Materiais de Construção - Ibracon - C23

Livro: Materiais de Construo Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Wellington Longuini Repette Universidade Federal de Santa

Catarina

Cimentos especiais de base mineral

Captulo 24


Cimentos especiais diferem dos cimentos portland na fabricao, na composio, nas caractersticas fsicas e qumicas e nas formas de uso, apresentando vantagens ao menos em um destes aspectos: econmico, tecnolgico ou ambiental. Em sua grande maioria, trata-se de cimentos que no tm o clnquer portland como principal ligante. No obstante, alguns cimentos tidos como especiais so produzidos com cimento portland, porm tm caractersticas significativamente distintas dos comumente empregados.

Introduo


Para situaes especficas de uso, relativamente ao cimento portland, os cimentos especiais apresentam uma ou mais das principais caractersticas: maior durabilidade sob condies de elevada

agressividade; desenvolvimento mais acelerado das propriedades

mecnicas; menor custo e maior versatilidade de uso; maior adequao s exigncias de uso.

Introduo


O cimento de aluminato de clcio (CAC) a designao genrica dos cimentos que tm monoaluminato de clcio (CaAl2 O4 ou CA em nomenclatura de cimento) como o principal elemento aglutinante.

Cimento de aluminato de clcio



Quadro 1 Classificao dos cimentos de aluminato de clcio em funo da composio(adaptado de Scrivener e Capmas, 1997)

Composio e classificao



Figura 1 - Espectrogramas de raios X de amostras de CAC anidro (baixo teor de alumina) e pasta hidratada s temperaturas de 5oC e 70oC na idade de 24 horas (a/c=0,4).



Figura 2 - Imagens de SEM do C2 AH8 (A) e C3 AH6 (B) obtidos pela hidratao de cimento de aluminato de clcio (a/c=0,40)



Figura 3 - Projeo de argamassa de revestimento produzida com CAC na recuperao de canal de transporte de esgoto sanitrio (Lafarge, 2001).


Cimento de escria

Cimentos de escria, ou cimentos de escria lcali- ativados, so formulados com escria granulada de alto- forno e um ou mais ativadores qumicos, que aceleram sua hidratao. Os cimentos de escria distinguem-se dos cimentos portland com adio de escria, uma vez que, nestes, o aglutinante o clnquer portland, devendo, por isso, serem chamados de cimentos portland com escria. .


Cimento de escria

Figura 4 - Efeito dos teores de SiO2 e NaO2 nos ativadores na evoluo da resistncia compresso de cimento de escria ativada com silicato de sdio (cura mida) (a) ativador com Na2 O=2,5% e Ca(OH)2 =0%; (b) ativador com Na2 O=5% e Ca(OH)2 =0% (John, 1995).

Cimento escria-silicato de sdio


Cimento de escria

Figura 5 - Evoluo da resistncia compresso de cimentos de escria ativada e de cimento portland de alta resistncia inicial (ARI). Dados: a/c=0,48; Legendas:

2NS=2,5%Na2 O+4,25%SiO2 ; 3NS=3,5%Na2 O+5,95%SiO2 ; 4NS=4,5%Na2 O+7,65%SiO2 ; 5N=5%Na2 O; 5C=5% Ca(OH)2 ; 2CG=2%Ca(OH)2 +6%CaSO4 2H2 O (Melo Neto, 2002).

Cimento escria-silicato de sdio


Cimentos de retrao compensada (cimentos expansivos)

Os cimentos expansivos encontram na compensao da retrao o seu maior emprego, sendo, nesse caso, designados por cimentos de retrao compensada. Dentre os cimentos de retrao compensada, os mais utilizados so os que promovem expanso atravs da formao controlada de etringita. A maior parte dos cimentos expansivos so misturas de cimento portland com quantidades adequadas de clnquer expansivo ou aditivos expansores. Alm do uso no combate retrao, os cimentos produzidos com aditivos expansores so tambm empregados na protenso, chamada de protenso qumica.



Figura 6 - Uso de concreto produzido com cimento de retrao compensada na concretagem de piso com aproximadamente 5000m2, sem juntas, e realizada em um nico dia.

Local: Birmingham, Alabama, 1996 (Blue Circle, 1997).



Figura 7 - Expanso em argamassa sob cura mida a 21oC. A idade inicial de medio 12 horas. NPC cimento portland comum. ACH cimento expansivo produzido com aditivo de base aluminato de clcio hidratado, com teores de 10%, 15% e 20% da massa de cimento portland (substituio). HAC cimento expansivo produzido com cimento de aluminato de

clcio no teor de 20% da massa de cimento portland.


Cimento ultrafino

O cimento ultrafino, tambm chamado de microcimento, composto por partculas de cimento portland e, s vezes, por escria de alto forno, com dimetros de 1/5 a 1/10 do cimento portland convencional. Para esses cimentos, so freqentes finuras Blaine maiores do que 7000 cm2/g, enquanto que nos cimentos portland convencionais essas finuras ficam entre 350 e 500 cm2/g.Surgido na dcada de 70, no Japo, o cimento ultrafino tinha como objetivo inicial substituir os aglutinantes qumicos dos grautes de injeo de estabilizao de solos. Desde ento, encontrou aplicaes diversas na construo civil, com destaque para os revestimentos superficiais de pisos e para a injeo de fissuras em concreto e rochas.


Cimento ultrafino

Figura 8 - Microfotografia obtida em microscpio eletrnico de um cimento ultrafino com Finura Blaine de aproximadamente 9200 cm2/g (Abreu, Mezzalira e Cruz, 2005).


Cimento geopolimrico

O cimento geopolimrico obtido por meio da reao de materiais silico-aluminatos com elementos alcalinos, em ambiente altamente alcalino e a temperaturas prximas da ambiente. O cimento geopolimrico faz parte dos materiais conhecidos como geopolmeros, ou tambm polissialatos. Quimicamente, os geopolmeros resultam da unio cruzada de cadeias polimricas de unidades tetradricas de AlO4- e SiO4- tendo ctions de metais alcalinos como balanceadores de carga. Os principais ctions de metais alcalinos empregados so Na+, K+, Ca2+, Li+ e Cs+. O polmero mineral que resulta da reao, o geopolmero, predominantemente amorfo e tem elevada compacidade.


Cimento geopolimrico

Figura 9 - Micrografias (MEV) (a) da pasta de cimento portland CPIIE-32 aos 28 dias de idade, mostrando os cristais pseudohexagonais de Ca(OH)2 e fibrilas de C-S-H tipo (I) e (b) da pasta

de cimento geopolimrico PSS, aos 7 dias de idade, mostrando sua estrutura massiva e monofsica (Silva et al., 2005).


Cimento esfrico

O cimento esfrico foi inventado no Japo, na dcada de 90, pelo grupo do Prof. Tanaka, da Universidade de Tquio. Ainda hoje sua produo limitada, porm recentes pesquisas demonstram as vantagens sobre o cimento Portland comum, principalmente quanto maior fluidez para um mesmo consumo de gua e aditivo superplastificante e menor taxa de evoluo de calor durante a hidratao.


Cimento esfrico

Figura 10 - Microfotografias do cimento esfrico (Tanaka, Koishi e Shinohara, 2002).


Cimento natural

O nome cimento natural designa um cimento produzido por calcinao, em forno, de rocha calcria com elevado teor de argila, de 35% a 60% em massa. A designao empregada nos Estados Unidos e no Canad, desde meados do sculo 18. O nome deriva do fato de que era produzido a partir de uma rocha natural que continha propores adequadas de cal e argila. Na Europa, o mesmo cimento era chamado de Cimento Romano, apesar de no ser produzido pela mistura de pozolanas naturais com cal, como ocorreu desde 300 a.C. at o declnio do Imprio Romano.


Cimentos de magnsio

Cimentos de magnsio so obtidos pela reao de xido de magnsio com sais de magnsio ou fosfatos solveis. Esses cimentos apresentam diversas vantagens sobre o cimento Portland, principalmente maior resistncia abraso, rpido ganho de resistncia mecnica e elevada aderncia a materiais orgnicos e inorgnicos. So empregados em materiais de reparo e proteo superficial. Os mais importantes so: Cimento de oxicloreto de magnsio ou cimento Sorel Cimento de oxisulfato de magnsio Cimento de fosfato de magnsio


Cimento de belita (cimento de baixa energia)

A diminuio do consumo de energia e da emisso de CO2 na fabricao do cimento Portland tem sido uma busca constante de pesquisadores e da indstria. Nesse contexto, ressurge a alternativa de produo de cimento Portland contendo mais quantidade e mais fases de belite (C2 S). Esto sendo desenvolvidas pesquisas no sentido de empregar rochas calcrias de menor pureza e de reduzir ou eliminar a formao de alita (C3 S). O principal impacto ao cimento hidratado seria o desenvolvimento mais lento da resistncia, alm da pega mais rpida.


Cimento de pega rpida

Cimentos de pega rpida tm por objetivo produzir materiais que desenvolvam pega rapidamente, preferencialmente com ganho rpido de resistncia que satisfaam as exigncias de sua aplicao. Seu uso diverso, podendo ser empregado em reparos de reas que necessitam de liberao rpida para uso, em operaes de vedao e tamponamento de vazamentos de gua ou outros lquidos e em reforos emergenciais como podem ocorrer em tneis e em elementos de conteno.


ABREU, J. V.; MEZZALIRA, F. A; CRUZ, L. O. M. Brazilian special cements for shotcrete and injections in underground constructions. In: So Paulo 2005 Waterproofing. Disponvel em: www.ita-aites.org/cms/1548.html. Acesso em: 19 dez. 2006. 11 p.

BLUE CIRCLE Type K Cement (Catlogo Informativo), Blue Circle Cement. USA, 1997. 4 p. JOHN, V. M. Cimentos de escria ativada com silicatos de sdio. So Paulo: USP, 1995. 200 p. Tese (Doutorado em Engenharia de Construo Civil e Urbana), Escola

Politcnica da Universidade de So Paulo, So Paulo,1995. LAFARGE - Lafarge Calcium Aluminates. Trunk lines and piping system rehabilitation.

(Catlogo Informativo). Reference Sheet US 04/01. 2001. 6 p. MELO NETO, A. A. Estudo da retrao em argamassa com cimento de escria ativada.

So Paulo: USP, 2002. 161 p. Dissertao (Mestrado em Engenharia de Construo Civil e Urbana), Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, So Paulo, 2002.

SCRIVENER, K.; CAPMAS, A. Calcium Aluminate Cements. In: HEWLET, P. C. (Ed.). Leas Chemistry of Cement and Concrete, 4th ed. (Paperback Edition). London: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004. p. 713-782.

SILVA, F. J. da et al. Cimentos Geopolimricos. Disponvel em: www.materia.coppe.ufrj.br/mirror/sarra/artigos/artigo10055/index.html. Acesso em: 19 jan. 2007.

TANAKA, I.; KOISHI, M.; SHINOHARA, K. A study on the process for formation of spherical cement through an examination of the changes of powder properties and electrical charges of the cement and its constituent materials during surface modification. Cement and Concrete Research, v. 32, n. 1, p. 57-64, 2002.

Referncias bibliogrficas

Cimentos especiais de base mineralIntroduoIntroduoCimento de aluminato de clcio Cimento de aluminato de clcioCimento de aluminato de clcioCimento de aluminato de clcioCimento de aluminato de clcioCimento de escria Cimento de escria Cimento de escria Cimentos de retrao compensada (cimentos expansivos) Cimentos de retrao compensada (cimentos expansivos)Cimentos de retrao compensada (cimentos expansivos)Cimento ultrafino Cimento ultrafinoCimento geopolimrico Cimento geopolimricoCimento esfrico Cimento esfricoCimento natural Cimentos de magnsio Cimento de belita (cimento de baixa energia) Cimento de pega rpidaCimento de pega rpidaReferncias bibliogrficas

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