durante a ocupação romana na Península Ibérica generalizou-se o seu uso. 229 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Durante a ocupação romana na Península Ibérica generalizou-se o seu uso. Neste período românico foi empregue em afrescos para decoração de igrejas e capelas. No século XIX foi se incorporando à arquitetura e construção como reboco e elemento de decorativo em palácios e vivendas. Nos Estados Unidos o uso na construção civil iniciou-se em 1835. Em 1885, com a descoberta de um método para retardar o tempo de paga, fez com que a sua aplicação na construção civil tivesse um acelerado crescimento. Por sua facilidade de moldagem, tornou-se um ótimo material para arquitetura de interiores. Sua plasticidade permite produzir formas e elementos diferenciados, tais como sancas, forros, divisórias, colunas, arcos, etc. 230 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso É um material que tem bom isolamento térmico e acústico. Auxilia no equilíbrio da umidade do ar em ambientes fechados por ser material higroscópico. Porém em contato com a água perde em muito sua resistência mecânica, sendo mais recomendado para ambientes fechados. 231 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso No Brasil, a Gipsita é encontrada em jazidas no Norte e Nordeste, cujas reservas são calculadas em 407 milhões de toneladas. Sua desidratação é feita através do cozimento industrial (fornos). 232 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso EFEITOS DA QUEIMA a) As pedras de gipsita, depois da britagem e trituração, são queimadas na temperatura entre 130 a 160ºC, realizadas com pressão atmosférica. Nessa temperatura, a gipsita perde ¾ partes de sua água, passando de diidrato (di-hidratado) para hemidrato, que é mais solúvel que o diidrato (o hemidrato apresenta-se como sólido micro poroso mal cristalizado, conhecido como hemidrato (B), utilizado na construção civil). Esse gesso hemidrato é conhecido como gesso rápido (quanto à pega), gesso estuque ou gesso Paris e endurece entre 15 e 20 minutos, apresentando uma dilatação linear de 0,3% e, após seu endurecimento, este retrai bem menos do que sua dilatação inicial, sendo, portanto, muito usado em moldagem. 233 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso b) Entre 170 a 3000C, o gesso torna-se gesso anidro solúvel, também chamada de anidrita III, de formula química CaSO4.H2O (indica que esse produto pode conter um teor de agua de cristalização variável). É a fase intermediaria entre o hemidrato e anidrita II. Instável e ávida por água, pode absorver umidade atmosférica e passar à forma de hemidrato (reversível). Fase muito reativa, age como acelerador de pega. 234 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso c) Entre 400º a 600ºC, é também chamada de anidrita II. É um produto totalmente desidratada, estável, com tempo de pega muito longo (retarda a pega). A anidrita II torna-se quase totalmente insolúvel e não é mais capaz de fazer pega, transformando-se num material inerte, participando do conjunto como material de enchimento . Reage lentamente com a água, podendo levar sete dias para se hidratar completamente. 235 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso d) Entre 900 a 1100ºC, também chamada de anidrita I. O gesso sofre a separação do SO3 e da CaO, com formação do CaO livre, formando um produto de pega lenta (pega entre 12 e 14 horas) chamado de gesso de pavimentação. É pouco usado devido ao fato da sua produção exigir temperaturas elevadas de cozimento. 236 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso 237 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso 238 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso O gesso pode ser reciclado pelo processo inverso de produção. 239 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso O gesso pode ser reciclado pelo processo inverso de produção. 240 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Algumas aplicações: O gesso mais utilizado na construção civil é o hemidratado: gesso Paris; 241 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Alguns cuidados: 242 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso 243 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso 244 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Produção: 245 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Produção: 246 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso PROPRIEDADES DO GESSO Tempo de pega: É uma das propriedades mais importante. Se a pega for muito rápida, o preparo da pasta fica condicionado a pequenos volumes, reduzindo a produtividade do gesseiro. A queda de produtividade é acompanhada do aumento de desperdício de material. Em geral, os gessos nacionais têm início de pega entre 3 e 16 minutos e fim de pega entre 5 e 24 minutos. A quantidade d’água funciona negativamente no fenômeno de pega, pois quanto mais água, mais lenta se dá a pega e o endurecimento. Início de pega: Marca o ponto no tempo em que a pasta torna-se não trabalhável Fim de pega: Tempo necessário para a pasta se torne totalmente rígida. 247 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso A quantidade ótima de água a ser utilizada no gesso é, normalmente, em torno de 19% de massa do mesmo. A presença de impurezas diminui muito a velocidade de pega. Mas existem aditivos que podem acelerar ou retardar essa pega do gesso. Como retardador de pega, podem ser misturados ao gesso: açúcar / álcool / cola / serragem fina de madeira / sangue e outros produtos de matadouros (chifres e cascos), na proporção de 0,1% da massa de gesso. Tais produtos retardam a pega, pois formam membranas protetoras entre os grãos, isolando-os. Como aceleradores de pega, podem-se utilizar no gesso: Sal de cozinha / alúmen (silicato duplo de alumínio e potássio) / sulfatos de alumínio e potássio e o próprio gesso hidratado. 248 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Resistência à compressão As pastas de gesso têm resistência à compressão entre 10 MPa e 27 MPa. Dureza As pastas de gesso têm dureza entre 14 MPa e 53 MPa. Isolamento térmico e acústico O gesso é um bom isolante térmico e acústico e tem elevada resistência ao fogo, eliminando a água de cristalização com o calor, transformando a superfície do revestimento em sulfato anidro em forma de fino pó, que protege a camada interior de gesso. Muito usado como proteção contra incêndio, pois absorve quantidade de calor, transformando-se em sulfato anidro. grande 249 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Aderência As pastas de gesso aderem bem a blocos, pedra e revestimentos argamassados. Em superfícies de madeira, sua aderência é insatisfatória e apesar de aderir bem ao aço e outros metais, estes acabam sendo corroídos pelo gesso, quanto maior for a quantidade de água da pasta. Em função da corrosão usar ferramentas de latão ou plástico para trabalhar com gesso. 250 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: gesso Classificação comercial dos gessos Gesso Escaiola: gesso com 80% de peso hemidratado, de cor branca, com finura adequada quando moído; Gesso Branco: 66% de peso hemidratado, de cor branca e também com finura adequada quando moído; Gesso Negro: 55% de peso hemidratado, de cor cinza devido às impurezas e com granulometria menor do que o gesso Escaiola ou Branco. 251 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: Cal CAL 252 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: Cal Cal aérea: aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias, pode ser hidratado, e endurece sob ação do CO2 do ar. No caso da hidratação a água só atua como catalizador. A cal hidratada é muito utilizada na construção civil. Cal hidráulica: aglomerante que endurece pela ação da água e foi muito utilizado nas construções antigas, sendo posteriormente substituído pelo cimento Portland. 253 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal aérea TERMINOLOGIA: Cal: Aglomerante cujo constituinte principal é o óxido de cálcio ou óxido de cálcio em presença natural com o óxido de magnésio. Cal virgem: resultante de processos de calcinação, da qual o constituinte principal é o óxido de cálcio ou óxido de cálcio em associação natural com o óxido de magnésio, capaz de reagir com a água. Cal extinta: resultante da exposição da cal virgem ao ar ou à água, portanto apresentando sinais de hidratação e, eventualmente, de recarbonatação. Cal hidráulica (sob a forma de pó seco): obtida pela calcinação a uma temperatura próxima à da fusão de calcário com impurezas sílicoaluminosas, formando silicatos, aluminatos e ferritas de cálcio, que lhe conferem um certo grau de hidraulicidade. 254 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: Cal hidráulica Cal hidráulica: aglomerante resultante da calcinação a 11000C de rochas calcarias e argila, que da origem a cal hidráulica que é um produto que endurece pela ação da água. A cal hidráulica é constituída por silicatos (SiO2.2CaO) e aluminatos de cálcio (Al2O3.CaO) que hidratando-se na água, endurece por carbonatação. 255 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: Cal hidráulica Características inferiores, em geral, ao Cimento Portland A cal hidráulica apresenta muita cal livre 256 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: Cal hidráulica Utilização: Para a produção de blocos Tratamento de solos Substituto do filler em pavimentos betuminosos 257 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal aérea Definição: A cal é um aglomerante aéreo, ou seja, é um produto que reage em contato do CO2 do ar. Produzido a partir de rochas calcárias, composto basicamente de cálcio (CaCO3 – calcita) e magnésio (CaCO3.MgCO3 – dolomita), que para a sua aplicação apresenta sob forma pivurilenta. Pode conter algumas impurezas tais como: quartzo, silicatos argilosos, óxidos metálicos de ferro e manganês, matéria orgânica, sulfatos, sulfetos, fosfatos e etc. 258 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal aérea APLICAÇÃO: Utilizado em diversos seguimentos como: construção civil, siderurgia, metalurgia, papel e celulose, tratamento de água e efluentes industriais, fabricação de vidro, açúcar, tintas, graxas, aplicações botânicas, medicinais e veterinárias. 259 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal aérea HISTÓRICO: A cal pode ser considerada o produto manufaturado mais antigo da humanidade. Há registros do uso deste produto que datam de antes de Cristo, um exemplo disto é a muralha da China. Gregos, mais tarde, os Romanos, já utilizavam a cal como aglomerante, formando assim uma argamassa que era preparada pelo mesmo processo ainda hoje adotado e que consiste na extinção (adição de água) de pedras de calcário cozidas, e adição de areia. Na América Colonial, a simples calcinação do calcário foi um dos processos primitivos de fabricação adotado pelos colonizadores para construções de cais. 260 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal FABRICAÇÃO: A cal é produzida a partir de rochas calcárias com elevados teores de carbonato de cálcio, como é o caso da calcita (CaCO4) e da dolomita (CaCO4.MgCO4) (95%). Entre as impurezas encontradas (5%) nestas rochas encontram-se: quartzo, silicatos argilosos, óxidos metálicos de ferro e manganês, matéria orgânica, fosfatos, sulfetos, sulfatos e fluoretos. 261 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal 262 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal 263 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal 264 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal FABRICAÇÃO: Após a britagem e classificação da matéria-prima passa por uma moagem e é conduzida ao forno de calcinação (cozimento do calcário). Cal virgem ou cal viva (calcinação) O CaCO3 é cozido a uma temperatura inferior à fusão, cerca de 900ºC, suficiente para separar (decomposição) o CaCO3 a cal (CAO) e o CO2 (gás carbônico). Calcita CaCO3 100% cal virgem calcinação 900 0 C Dolomita CaMg.(CO3)2 CaO gás carbônico + 56% cal virgem calcinação 900 0 C CaO.MgO CO2 44% gás carbônico + 2 CO2 265 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal 266 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal O produto resultante da calcinação, a cal virgem, deve passar por um processo de hidratação antes de ser utilizada como aglomerante. Cal hidratado ou extinta (hidratação) O processo de hidratação da cal virgem, também conhecido como extinção da cal, pode ser expresso pela equação seguinte: Cal virgem CaO 75,7% + água + H2O 24,3% cal hidratada hidratação Ca(OH)2 + calor 100% Da hidratação da cal virgem, obtêm-se a cal hidratada (hidróxido de cálcio) que é utilizado como aglomerante em argamassas para assentamento de blocos ou revestimento de paredes. 267 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal 268 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal Na argamassa fresca, uma recombinação dos hidróxidos Ca(OH2) com o gás carbônico, presente na atmosfera, promove a formação de cristais de carbonato de cálcio (CaCO3) e o endurecimento da argamassa que acaba por ligar os agregados a ela incorporados. Endurecimento da cal hidratada com o ar (carbonatação) Cal hidratada Ca(OH)2 gás carbônico + CO2 carbonato de cálcio carbonatação CaCO3 + água H2O O CO2 vai transformando lentamente a superfície da argamassa formada por carbonato de cálcio e vai penetrando lentamente na massa que assim vai se consolidando. 269 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal Essa reação de carbonização só é possível em presença da água que, dissolvendo ao mesmo tempo a cal e o CO2, possibilita essa combinação, funcionando a água como catalisador. 270 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal CICLO DA CAL AÉREA 271 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal CLASSIFICAÇÃO: A cal virgem é classificada conforme o óxido predominante como indicado a seguir: cal virgem cálcica: óxido de cálcio entre 100% e 90% dos óxidos totais presentes; cal virgem magnesiana: Teores intermediários de óxido de cálcio, entre 90% e 65% dos óxidos totais presentes; cal virgem dolomítica: teores de cálcio entre 65% e 58% dos óxidos totais presentes. São comercializadas em recipientes (plásticos, metálicos e outros) ou a granel, na forma de blocos (tal como sai do forno), britada (partículas de diâmetro 1 a 6 cm) ou moída e pulverizada (0,150 mm). 272 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal CLASSIFICAÇÃO: Outro tipo de cal muito comum no mercado é a cal hidratada. É classificada de acordo com a cal virgem que lhe dá origem: cal hidratada cálcica cal hidratada magnesiana cal hidratada dolomítica A cal hidratada, geralmente, é embalada em recipientes plásticos ou em sacos de papel Kraft (com 8,20 kg e 40 kg do produto), possuindo granulometria de 85% abaixo de 0.075 mm. 273 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal CAL HIDRATADA A cal hidratada pode ser classificada em três tipos quanto à pureza: CH II e CH III. CH I, Isto significa que se o consumidor quiser uma cal mais "pura" ele deve adquirir uma CH I. CHI > CHII > CHIII (pureza) Esta informação deve estar presente na embalagem do produto; 274 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal Segundo a NBR 7175 - “Cal Hidratada para argamassas - Especificação” as cales são classificadas como segue: 275 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal Segundo a NBR 7175 - “Cal Hidratada para argamassas - Especificação” as cales são classificadas como segue: 276 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal Armazenar em local seco, coberto e fora do alcance de crianças e animais, sendo recomendável o seu uso até 6 meses após a data de fabricação. A embalagem original (sacos de papel de duas folhas de papel extensível) é suficiente para manter a integridade do produto, desde que sejam respeitada as regras do armazenamento. Algumas características das cales aéreas (extintas ou hidratadas): • • • • Endurece com o tempo (normalmente longo); Seu aumento de volume é de 2 a 3 vezes, pela extinção; Cor predominantemente branca; Resiste ao calor; 277 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal PROPRIEDADES DENSIDADE APARENTE A densidade aparente das cales varia de 0,3 a 0,65, que corresponde à massa aparente de 300 a 650 Kg/m3. PLASTICIDADE Propriedade que espalhamento. confere fluidez à argamassa, facilitando seu As cales magnesianas produzem argamassas mais plásticas que as cálcicas. 278 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal RETENÇÃO DE ÁGUA A retenção de água é uma propriedade muito importante, evitando a perda excessiva da água de amassamento da argamassa, por sucção, para os blocos ou tijolos. É uma medida indireta da plasticidade da cal, uma vez que cales plásticas têm alta capacidade de retenção de água, embora o inverso nem sempre seja verdadeiro. Esta propriedade é, também, importante por prolongar o tempo no estado plástico da argamassa fresca, aumentando a produtividade do pedreiro. 279 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal INCORPORAÇÃO DE AREIA Propriedade que expressa a facilidade da pasta de cal hidratada envolver e recobrir os grãos do agregado e, consequentemente, unindo os mesmos. Cales com alta plasticidade e alta retenção de água têm maior capacidade de incorporar areia. Comparativamente, o poder de incorporação de areia da cal hidratada é de 1 : 3 a 4 enquanto que, no cimento é de 1 : 2 a 2,5. Esta propriedade justifica o emprego das cales na produção de argamassas. 280 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal ENDURECIMENTO O endurecimento decorre da recarbonatação da cal hidratada pela absorção do CO2 presente na atmosfera. Espessuras de revestimento argamassado acima de 20 mm podem prejudicar o processo de recarbonatação da argamassa, impedindo a efetivação das reações próximo à interface substrato x argamassa e, consequentemente, reduzindo a aderência do revestimento. 281 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO O uso da cal hidratada contribui muito pouco para a resistência à compressão das argamassas. Isto levou, alguns construtores a substituí-la pelo cimento portland, quando de seu aparecimento no começo do século e, só mais tarde, com a ocorrência de falhas nestas construções, verificou-se que a cal hidratada conferia às argamassas outras propriedades além de aglomerante que, não eram apresentadas pelo cimento Portland. 282 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal CAPACIDADE DE ABSORVER DEFORMAÇÕES Esta propriedade é conferida à argamassa pela cal hidratada e, torna-se de grande importância quando aplicada em paredes ou lajes muito solicitadas. 283 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal APLICAÇÃO 284 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal APLICAÇÃO 285 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal APLICAÇÃO 286 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Aglomerantes: cal APLICAÇÃO 287 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 1) Dentre os óxidos que compõe o cimento Portland, o maior responsável pela resistência nas primeiras idades é o: a) Oxido de bário; b) Silicato tricálcio; c) Silicato dicálcio; d) Aluminato tricálcio;. e) Ferro aluminato tetracalcicos. 2) Explique como é formado o clinquer e posteriormente o cimento Portland? Quais são os componentes formadores do clinquer e quais as suas influencias com relação à resistência, quanto o calor de hidratação e tempo de pega. 3) Na presença de água, os silicatos e os aluminatos formam produtos de hidratação que, com o transcorrer do tempo, dão origem a uma massa firme e resistente. A hidratação dos aluminatos (C3A e C4AF) na presença do gesso – adicionado na fabricação do cimento – resulta na formação de etringitas que assumem formas de agulhas e começam minutos após o início da hidratação, sendo estas responsáveis pelo fenômeno da pega. A hidratação dos silicatos se dá algumas horas após o início da hidratação do cimento. Explique a evolução microestrutural de 1 grão e cimento durante a hidratação desde do 0 min até anos de endurecimento. 288 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 4) Quais são os tipos de cimento comercial existentes e o que significa suas siglas? 5) Você deverá concretar uma viga de grande volume de concreto e que deverá ser descimbrada o mais breve possível. Por outro lado, devido ao seu volume e às condições ambientais da região da Obra, existe o risco de fissuras de origem térmica que devem ser evitadas. Você como Engenheiro Civil recém-formado pela UNIP-Universidade Paulista e responsável pela Obra, recomendaria que tipo de cimento para este concreto? Justifique sua resposta!! a) CP-II, com alto calor de hidratação b) CP-III, com alto calor de hidratação c) CP-V, com baixo calor de hidratação. d) CP-I, com baixo calor de hidratação e) CP-I-S, com alto calor de hidratação. 6) A gipsita é basicamente composta por sulfato hidratado de cálcio. Apresenta geralmente coloração branca a incolor. É o sulfato mais comum na crosta terrestre, ocorrendo em evaporitos ou na forma de camadas interestratificada de folhelhos, calcário e argila, podendo também ser encontrado em meteoritos. A gipsita, também designada por pedra de gesso, ou sulfato de cálcio (de maneira resumida), é um minério de cálcio, cuja composição química corresponde a fórmula Ca(SO4) • 2H2O. Em que fase da fabricação do cimento portland é adicionado gipsita e com qual finalidade? Qual a quantidade típica da adição de 289 gipsita? UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Lista de exercícios 7) Quais as principais propriedades do gesso como material de construção? Dê exemplos. 8) O gesso é um material que retarda a ação do fogo. Descreva, em suas palavras, a(s) razão(ões) que explica(m) essa propriedade. 9) Considere a seguinte afirmação: “Como o gesso reage com a água não se pode considerálo um aglomerante aéreo”. Essa afirmação é correta ou incorreta? Justifique a sua resposta. 10) Descreva o processo de obtenção da cal. Para essa descrição transcreva as reações químicas que ocorrem em cada etapa. 11) O que é cal viva ou cal virgem? 12) Quais as principais propriedades da cal hidratada como material de construção que são de interesse para a construção? Dê exemplos. 290 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL Bibliografia Materiais de Construção - Volume 1 - 5ª Edição - Bauer 291 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA CIVIL NP1 292
