Aula 1. Cal - Aula da Materiais da Construção Civil, Módulo 2, Sexto Semestre do Curso PDF

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Aula da Materiais da Construção Civil, Módulo 2, Sexto Semestre do Curso de Engenharia Civil, Ministrado Pela Professora Adriana Johanny...

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL II

AGLOMERANTES Definição: Os aglomerantes são produtos utilizados na construção civil para ligar ou fixar outros materiais entre si. Constituem o elemento ativo que entra na composição das pastas, argamassas e concretos. São geralmente materiais pulverulentos, que quando misturados com água, formam uma pasta capaz de endurecer por simples secagem, ou então, pela ocorrência de reações químicas. Os aglomerantes são classificados em:  Quimicamente inertes: são os aglomerantes que endurecem por simples secagem, como por exemplo, a argila.  Quimicamente ativos: Estes materiais endurecem a partir da ocorrência de reações químicas, são capazes de atingir alta resistência mecânica. o Esta classe por sua vez se divide em Aglomerantes Aéreos e Aglomerantes Hidráulicos.

AGLOMERANTES AÉREOS: Os aglomerantes aéreos são materiais que não resistem satisfatoriamente quando submetidos à ação da água, mesmo depois de endurecidos. Seu endurecimento ocorre pela reação com o CO2 da atmosfera, Além disso, o seu endurecimento depende da secagem para ganho e manutenção da resistência. Neste grupo tem-se: cales aéreas, gessos. AGLOMERANTES HIDRÁULICOS: São aqueles que endurecem pela ação exclusiva da água, como por exemplo, a cal hidráulica e o cimento Portland, através de um processo chamado hidratação. Resistem satisfatoriamente quando empregados dentro d’água, e, além disso, o seu endurecimento processa-se sob influência exclusiva da água. (o endurecimento pode se efetivar independentemente da exposição ao ar, ou seja, não dependem da secagem). Exemplos: cimentos naturais ou artificiais e cales hidráulicas.

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

AGLOMERANTE AÉREO - CAL A cal é um aglomerante inorgânico, produzido a partir da calcinação de rochas calcárias, composto basicamente de carbonato de cálcio e magnésio, e se apresenta na forma de um pó muito fino, seu endurecimento ocorre por reação com o CO2. Existem duas formas de cal no mercado:  Cal virgem e  Cal hidratada. A cal virgem é constituída predominantemente de óxidos de cálcio e magnésio. A cal hidratada, de uso mais comum na construção civil, é constituída de hidróxidos de cálcio e de magnésio, além de uma pequena fração de óxidos não hidratados e de carbonatos de cálcio e magnésio.

ETAPAS DE PRODUÇÃO:

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Extração da matéria prima e britagem; Seleção da faixa granulométrica ótima e transporte para o forno; Calcinação e controle do grau de calcinação; Moagem adequada para cada tipo de hidratador; Armazenamento da cal virgem; Hidratação e moagem; Ensacamento e distribuição para comercialização.

MATÉRIA PRIMA: Rochas carbonáticas sedimentares: Calcários: Constituinte principal – Calcita (CaCO3) Dolomitos: mineral predominante: dolomita (CaCO3.MgCO3) Especificação: O teor de óxidos livres (CaO + MgO) ≥ 88% ou ≥ 90% (dependendo do tipo de cal produzido).

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

REAÇÕES QUÍMICAS NA CALCINAÇÃO: Basicamente, na calcinação do calcário natural, o carbonato de cálcio, submetido à ação do calor à temperatura aproximada de 900°C, decompõe-se em óxidos de cálcio e anidridos carbônicos, processo que é representado na seguinte reação química: Na calcinação ocorre a dissociação química dos carbonatos:  Calcinação do calcário: Ocorre em uma Etapa: em temperaturas entre 600 e 900ºC

 Calcinação do dolomito: Ocorre em duas etapas Primeira etapa: dissociação do carbonato de magnésio, ocorre entre 250 e 380ºC.

Segunda etapa: dissociação do carbonato de cálcio, ocorre entre 600 e 900ºC.

Desta maneira a reação global da calcinação do dolomito é:

O produto dessa calcinação, que contém predominantemente óxidos de cálcio, e magnésio exibe estrutura porosa e formatos idênticos aos dos grãos da rocha original. Este produto chama-se cal virgem ou cal viva e apresenta-se usualmente, sob a forma de grãos de vários tamanhos, dependendo do processo de fabricação utilizado.

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

A qualidade de uma cal está relacionada ao seu A qualidade de uma cal está relacionada ao seu processo de fabricação desde o controle de qualidade do minério até a forma de hidratação. Durante a etapa de calcinação podem acontecer 3 eventos: a calcinação do calcário numa temperatura ideal, onde ocorre a completa dissociação do material, a calcinação abaixo dessa temperatura ideal, não atingindo a completa dissociação, e portanto, com um residual de carbonato que não reagiu, ou ainda, a calcinação numa temperatura acima da ideal, provocando a supercalcinação da camada superficial, sendo esta camada pouco solúvel e de lenta hidratação.

HIDRATAÇÃO DA CAL VIRGEM A cal viva não é ainda o aglomerante utilizado em construção. O óxido deve ser hidratado, transformando-se em hidróxido, que é o constituinte básico do aglomerante cal. A operação de hidratação recebe o nome de extinção, e o hidróxido resultante denomina-se cal extinta quando a hidratação se localiza no local do emprego do material, no canteiro de serviço, ou cal hidratada quando a extinção se processa na fábrica. A reação química da extinção da cal virgem é a seguinte:

A cal hidratada é utilizada em mistura com água e areia, em proporções apropriadas, na elaboração de argamassas. Estas têm consistência mais ou menos plástica, e endurecem por recombinação do hidróxido com o gás

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

carbônico presente na atmosfera, reconstituindo o carbonato original, cujos cristais ligam de maneira permanente os grãos de agregado utilizado. As reações de endurecimento são lentas e ocorrem, evidentemente, de fora para dentro, exigindo uma certa porosidade que permita, de um lado, a evaporação de água em excesso e, de outro, a penetração do gás carbônico do ar atmosférico. A reação de re-carbonatação é a seguinte:

EXIGENCIAS QUIMICAS E FÍSICAS DA CAL HIDRATADA Segundo a NBR 7175

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

Finura: Neste ensaio faz-se um peneiramento das amostras, em duas peneiras diferentes, e verifica-se quanto de material ficou retido em cada peneira. A norma especifica um valor máximo para estas quantidades, por que quantidades maiores do que as especificadas demonstram que a cal não foi bem moída e são indícios de hidratação incompleta e impurezas minerais. Plasticidade: Este ensaio avalia se a argamassa feita com a amostra de cal está bem trabalhável, ou seja, se tem uma boa plasticidade. Uma mistura com boa plasticidade permite uma maior qualidade no serviço, pois facilita o trabalho do pedreiro no manuseamento da argamassa. Retenção de Água: A água utilizada na argamassa não deve ser, rapidamente, perdida para os tijolos ou para a estrutura de concreto onde esta argamassa foi aplicada, caso contrário, a argamassa poderá apresentar pequenas rachaduras, depois de seca, comprometendo a beleza da argamassa colocada na parede e a sua funcionalidade. Este ensaio avalia então a capacidade da cal reter água. Incorporação de Areia: A argamassa é constituída de areia, água e cal hidratada. Se o pedreiro puder acrescentar mais areia na argamassa, sem prejudicar seu desempenho, mais econômica será a cal. Logo este teste verifica se a quantidade de areia incorporada na argamassa atende a um valor mínimo. Estabilidade: Este ensaio verifica a presença de substâncias expansivas na cal hidratada, ou seja, que têm a tendência de reagir depois que a argamassa já está colocada e seca na parede, normalmente óxidos que não sofreram hidratação e não se transformaram em hidróxido. Pode ocorrer então uma expansão de volume dos grãos da argamassa e descolamento de pedaços de argamassa da parede, geralmente este fenômeno leva de 1 ou 2 anos para ocorrer, período no qual a edificação já está habitada o que causa uma série de transtornos. Principais defeitos que podem ocorrer na produção e na aplicação da cal hidratada NA PRODUÇÃO:  Queima mal conduzida - inadequação do ciclo de queima (temperatura e duração) e do tamanho dos fragmentos de calcário introduzidos no forno. Sendo excessiva a temperatura, pode-se queimar o material, com a consequente perda de seu poder aglomerante. Sendo insuficiente, ou os fragmentos são muito grandes, ocorre a dissociação parcial dos carbonatos, permanecendo, material inerte, ou seja, sem poder aglomerante.

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

 Hidratação mal conduzida - Permanência de óxidos não hidratados ou na "queima" do material (excessiva elevação da temperatura. Provocada pela geração de calor na reação de extinção).

NA APLICAÇÃO:  Preparo da argamassa - Presença de óxidos não hidratados na cal hidratada que podem ocasionar expansão e descolamento da argamassa. Como medida preventiva convém deixar a argamassa “descansando” oferecendo assim a oportunidade adicional para a hidratação dos óxidos eventualmente presentes, antes da utilização da mesma.  Impermeabilização precoce - O endurecimento da cal hidratada é lento e necessita de CO2 do ar para realizar-se. A impermeabilização precoce das argamassas de cal hidratada (com tinta “látex”, por exemplo), impede a continuidade da reação de endurecimento, comprometendo a aderência com a alvenaria. APLICAÇÕES Argamassas: A cal tem sua aplicação mais consagrada na confecção de argamassas de assentamento e revestimento, onde o seu emprego torna-se imprescindível trazendo os seguintes benefícios: Trabalhabilidade (consistência, plasticidade e coesão). Capacidade de retenção de água; Aderência aos blocos de maneira a promover as interfaces da alvenaria de suficiente capacidade resistente frente aos esforços de cisalhamento é de tração; Ser durável e não afetar a durabilidade de outros materiais e da construção como um todo; Possibilitara diminuição da retração gerando menor variação dimensional, além de carbonatar mais lentamente ao longo do tempo, evitando eventuais fissuras ocorridas no endurecimento da argamassa mista.

Tinta à base de cal (caiação): Suspensão leite de cal preparada a partir de cal virgem ou hidratada. A composição é melhorada pelo emprego de adições, agentes aglutinantes, óleos Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

naturais, como o de linhaça, fixadores e corantes compatíveis com a cal. É de baixo custo. Não é indicada somente para aplicação sobre superfícies lisas, como gesso, madeira, metais ou repintura sobre outras superfícies pintadas. É indicada sobre superfícies rugosas onde a camada de pintura adere por ancoragem. A durabilidade da caiação é sensivelmente reduzida em zonas industriais onde predomina a chuva ácida, que dissolve a camada de pintura constituída de carbonatos de cálcio e de magnésio. A estas tintas alcalinas de alta alvura, podemos ainda atribuir propriedades fungicidas e bactericidas que favorecem a saúde e o conforto dos usuários das edificações.

Bloco sílico-calcário: São fabricados com cal e agregados finos quartzosos e pequenas dosagens de cimento, moldados por pressão e compactação e submetidos à hidratação em autoclave (T entre 150°C e 200°C ). Tem a vantagem de dispensar chapisco e emboço no revestimento, não é preciso regularizar a parede, e sendo um material bem pouco poroso e bastante nivelado, pode ficar aparente ou receber uma fina camada de revestimento. Isso significa economia de mão de obra e material de acabamento. Há modelos com furos de diferentes formatos para a passagem dos eletrodutos. Como desvantagem, apresenta a necessidade de uma tecnologia construtiva mais complexa e específica, pois apresenta elevada retração na secagem. São bastante utilizados na Europa, no Brasil, há poucos fornecedores.

Blocos silico-calcário

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

Referências Bibliográficas:

ISAIA, G. C.Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. Vol. 1. São Paulo: IBRACON, 2007. Páginas 695 a 724. BAUER, L. A. F. Materiais de construção. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. Volume 1, páginas 16a 22. Rago, F., Cincotto, M. A. Influência do tipo de cal hidratada na reologia das pastas, 1999. Site do Núcleo de Apoio Pedagógicoà Educação a distancia da UFRGS, disponível em . . Site da Associação Brasileira de .

Produtores

de

Cal,

disponível

NBR 6453 -Cal virgem para construção civil –Requisitos. NBR 7175 -Cal hidratada para argamassas–Requisito

Obs.: Material de apoio complementar, não substitui a bibliografia básica.

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