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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento

Presa

Difícil de determinar o instante em que se dá a passagem do

estado líquido ao estado sólido

+ comum e eficazaparelho de Vicat

NP EN 196-3 (1990)

Mede a resistência da pasta de cimento àpenetração de 1 agulha com 1mm2 de secçãosob a acção de 1 peso de 300g

Métodos de definição do início de presa:• condutibilidade eléctrica• viscosidade• desenvolvimento de calor, etc.

Início – tempo decorridoentre a amassadura e a perda de plasticidadeTempos de presa

Fim – tempo necessáriopara a pasta adquirir a firmeza suficiente para resistir a uma certa pressão

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento Presa

1º passo – fabrico da pasta normal(de consistência normalizada)

Quandoentra na pasta até 6±1mm da base

2º passo – definição do início de presa

3º passo – definição do fim de presa

Ensaio de VICAT

Quandoentra na pasta até 4±1mm da base

Quandoentra na pasta < 0,5 mm

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento Presa

Tempo de início de presa de acordo com a classe de resistência do betão

FALSA PRESA

Rigidificação prematura da amassadura alguns mns após o fabricoPlasticidade restabelecida por reamassadura, sem perdas de resistência

Originada pela desidratação do gesso durante a moagem

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento

A evitar pode causardestruição do material

o Matéria prima com + CaO do que o necessárioo Queima / arrefecimento insatisfatórios

Expansibilidade

Pode ser causada por hidratação retardada ou lenta de:• óxido de cálcio livre• óxido de magnésio• sulfato de cálcio

Hidratação posterior mto lentaCom expansões (extinção da cal livre)

Manifestação da expansibilidade devida ao CaO livre• Meses ou anos depois do fabrico

CaO em excesso → livre

Ensaio acelerado

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento Expansibilidade

Ensaio acelerado

2º passo – preencher com pasta normal(2 equipamentos)

1º passo – fabrico da pasta normal

3º passo – ao fim de 24h a 20 ± 1ºCmedir o afastamento entre agulhas (e1)

4º passo – aumentar T até 100ºC (1h)manter T 100ºC (3 horas)

5º passo – medir o afastamentoentre agulhas (e2)

e2 - e1 = EXPANSIBILIDADE

< 10mm → aceitável

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento Expansibilidade

Óxido de magnésio Reactivo apenas sob a forma cristalina de periclase

Periclase ← cristalização da fase líquida(a evitar)

Portugal e EuropaNão é problema devido àsCaracterísticas da matéria prima

Periclase combina-se com a água de modo semelhante ao CaO

Essencial para evitar a presa instantânea causadapela hidratação do C3A

Sulfato de cálcio

em excessoorigina sulfaluminato de cálcio expansivo(a evitar)

Teor máximo de SO3 — 3,5 e 4% (dependendo do tipo de cimento)— 4 e 4,5% (cimentos brancos)

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento

Resíduo insolúvel

Parte do cimento insolúvel a quente e, em determinadas condições, em HCl

Cimentos bem cozidos% resíduo insolúvel < 1%

EXIGIDOCimentos Tipo I e III % resíduo insolúvel < 5%

Perda ao fogo É a perda de massa do cimento a 1000ºC

Mostra o grau de carbonatação e hidratação, por exposição atmosférica do CaO e do MgO livres

Cimento bem cozido e bem conservadoPerda ao fogo 3-4%

EXIGIDOCimentos Tipo I e III % resíduo insolúvel < 5%(por causa da adição de filer calcário)

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Propriedades físicas e mecânicas do cimento

Alteram:- a presa do cimento- a velocidade de endurecimento

Oxidação das armaduras- diminuição da secção- expansões

Cloretos

Não são perigosos para o betão simples

diminuição da secção

São perigosos para o betão armado e o pré-esforçado

expansões

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS CloretosPropriedades físicas e mecânicas do cimento

Aumento de volume ⇒ rompimento do revestimento ⇒ aceleração da corrosão

fendilhação descamação

delaminação efeito nos cantos

EXIGIDOTeor em cloretos no cimento < 0,1%Teor em cloretos agregados + outros constituintes

< 1% - betão simples< 0,4% – betão armado< 0,2% - betão pré-esforçado

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

MODIFICAÇÕES NA COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND - ADIÇÕES

OBJECTIVO ⇒ obter um cimento com uma propriedade + pronunciada do que outras para satisfazer exigências de construção

ALTERAÇÕES QUE PODEM SER LEVADAS A CABO

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

C3A é indesejável porque:

Além disto:

A redução do teor em C3A do cimento permite fabricar ocimento resistente aos sulfatos

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

cimento resistente aos sulfatos

⇓

Difícil de fabricar porque:

• difícil obter matérias-primas com pouca alumina• cozedura do cimento difícil • endurecimento do cimento difícil

Não utilizar em ÁGUA DO MAR

PorqueC3A do cimento fixa os cloretos atrasando a corrosão das armaduras

C3A em quantidades limitadas pode ser desvantajoso

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

Ca(OH)2 livre é indesejável porquesoluções sobressaturadas de Ca(OH)2 são o meio necessário para :

C3S indesejável também porqueHidratação ⇒ grande desenvolvimento de calor

A redução do teor em C3A e do teor em C3S do cimento permite fabricarCimentos de baixo calor de hidratação

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

Cimentos de baixo calor de hidratação

Interior do betão em massaAumento de temperatura

Motivado pelo calor de hidratação do cimento + Baixa condutibilidade

térmica do betão ⇒

em 7 dias libertam < 60 cal/gr

% C3A + % C3S ≈ 30% << cimento Portland

FISSURAÇÃO

Matéria-prima sem ferro suficiente para a formação da fase férrica

Juntar ferro à matéria-prima para:• baixar % C3A• obter aluminoferrato de cálcio e ferrato de cálcio

% C3S < ⇒ % C2S >∴

% C3S + % C2S ≈ 70-80%

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

Cimentos de baixo calor de hidratação

prEN 193-3

cimento de moderado calor de hidratação (MH) (< 320 J/g, 7dias)cimento de baixo calor de hidratação (LH) (< 270 J/g, 7dias)cimento de muito baixo calor de hidratação (VLH) (< 220 J/g, 7dias)

< % C3A + % C3S ⇒ desenvolvimento + lento da resistência

Resistência a longo prazo mantém-se se S ≥ 320 m2/kg

Resistência aos 2 dias ≈ à dos 7 ou mesmo 28 dias do cimento normal

Cimento de elevada resistência inicial

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

Cimento de elevada resistência inicial

composição química adequada (> C3S)preparação + cuidada da matéria-prima (cru + fino)> grau de cozedura (permanência + longa no forno, temperatura + elevada)moendo o clinquer + finamente (esta medida é muitas vezes suficiente)

Obtém-se por meio de:

< fluência do que os cimentos normais ⇒⇒ > susceptibilidade à fissuração, > calor de hidratação

Óxido de ferro → único componente do cimento responsável pela cor deste

Todos os outros componentes são brancos

% Fe2O3 < 0,2 % ⇒ cimentos brancos

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

Alteração das propriedades do cimento Portlandpor alteração das proporções dos componentes

Tem muitas limitações

todos os componentes têm de estar presentesalteração de 1 tem vantagens num aspecto, mas desvantagens noutros

EXEMPLOS diminuição do calor de hidratação ⇒ < resistência, por vezes irrecuperável, ou ⇒

tensões de rotura mto baixas para as exigências construtivas iniciais

etringite pode formar-se sem intervenção do aluminato do cimento Portland, ex. agregado com alumina reactiva e ião sulfato em contacto com ela em meio saturado de Ca(OH)2

Elevada % de Ca(OH)2 para manter a estabilidade dos principais componenetes hidratados

> Desvantagem do cimento Portland para resistir a certas agressões químicas

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS Modificações na composição do cimento Portland -adições

pozolanaescória de alto-fornosílica de fumocinza de casca de arrozxisto cozido, etc.

ADIÇÕES

Permitem alterações + importantes das propriedades do cimento Portlanddo que as conseguidas através de alterações da composição química

Adição – material inorgânico, com finura material inorgânico, com finura ≤≤ àà do cimento,do cimento,adicionado ao betadicionado ao betãão na amassadura para melhorar certas propriedadeso na amassadura para melhorar certas propriedadesou para adquirir propriedades especiaisou para adquirir propriedades especiais

Tipos de adições