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LigantesMateriais de C M t i i d Construo I t

Universidade Fernando Pessoa i id d dJoo Guerra e outros 2010-2011

Materiais de Construo ILigantes

O que so Ligantes?Ligantes so corpos que tm capacidade de aderira outros sendo empregues na construo para ligar outros, ou aglomerar materiais, geralmente ptreos, recobrilos com reboco ou para formar pastas mais ou menos plsticas, plsticas chamadas argamassas e betes o que betes, permitem ser moldadas, adquirindo, depois de endurecidas, o estado slido.

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ClassificaoClassificao dos Ligantes

Areos ou no hidrulicosEndurecem apenas ao ar, originando argamassas no resistentes gua. ss s gua

HidrulicosEndurecem adquirindo forma ptrea, tanto ao ar como em gua

HidrocarbonadosSo lquidos, mais ou menos viscosos, que endurecem por esfriamento ou evaporao dos seus dissolventes

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Ligantes e as suas aplicaes Li liAreos ou no hidrulicosRevestimento e decorao de interiores (em zonas secas ou, quando hmidas, em cotas acima da presena de gua em estado lquido).

Hidrulicos

Toda a Construo Civil em geral, desde argamassas a betes, passando colas e betonilhas.

Hidrocarbonados

Pavimentao de vias de comunicao. Impermeabilizaes.

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Ligantes Areos (no hidrulicos )

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Ligante areo um material inorgnico, Li t t i li i modo que misturado com a gua forma uma pasta que ganha presa e endurece t h d (apenas ao ar), por reaces e processo de hidratao hid t e que, depois de endurecida, d i d d id no conserva a sua capacidade resistente e estabilidade debaixo d t bilid d d b i de gua, mas apenas ao ar.

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Ligantes Areos (no hid li ( hidrulicos ) Gesso

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Gesso (identificao)Termo genrico de uma famlia de aglomerantes simples. simples Ligante areo bastante conhecido e largamente utilizado na antiguidade, sobretudo nos pases de clima seco. Mais recentemente, ingrediente para rebocos interiores inte io es de tectos e pa edes paredes.

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Gesso (origem)Encontra-se na natureza, nos terrenos sedimentares, sob duas formas: cristalizado anidro, chamado anidrite (SO4Ca) e sulfato de clcio hidratado com duas molculas de gua (SO4Ca, 2H2O), denominado de pedra de gesso gesso. Resulta da desidratao parcial ou total da pedra de gesso SO4Ca + 2H2O. Depois de pulverizado e amassado com gua recupera a gua, cristalizao, endurecendo.

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Gesso (fases de fabrico)Entre 150C e 180C d-se uma desidratao parcial, dando origem ao sulfato de clcio semi-hidratado SO4Ca + 1/2H2O. Entre 180C e 250C, originando a anidrite - SO4Ca, esta chamada anidrite solvel e tem a caracterstica de ter presa rpida. rpida Entre 400C e 600C forma-se uma anidrite que no tem reaco com a gua inerte. gua, inerte S entre 900C e 1200C que se forma o gesso hidrulico, que uma anidrite de presa lenta.

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Gesso (caractersticas fsicas)P branco. Elevada finura. Densidade aparente varia de 0,70 a 1,00 g diminuindo com o grau de finura. Densidade absoluta de cerca de 2,7.

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Gesso ( G (reaces/efeitos, comum / f i aos ligantes hidrulicos)Presa - Processo de cristalizao, por hidratao do ligante, em que a mistura deste com a gua, leva perda da sua pastosidade comeando a endurecer. O incio da presa corresponde formao do 1. cristal. p p Endurecimento Quando se inicia o efeito de presa, a mistura comea a formar um produto cada vez mais i t f d t d i difcil de se deformar atingindo, ao fim de determinado tempo, a impossibilidade de adquirir qualquer deformao sem prejuzo das suas ligaes permanentes e naturais.

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Gesso (caractersticas - dependncias)Temperatura e tempo de calcinao. Finura. Quantidade de gua da amassadura. Presena de impurezas ou aditivos aditivos.

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Gesso (propriedades)Adere muito bem ao tijolo, pedra e ferro. Adere mal s superfcies de madeira. Baixa resistncia mecnica. Sensibilidade gua no estado lquido. Bom f ncionamento com vapor de gua (como todos os funcionamento apo g a ligantes areos, em geral).

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Gesso (propriedades)Excelentes propriedades de isolamento trmico, acstico e impermeabilidade ao ar. A sua condutabilidade trmica muito fraca (0,40 cal/h/cm/C/cm), p / / / / ), portanto, sendo bom isolante. , Absoro de humidade, em vapor, no ambiente. Considervel resistncia ao fogo, porque no caso de incndio muitas calorias so dispendidas na desidratao do gesso.

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Gesso (aplicaes)Revestimentos e decoraes interiores, com excelentes comportamento higro-trmico, acstico, resistncia ao fogo, fogo baixa retraco/fissurao quando aditivado boa aditivado, trabalhabilidade; No N aconselhvel a sua aplicao em exteriores, devido lh l li t i d id gua dissolver o gesso, apodrecendo-o. Rebocos, fabricao de ornamentos, molduras, painis para paredes, forros, etc., sempre produtos de fino acabamento.

Materiais de Construo I

Gesso ( li ) G (aplicaes)Segurana contra incndios Tem baixa condutibilidade trmica o que evita a transmisso de calor da face afectada outra; Contm alguma humidade livre em maior ou menor proporo ao qual consome determinada energia calorfica para se evaporar; N sua prpria constituio molecular contm 2 molculas de gua as quais para se Na i tit i l l t l l d i libertarem em forma de vapor consome uma importante funo de calor; A transformao do anidrido hidratado consome uma fase importante em energia calorfica. calorfica

Ligantes

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Gesso ( li G (aplicaes mais comuns) i )Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso Gesso etc. para reboco; para estuque; para pr-fabricados; para estafe; cartonado; prensado; para moldagem; para massa de revestimento de projeco; para cermica ou manual; para fabrico hidrulico; para fabricao de tintas; para isolantes trmicos e acsticos; para a fabricao do cimento; para fabricao de adorno; para fabricao de esculturas; para prteses dentarias;

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Ligantes Areos (no hid li ( hidrulicos ) Cal Area

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Cal AreaIdentificaoUm d li U dos ligantes artificiais mais antigos o ligante que resulta da ifi i i i i li l d cozedura da pedra calcria, constituda sobretudo pelo carbonato de clcio, mais abundante na natureza. No entanto, associado ao calcrio pode existir quantidades variveis de argila, podendo argila assim obter os seguintes produtos:

Calcinao da rochaCalcinao d rocha C l i da h calcria pura Se S a rocha contiver 5% h ti de argila

Cal gorda

Cal magra

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Cal AreaCal Area viva e apagadaA cal viva, ou seja oxido de clcio, um produto sobretudo de cor branca muito vido de gua, sendo comercializado em pedra ou em pedra moda, devendo ser mantida em tambores fechados evitando a sua carbonizao carbonizao. A cal viva em presena de gua transforma-se em cal apagada, dando se apagada dando-se um grande aumento de volume chegando a atingir 3 a 3,5 vezes o seu volume primitivo. Tem lugar uma forte reaco exotrmica, com uma grande exotrmica libertao de calor, podendo a mistura entrar em ebulio. A operao de adio de gua cal viva designa-se por viva, designa se extino, dando origem cal apagada ou hidratada.

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Cal AreaCal Area viva (fabrico)Processo d f b i C l Vi P de fabrico Cal VivaCO2

CalcrioCombustvel

900 C1. Ustulao

CaO

Cal Viva (CaO)

2. Decomposio

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Cal AreaCal Area apagada (fabrico)Processo d f b i C l A P de fabrico Cal Apagada ou Hid t d d Hidratada Processo de ExtinoCO2 H2O

CalcrioCalcinao

900 C1. Ustulao

CaO 2. Hidratao

Cal Apagada Ca(OH)2

extino

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Cal AreaProcesso de fabrico

Cal Cal Apagada ou Hid atada o Hidratada.

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Cal AreaProcesso de extinoMtodos de extino

Extino EspontneaAlm de morosa, no um mtodo recomendvel, retendo apenas a humidade e ar, absorvendo tambm CO2

Extino por Asperso Extino por ImersoA cal viva regada com 25 a 50% de gua e coberta por areia. areia A extino no completa

Extino por Fuso

Extino em autoclaves

A cal viva fragmentada e mergulhada em gua

A cal viva lanada em tanques. Este mtodo conduz a produtos de boa qualidade

A extino alcanada completa, sendo um todo ito mtodo muito dispendioso

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Cal AreaRecarbonataoProcesso de Recarbonataogua Preparao e Aplicao da Argamassa Agregados + Cal Apagada

CO2 CO2

CO2

Argamassa

ReCarbonatao

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Cal AreaPropriedades

Plasticidade

Diz-se que a cal plstica quando se espalha facilmente, resultando numa superfcie lisa sob a aco de uma colher de pedreiro pedreiro. A carbonatao do hidrxido, realiza-se com perdas de volume o que conduz ao aparecimento de fissurao em revestimentos Entende-se por rendimento em pasta o valor do volume de cal obtido com uma tonelada de cal viva. Dependendo do rendimento, se este for maior do que 1,82 a cal ser gorda e o contrrio para a cal magra. O endurecimento depende do ar atmosfrico e muito lento e por razes evidentes: as camadas espessas permanecem f id t d frescas no seu interior durante longo tempo.

Retraco

Rendimento

Endurecimento

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Cal AreaAplicaesO estuque (gesso + cal) t ( l) constitui um excelente produto para reboco De modo a no agravar o prazo de concluso frequente a adio cal de g gesso. A conjugao cal j g de gesso, confere mistura uma brevidade de endurecimento e resistncias iniciais razoveis. Estuque

Indstria da cermica, vidro e papel. Tratamento de guas residuais. Agricultura, para corrigir a acidez de solos.

Fins industriais

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Cal AreaCal Hidratada

o produto manufacturado que sofreu em fbrica o d f d f fb i processo de hidratao. Oferece algumas vantagens: a facilidade de manuseio, Of l t f ilid d d i transporte, armazenamento e menor perigosidade. Oferece uma maior facilidade de mistura na elaborao Of i f ilid d d i t l b das argamassas do que a pasta de cal resultante da extino da cal viva.

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Cal AreaAplicaes da Cal Hidratada

Betes fracos, blocos E abobadilhas de betoNa presena de gua a cal reage com a argila dos solos.

A aplicao de cal hidratada traz vantagens g econmicas, como permite uma melhor compactao. Os blocos ou abobadilhas assim produzidas sero de i d id d densidade inferior, alm de terem menor contraco na secagem e uma maior adeso s argamassas. g

Estabilizao de solos argilosos

Os revestimentos de estuques so aplicados sobre uma camada de regularizao, executados com argamassas bastardas e com reduzida dosagem de cimento.

Caiao CaioO acabamento por caiao realizado com leite de cal, que poder ser preparado a partir da cal hidratda.

Estuque

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Cal AreaCal Area e Hidrulica (diferenciao) (dif i )Cal area: Obtm-se, a partir dos calcrios puros carbonato de clcio, com teor de impureza inferior a 5%, ou carbonato de clcio e magnsio magnsio. Cal Hidrulica: Obtm-se a partir dos calcrios margosos, com t teor d argila compreendido entre 5% e 20%. de il did t 20%

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Ligantes Hidrulicos Hid li

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Ligante hidrulico um material g inorgnico, modo que misturado com a gua forma uma p g pasta q que g ganha p presa e endurece (ao ar ou debaixo de gua), por reaces e processo de hidratao e q , p que, depois de endurecida, conserva a sua capacidade resistente e estabilidade p mesmo debaixo de gua.

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Ligantes HidrulicosCal Hidrulica

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Cal HidrulicaDefinio A Cal Hidrulica um ligante hidrulico constitudo, maioritariamente, por silicatos e i d i i i ili aluminatos de clcio e hidrxido de clcio. Obtm-se por cozedura de calcrio argiloso p g (marga), seguida de moagem e adio de sulfato de clcio para regularizao da presa. Famlia de aglomerantes de composio variada, variada com baixa resistncia mecnica. Obtidos pela calcinao de rochas calcrias que, naturalmente ou artificialmente, contenham uma poro aprecivel de argila, artificialmente argila entre 8% e 20%. Endurece sob a gua (ligante hidrulico), embora, pela quantidade de hidrxido de l i que ntm sofra t mbm d clcio q contm, s fr tambm a aco d endurecimento p l de nd r im nt pela carbonatao, proveniente da fixao de CO2 do ar.

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Cal HidrulicaCaractersticas do produto

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Cal HidrulicaProcesso de fabrico

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Cal HidrulicaProcesso de fabricoFixao do xido de clcio

CO2

Calcrio Silicato de clcio

800 900 CCarvo1. Decomposio do carbonato de clcio

1000 C2. Dissociao da argila

SiO2 + CaO

Aluminato de clcio Al2 + CaO Cal Livre (CaO)

Extino

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Cal HidrulicaProcesso de fabrico (Cal Hidrulica Natural )CO2Humidade ou gua

MargaCarvo

800 900 C

Silicatos Reactivos

+ CaO

Cal Hidrulica Natural Ca(OH)2 + C2S

1. Ustulao

2. Hidratao

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Cal HidrulicaProcesso de fabrico (continuao) continuao)gua 4. Carbonatao CO2 CO2Preparao P epa ao e Aplicao da ArgamassaAgregadosCal Hidrulica Natural

CO2

Argamassa

3. Presa Hidrulica

Compresso MPa

28 dias

tempo

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Cal HidrulicaCaractersticasTempo de presa depende do ndice de hidrulico:

Tempo de presa

i=

SiO2 + Al2O3 + F 2O3 Fe CaO + MgO

Varia desde os dois dias (cais eminentemente hidrulicas) e 30 dias (cais fracamente hidrulicas), excluindo as cais limites

Peso Especfico

O peso especfico mdio anda volta dos 2,75 (mais baixo do que o peso especfico do cimento).

Baridade(massa volmica aparente)

A baridade toma valores entre 0,6 e 0,8.

Resistncia Mecnica

As resistncias mecnicas compresso aos 28 dias, conforme o p , tipo de cal hidrulica, variam entre 2/5 e 5/9 MPa.

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Cal HidrulicaClassificao das caisNatureza dos Produtos Cais Areas Cais fracamente hidrulica Cais mediamente hidrulicas Cais propriamente hidrulicas Cais eminentemente hidrulicas cais limites % de argila no calcrio 0,00 - 5,30 5,30 - 8,20 8,20 - 14,80 14,80 - 19,10 19,10 - 21,80 21,80 - 26,70 ndice de hidraulicidade 0,00 - 0,10 0,10 - 0,16 0,16 - 0,31 0,31 - 0,42 0,42 - 0,50 0,50 - 0,65 Tempo de presa em gua s ao ar livre 16 a 30 dias 10 a 15 dias 5 a 9 dias 2 a 4 dias 1 a 12 horas

Nota: As cais limites j so praticamente cimentos. difcil definir claramente uma cal para a distinguir de um cimento. Mas o melhor critrio parece ser baseado em que uma cal necessita sempre de ser extinta depois de cozida, enquanto um cimento nunca .

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Cal HidrulicaVantagens da utilizao em argamassas Fraca propenso para a fissurao e fendilhamento (com grande poder de reteno de gua, opondo-se retraco inicial, que muito inferior dos cimentos); f Considervel aderncia, em geral; Boa impermeabilidade e durabilidade; Menor capilaridade e maior impermeabilizao do suporte; Baixa resistncia compresso (suficiente para argamassas e insuficiente para betes; Grande plasticidade e elevada trabalhabilidade.

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Cal HidrulicaVantagens da utilizao em argamassasArgamassa de elevada fi A d l d finura, capaz d de penetrar nos poros da alvenaria /reboco antigo.

Reboco antigo a

Adjuvantes qumicos que promovam a ancoragem do reboco de reabilitao alvenaria /reboco antigo, mantendo a gua de amassadura durante o tempo necessrio hidratao total total. Tambm usada com vantagem sobre o cimento em rebocos interiores em geral, ainda que misturada com este.

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Cal HidrulicaUtilizaes (sendo correntes as primeiras 4):1. Na fabricao de argamassas de todos os tipos, como nico ligante ou em mistura com outros ligantes hidrulicos ou areos, conferindo-lhes trabalhabilidade e flexibilidade, reduzindo significativamente a retraco das argamassas hidrulicas (enchimento reboco, assentamento e acabamento). Na verdade, a (enchimento, reboco acabamento) verdade cal hidrulica aplicada essencialmente na composio de argamassas bastardas (cimento, cal e areia), nomeadamente, em rebocos de paredes interiores e exteriores. 2. Na fabricao de argamassas de reabilitao, como nico ligante, em execuo de rebocos exteriores sobre suportes antigos (avaliao da sua aplicabilidade a cada caso); 3. 3 Blocos de alvenaria e abobadilhas peas e produtos de ligantes hidrulico em geral outros artefactos abobadilhas, geral, de Construo Civil; 4. Pr-fabricao (misturada com cimento); 5. Pavimentos rodovirios (menos); 6. 6 Na substituio do filer nos pavimentos betuminosos; filer 7. Tratamento de solos hmidos e argilosos, na melhoria das caractersticas mecnicas e trabalhabilidade.

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Cal HidrulicaPrecaues (recomendaes SECIL - Martingana): Martingana): Cuidado com trabalhos sob temperaturas muito baixas e em contacto com ambientes agressivos (guas e terrenos). No aplicar argamassas a temperaturas inferiores a 5C e superiores a 30C, evitando a aplicao em situaes de elevada exposio solar e/ou sob ventos fortes. N utilizar argamassas amolentadas (i t d excessiva d gua) ou que tenham No tili l t d (introduo i de ) t h iniciado a sua presa. Evitar a secagem rpida das argamassas, regando o suporte, 1 a 2 horas antes da li l d l fi i aplicao e voltando a regar logo que a argamassa se apresente suficientemente resistente. Repetir a rega 1, 2 e 7 dias depois. O excesso de gua da amassadura prejudicial s caractersticas fsicas do reboco. D Deve ser sempre utilizada a quantidade mnima d gua que permita boa tili d tid d i de it b trabalhabilidade. A gua de amassadura deve estar isenta de quaisquer impurezas (argilas, matria orgnica), devendo de preferncia ser utilizada gua potvel. Uma vez determinado o trao a utilizar para uma argamassa, manter as dosagens constantes e o tempo de amassadura.

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Cal HidrulicaAplicaes menos comuns (SECIL Martingana): Martingana):Tratamento de Solos: A adio d C l Hid li a certos solos argilosos e hmidos permite a sua estabilizao, melhorando a sua di de Cal Hidrulica l il h id i bili lh d resistncia s intempries, pela diminuio do ndice de plasticidade e de uma maior compactao, a qual permite um aumento do CBR (California Bearing Ratio, ndice de compacidade de suporte). A adio d C l Hid li d id ao seu teor de cal livre, reduz a humidade d solo ( d excicante remoo di de Cal Hidrulica, devido d l li d h id d do l (poder i de humidade), com ele reagindo, aglutinando as suas partculas e constituindo um aglomerado muito mais compacto, que ficar muito mais resistente penetrao das guas pluviais e mais apto a funcionar como base de fundaes. A quantidade de Cal Hidrulica a utilizar deve ser de 0,5 a 5%, sendo 3% o valor tpico, da massa de solo a tratar; Aps i d d d d di lh d i d serem retiradas as pedras de grandes dimenses, espalhar a C l Hid li misturando-a e h Cal Hidrulica, i homogeneizando-a com o solo em tratamento., compactando, seguidamnete, o solo tratado. Substituto do filler: No uso de Cal Hidrulica como substituto do filler, a adio de Cal Hidrulica aos betuminosos provoca uma generalizada melhoria da qualidade nas caractersticas da camada de desgaste, que se traduzem por: - (i) Maior consistncia do betuminoso, devido maior aderncia entre este e os agregados; - (ii) Maior resistncia penetrao das guas, com o consequente abrandamento do fenmeno de envelhecimento M i i t i t d t b d t d f d lh i t acelerado; - (iii) Maior resistncia fissurao.

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Ligantes HidrulicosCimento

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CimentosDefinio Ligante de origem mineral; Principal ligante hidrulico; Constitudo por silicatos e aluminatos de clcio, que se apresentam sob a forma de p; Propriedades altamente favorveis, mesmo nicas a par de aspectos econmicos tambm desejveis; Devido sua natureza hidrulica, quando amassado com hidrulica gua forma uma pasta que faz presa; Endurece e conserva a sua resistncia mecnica e estabilidade mesmo debaixo de gua.

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CimentosMatria Prima O calcrio, formado pelo carbonato de clcio (CaCO3), em que cerca de 56% xido de cal (CaO) e cerca de 44% anidrido carbnico (CO2); A argila, formada por silicatos alumino-hidratados e amorfos procedentes da decomposio dos Feldspatos; Margas, que contm considervel teor em argila.

Materiais de Construo I

Processo de fabrico

Cimentos

Materiais de Construo I

Processo de fabrico

Cimentos

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CimentosEtapas de fabricoAs matrias-primas (calcrios,margas, etc.), aps extraco nas pedreiras so trituradas e passam por uma primeira fase por uma fase de homogeneizao (pr-homo).

PedreiraA

So vrios os combustveis utilizados na indstria cimenteira mas os mais comuns so o carvo e o coque de petrleo. Qualquer destes combustveis necessita de uma moagem preliminar, de modo a permitir a sua injeco e iti i j ignio no interior do forno, assegurando o perfil trmico.

Moagem de Cru M d C

B

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CimentosEtapas de fabricoUtilizam-se vrios combustveis na indstria cimenteira (carvo e o coque de petrleo), que necessitam de uma moagem g preliminar, para permitir uma melhor injeco e ignio no interior do forno, para assegurar e optimizar o perfil trmico. trmico

C

Moagem de CarvoO cru cozido em fornos de tipo e dimenso que variam com a tecnologia de cada fabricante. O processo de cozedura comea a partir do momento em que o cru extrado dos silos de armazenagem e introduzido no sistema de pr-aquecimento, onde circula em contra-corrente com gases de escape resultantes da queima do combustvel s combustvel. reaces ocorridas durante a cozedura, d-se o nome de clinquerizao e ao produto formado, chama-se clinquer.

D Cozedura

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CimentosEtapas de fabricoO cimento resulta de uma moagem fina de vrios componentes, sendo o clinquer o maioritrio. Nessa moagem podem-se utilizar moinhos verticais, com uma, duas ou trs cmaras, e pode f d funcionar em circuito aberto ou i i it b t fechado. Os materiais so modos em propores bem definidas e posteriormente transportado por via p pneumtica ou mecnica e armazenado em silos ou armazns horizontais.

E

Moagem de Cimento M d Ci t

O cimento produzido conduzido para uma mquina de ensacagem, sendo depositado em paletes ou constituindo pacotes plastificados. O cimento expedido na forma de granel transferido directamente do silo onde est armazenado para camies-cisterna, cisternas para transporte ferrovirio ou para navios de transporte de cimento.

F

Ensilagem e Expedio

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Ligantes

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Cimentos

Formao da constituio qumica elementar do cimento

A fabricao do cimento tipo Portland envolve a utilizao de calcrio e argila, e numa etapa posterior, a adio de gesso. Seus componentes principais so CaO, Al2O3, Fe2O3 e SiO2. O calcrio (CaCO3), que geralmente impuro, dada a presena de argilas e carbonato de magnsio, decompe-se a 894C em CaO e CO2. A aco da temperatura sobre os componentes da matria prima promove reaces qumicas que levam matria-prima formao dos componentes principais do clnquer (Silicato triclcico, Silicato biclcico, aluminato triclcico e o aluminoferrato tetraclcico), com uma sucesso que se pode resumir nas seguintes etapas: At aos 100C evapora-se a gua livre. At aos 800C d-se a desidratao da argila e o incio da decomposio do carbonato de clcio, com formao do xido de clcio. Comea, ento, a constituir-se o aluminato monoclcico, o ferrato biclcico, iniciando-se o aparecimento do silicato biclcico. Entre os 800C e os 900C principia a formao do aluminato de clcio. Acima dos 900C ocorre a cristalizao dos produtos amorfos da desidratao da argila, completa-se a descarbonatao do carbonato de clcio, promovendo-se as reaces entre o xido de clcio e os , p componentes da argila. Entre os 900C e os 1100C forma-se o aluminato triclcico e inicia-se a formao do aluminoferrato tetraclcico. Termina a decomposio de todos os carbonatos, atingindo-se o mximo de concentrao em xido de clcio livre. Entre os 1100C e os 1200C a maior parte do aluminato triclcico e aluminoferrato tetraclcico est constituda e o teor de silicato biclcico atinge o mximo. A 1260C principia o aparecimento da fase lquida, constituda pela combinao da parte de xido de clcio com os xidos de alumnio e ferro, a qual promove a constituio do silicato triclcico, a partir do silicato biclcico j formado. Mas parte do silicato biclcico subsiste, pois este no se pode transformar em triclcico, sem que h j ainda algum id d clcio li t i l i haja i d l xido de l i livre. O id d clcio li xido de l i livre nocivo, porque a sua i hidratao se d com expanso, que se torna perigosa para valores elevados. A 1450C atinge-se a mxima percentagem de silicato triclcico (componente do clinquer que mais contribui para a sua resistncia), estando concluda a formao do clinquer.

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CimentosComposto p (Alite) Composio p Abr. C3S % 45-75/ 50-70 Silicato Triclcico (CaO)3 SiO2 Silicato Biclcico (CaO)2 SiO2 ou Diclcico (Belite) Aluminato Triclcico (Aluminato) (CaO)3 Al2O3 C3A 0-13/ 0-17 C2S 7-35/ 15-25

Clnquer e a composio base do cimento Funes/comportamento p Responsvel pela maioria das propriedades mecnicas apresentadas pelos materiais base de cimento, especialmente nos estgios iniciais de hidratao, apesar de a sua hidratao prolongar-se ao longo dos anos, sendo elevado ele ado o calor desprendido. Moderada resistncia qumica. desprendido q mica Processo de hidratao muito mais lento que o do silicato triclcico, embora suas caractersticas mecnicas e de durabilidade sejam equivalentes, aps completa hidratao. Resistncia mecnica a longo prazo. Superior prazo resistncia qumica. Baixo calor de hidratao.

O Silicatos so os constituintes mais importantes do cimento Portland por serem os responsveis respons eis pela resistncia mecnica da pasta cimentcia.

o composto que mais rapidamente se hidrata e que liberta a maior quantidade de calor. A sua presena no clnquer unicamente devido necessidade de obteno de lquido na temperatura mxima do forno de transformao (1400-1450 C), facilitando a (1400 1450 formao das fases desejadas para os silicatos dado a resistncia do cimento ser dada por estes. Para alm deste benefcio, os seus efeitos sobre as propriedades do cimento so, na maioria, indesejveis, uma vez que possui: (i) Fracas resistncias mecnicas; (ii) Alto calor de hidratao; (iii) Muito fraca resistncia qumica. Oferece uma maior insensibilidade qumica, nomeadamente em cimentos resistentes aos sulfatos. Concede alguma resistncia mecnica a longo prazo, mas que no contabilizada para efeitos das propriedades do cimento. Baixa resistncia mecnica. Elevada resistncia qumica. Baixo calor de hidratao,

Aluminoferrato/ (CaO)4 Ferroaluminato / /Tetraclcico (Ferrite) Cal Livre CaO Al2O3Fe2O3

C4AF

0-18/ 5-15

CaO

0.5 1.5

Baixa resistncia mecnica e alta expansibilidade.

Materiais de Construo ILigantes

Cimentos

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CimentosClnquer q O Clnquer o principal item na composio de cimentos Portland, sendo a fonte de silicato triclcico (CaO)3SiO2 e silicato diclcico (CaO)2SiO2. Estes compostos trazem acentuada caracterstica de ligante hidrulico e esto directamente relacionados com a resistncia mecnica do material aps a hidratao. p A produo do clnquer o ncleo do processo de fabricao de cimento, sendo a etapa mais complexa e crtica em termos de qualidade e custo. As matrias-primas primas so abundantemente encontradas em jazidas de diversas p partes do p planeta, sendo de 80% a 95% de calcrio, 5% a 20% de argila e pequenas quantidades de minrio de ferro. , , g p q q Aluminato triclcico (C3A) est associada a trs efeitos importantes que podem reduzir a durabilidade do beto: Libertao de calor, que pode causar espontneo sobreaquecimento em grandes massas de concreto. Contudo, se os nveis de aluminato triclcico forem reduzidos, pode-se controlar este efeito; Aumenta a sensibilidade ao ataque de sulfatos, que sendo uma reaco expansiva, pode prejudicar o beto endurecido. O isso de escria de alumnio contribui para diminuir os seus efeitos, podendo ser adicionada na composio do beto; Expanso da massa cimentcia no processo de arrefecimento, por atraso na decomposio deste composto. Ferro aluminato tetraclcico (C4AF) O ataque por sulfatos, e expanso associada, principalmente caracterizado pela reaco entre o io sulfato, vindo da soluo agressiva, com os compostos hidratados de aluminato triclcico (C3A) e o ferro aluminato tetraclcico (C4AF) do cimento.

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CimentosTipos bsicos de cimento Tipo I: Cimentos Portland comuns que constituem o produto usual para construes de beto. Tipo II: Cimentos Portland com baixo calor de endurecimento e resistentes ao sulfato, onde necessita pequeno calor d h d lf d l de hidratao. Tipo III: Cimento de alta resistncia inicial, tem a razo cal/slica aumentada e granulometria mais fina, isso provoca um endurecimento mais rpido. Tipo IV: Cimentos Portland de baixo calor de hidratao, com percentagem menor de C3S e de aluminato tricalcio (C3A), o que diminui o desprendimento de l d calor. Tipo V: cimentos Portland resistentes aos sulfatos so os que, pela sua composio ou processamento, resistem melhor aos sulfatos que os outros quatro tipos. O tipo V adoptado quando se precisa de uma grande resistncia aos sulfatos.

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Cimentos

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CimentosTipos de cimentos fabricados em Portugal

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CimentosClasses de resistncia e requisitos fsicos dos cimentos

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CimentosValores mdios dos parmetros de maior relevo do cimento, para a Indstria de Argamassas Industriais

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CimentosA Norma Europeia EN 197-1 foi elaborada pelo Comit Europeu de Normalizao e aprovada em Junho de 2000. Tem como objectivo definir e apresentar as especificaes dos cimentos correntes, os seus constituintes e composio e os critrios de conformidade. Os cimentos correntes passaram a estar organizados em 5 tipos principais, estando definidos 27 tipos de cimento distintos e seis classes de resistncia.

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CimentosCaractersticas bsicasQumicas - Sulfatos (SO3) < 4,0% (para todos os cimentos) - Cloretos (CI) < 0,1% (para todos os cimentos) Fsicas - Incio de presa (minutos) > 45, 60 e 75 (valor para R52.5, R42.5 e R32.5 MPa) - Expansibilidade (mm) < 10 (para todos os cimentos) - Resduo insolvel (R.I) < 5,0% - Perda ao fogo (P.F) < 5 0% (P F) 5,0% - Densidade > 2.7 Constituintes base do cimento Portland (em geral) - Clnquer 95% (excepto cimentos designados de Portland de calcrio) - Constituintes adicionais minoritrios < 5% d - Sulfato de clcio regulador de presa Constituintes base do cimento Portland de Calcrio - 80% < Clnquer < 94% (R42.5 MPa) e 65% < Clnquer < 79% (R32.5 MPa) - 6% < Calcrio < 20% (R42.5 MPa) e 21% < Clnquer < 35% (R32.5 MPa) - Sulfato de clcio regulador de presa

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CimentosResistncia comp esso (po idade) ficha tcnica da Cimpo . compresso por idade) Cimpor. Cimpor

No beto (resistncia compresso - valores correntes): - 07 dias: 15 a 30 MPa (C20/25 e C30/37) - 28 dias: 28 a 40 MPa (C20/25 e C30/37)

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CimentosCaractersticas particulares Cimento Portland:- Desenvolvimento rpido (ou muito rpido) das resistncias mecnicas; - Elevadas resistncias a todas as idades.

Cimento Portland de Calcrio:R42,4 MPa e Lento no R32,5 MPa); - Elevadas resistncias a todas as idades; - Grande leque de utilizaes e bom comportamento mesmo em meios moderadamente agressivos; d d - Trabalhabilidade elevada (e baixa relao g./cim. no R32.5MPa).

- Desenvolvimento varivel das resistncias mecnicas (rpido no

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CimentosAplicaesBetes e seus derivados (para todas as classes de resistncia); Argamassas de todos os tipos (enchimento, reboco, assentamento e acabamento); ); Pr-fabricao (incluindo beto pr-esforado); Blocos de alvenaria e abobadilhas de cofragem; Artefactos; Pavimentos rodovirios (camadas de desgaste para pavimentos fortemente solicitados); Na substituio do filer dos betuminosos. No tratamento de solos hmidos e argilosos; Cuidado com (i) trabalhos sob temperaturas muito baixas embora tempo frio no seja condicionante, > 5C ; (ii) em contacto com ambientes agressivos condicionante (guas e terrenos); (iii) betonagem em grandes massas; (iv) argamassas de uso geral

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CimentosEfeito da g a na resistncia mecnica gua esistncia

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CimentosCimentos (mais comuns)Cimento de Cinzas Volantes Cimento Natural

Tipos de Cimento Cimento de Escrias

Cimento Portland

Cimento Pozolnico Cimento expansivo

Cimento Aluminoso

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CimentosCimento Portland (normal) Produto obtido pela pulverizao de clinquer, constitudo essencialmente por silicatos hidrulicos de clcio e uma certa poro de sulfato de clcio natural; p ; Ligante hidrulico mais importante, empregue normalmente nas confeces de beto e argamassas; Desenvolvimento rpido das resistncias mecnicas; D l i t id d i t i i Elevadas resistncias em todas as idades; A temperaturas baixas (5C) a presa/endurecimento pra (5 C) (possibilidade de adies at -10C, mas com problemas); Reage mal a guas agressivas (cidas); Resistncias bsicas de fabrico: 32.5; 42.5 e 52.5 MPa.

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CimentosCimento de Cinzas VolantesCinzas volantes, ou cinzas de combustvel pulverizadas, a designao dada ao material obtido pela precipitao e ec os ca, ou captao mecnica em filtros a a ob do p a p ec p ao electrosttica, ap ao a os de saco ou dispositivos semelhantes, das poeiras contidas no fumo produzido pela queima de combustvel nas centrais termoelctricas a carvo. A designao de volantes ("que voam") resulta da leveza das partculas, as quais, na ausncia de dispositivos de filtrao, seriam arrastadas pelos gases para a atmosfera como fumo. p , p g p As cinzas volantes so um p mineral fino, em grande parte constitudo por pequenas partculas esfricas com dimenses que variam entre 0.5 m e 100 m, que resulta da fuso e calcinao das impurezas minerais incombustveis contidas no carvo que foi queimado a altas temperaturas e presses; Constituio base de clcio, slica, alumina e ferro; Substituio de elevados volumes de cimento por subprodutos industriais, como o caso das cinzas volantes, poder ser extremamente benfica sob o ponto de vista ecolgico e ambiental; l i bi t l Possibilidade de produzir betes de desempenho melhorado, ou mesmo de elevado desempenho, fabricados com quantidades reduzidas de cimento e recorrendo incorporao de outros materiais, e com uma quantidade de substituio de cimento por cinzas volantes fixa e igual a 60% (em massa). Idntica ou melhor trabalhabilidade, resistncias mecnicas durabilidade.

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CimentosCimento de EscriasA escria de aciaria um subproduto da produo do ao. Este material , deste modo, resultado da agregao de diversos elementos que no interessam estar presentes no material ao; Tem como caractersticas marcantes ser composta de muitos xidos, como CaO e MgO e ser expansvel, devido s reaces qumicas desses xidos. As limitaes li it encontradas no material so basicamente: heterogeneidade; alto teor t d t i l b i t h t id d lt t de cal livre e a ausncia de actividade hidrulica; A escria de aciaria quimicamente parecida com o clnquer Portland, pois contm uma quantidade considervel de silicato diclcico e por vezes silicato triclcico. A substituio parcial do calcrio por escria de aciaria tem como vantagens uma economia de energia devido reduo do calor de formao do clnquer e a diminuio da formao de gases, especialmente o CO2, nocivo atmosfera. atmosfera Produzindo uma escria com pouca cal livre controlando assim a livre, expansibilidade e melhorando a hidraulicidade da escria. O sucesso passa por controlar a quantidade de xidos na escria, com o intuito de diminuir ou at eliminar a expansibilidade do material. Isto necessrio, pois, a expansibilidade impede o uso da escria de aciaria na maioria das aplicaes em engenharia i d d i d i i i i d li h i civil.

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CimentosCimento PozolnicoPozolana, nome derivado da localidade italiana de Pozzuoli, nas imediaes do V i onde encontrada em cinzas vulcnicas i di d Vesvio, d t d i l i conhecidas por cinzas pozolnicas ou pumicite; Embora a designao se tenha alargado a materiais produzidos industrialmente, industrialmente ou derivados de cinzas volantes de processos de queima industrial, na sua origem as pozolanas so rochas de origem vulcnica, constitudos por uma mistura mais ou menos homognea de materiais argilosos, siltes e areias; Devido sua riqueza em silicatos vtreos, as pozolanas so consideradas rochas sedimentares de natureza cida, contendo um elevado teor de slica reactiva (SiO2), capaz de reagir com o xido de clcio (CaO), dando origem a silicatos amorfos de carcter cimentante. A pozolana um dos cimentante componentes do cimento utilizada na preparao de argamassas pozolnicas, misturada com gua e cal hidratada, melhorando as caractersticas dos betes e permitindo a sua utilizao dentro de gua. p g

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CimentosCimento Pozolnico (continuao) Po olnico (contin ao)Deste modo, partindo da Pozolana, possvel criar um cimento de alta resistncia qumica utilizado no fabrico de betes e argamassas sujeitos a ambientes agressivos e em todas as obras com exigncias especificas de durabilidade. tambm o cimento mais adequado para a realizao de estruturas e peas de beto em grande massa, dado ter um calor de hidratao mais baixo que os correntes (Portland).

especialmente indicado e utilizado em (dados SECIL): Fundaes directas e indirectas, tneis, depsitos e outros elementos em indirectas tneis ambiente agressivo (guas ricas em sais prejudiciais); Obras em ambientes martimos; Pavimentos industriais e superfcies sujeitas a ataques qumicos (leos, guas cidas); Betes para pavimentos rodovirios; Obras de beto em grande massa (barragens, encontros, etc.). Cura Cura mais prolongada, exigindo um maior perodo de escoramento das cofragens, prolongada cofragens quando usado em estruturas. No aconselhada a utilizao deste cimento em tempo muito frio.

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CimentosCimento Al minoso AluminosoOs cimentos aluminosos so ligantes hidrulicos, cujo componente principal o aluminato d clcio. Estes cimentos so fabricados a partir i i l l i de l i E i f b i d i de misturas de calcrios com bauxitos ou com alumina, de forma a se obter cimentos com teores de xido de alumnio na faixa de 40% a 80%. Sendo semelhantes aos cimentos Portland, em cuja composio predomina o silicato de clcio, o teor em alumina permite suportar as condies a q que so submetidas as construes refractrias ( (elevadas temperaturas). Por consequncia, devero ser sempre utilizados em mistura com agregados refractrios, para obteno dos betes desta natureza. Tambm possui elevada resistncia qumica, nomeadamente ao ataque dos sulfatos. Basicamente, tem uma aplicao muito limitada em beto estrutural.

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CimentosCimento expansivoO cimento expansivo permite confeccionar caldas com elevada plasticidade, utilizveis na injeco de bainhas de pr-esforo, bem como a reparao de estruturas de beto danificadas. O produto dever encontrar-se pronto a usar e t t d b t d ifi d d t d t t s necessita de adio de gua. Dever possuir: Baixa retraco; Elevadas resistncias mecnicas; Iseno de cloretos, materiais inertes metlicos e outros agentes agressivos susceptveis de corroerem os cabos e os vares de ao pr-esforo; No estado fresco, a calda super-elstica e isenta de exsudao; Facilidade de bombagem; Perfeito preenchimento entre cabos e bainhas em beto pr-esforado; O aumento de volume muito lento pelo que as presses exercidas no so prejudiciais nem para as bainhas nem para as estruturas onde so injectados; Tambm usado em demolies, embora aqui devendo ter expanso mais exuberante e rpida, sendo mais caro que os produtos explosivos (mas no rpida necessita de custos com a licena de utilizao de explosivos, bem como no tem o risco dos explosivos e seus efeitos secundrios).

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Ligantes HidrulicosUtilizaes

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Utilizaes Correntes

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Utilizaes Especiais

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Argamassas

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Ligantes Hidrocarbonados Hid b d

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Ligantes HidrocarbonadosTipologias e aplicaes Conjunto de materiais de base betuminosa betuminosa. Origem quer no petrleo, quer no carvo ou mesmo noutras matrias orgnicas orgnicas. Base como matria-prima para a concepo de outros produtos elaborados e pr fabricados para a pr-fabricados indstria da construo civil.

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Ligantes Hidrocarbonados

Crude - Substncia da qual derivam uma multiplicidade de produtos de aplicao diria.

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Ligantes HidrocarbonadosAplicaes na Construo Civil Revestimentos superficiais de vias de comunicao (camada de desgaste). Impermeabilizao d edifcios e obras pblicas. bl de d f b bl Estabilizao de solos (coerentes e incoerentes). stab ao so os (coe e tes coe e tes) Argamassas e betes betuminosos. Colagem de outros materiais de construo.

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Ligantes HidrocarbonadosPrincipais ligantes hidrocarbonados

Tipo de Ligantes hidrocarbonados

Betumes

Betume asflticoOrigem petrolfera com propriedades aglutinantes caractersticas, slido ou semislido, obtido a partir do petrleo bruto por meio de destilao directa, insuflao ou directa cracking (correntemente designado por asfalto de destilao)

Mistura orgnica complexa de hidrocarbonados pesados, de origem natural ou artificial, solvel em tricloroetileno ( i l il (ou em sulfureto d lf de carbono)

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Ligantes Hid Li Hidrocarbonados b dBruProduto slido, resduo da destilao dos alcatres de hulha.

Betumes asflticosBetume asfltico natural originrio do petrleo/crude. Elevado interesses em vias de comunicao e impermeabilizao.

PicheProduto slido, menos refinado que o bru, resduo da destilao do alcatro.

Betumes Asfaltos Rocha AsflticaMisturas naturais de betume asfltico e material ptreo inerte fino, originrios do petrleo. petrleo Escasso interesse no campo da impermeabilizao, tendo sido substitudo pelos betumes asflticos

AlcatroMateriais lquidos ou semi-slidos ; Constitudos por betume; Deformveis e pastosos; Sensveis temperatura; Menor faixa de utilizao; Quando aquecidos so mais moles ; Quando resfriados so mais duros ; Menor resistncia intemprie.

Rochas calcrias, sedimentares, naturalmente impregnadas de betume. Da sua granulao obtm-se britas e areias asflticas

Betumes na Construo Civil

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Ligantes HidrocarbonadosAplicao de Ligantes Hidrocarbonados na Construo Civil

PavimentosParte da estrada rua ou pista que suporta directamente o estrada, trfego e transmite as respectivas solicitaes infraestrutura: terreno, edifcios, etc.

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Ligantes HidrocarbonadosActualmente, Actualmente as cargas infligidas aos pavimentos so extremamente elevadas, representando para os veculos ligeiros uma presso de 1 kg/cm2 e para os pesados desde 7 a 14 kg/cm2, dependo do tipo de rodado, rodado duplo ou simples. simples

bolbo de presses dissipao de cargas no solo

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Ligantes HidrocarbonadosUma soluo construtiva ideal deve estar preparada para suportar cargas elevadas, trfego intenso e climas rigorosos. rigorosos Claro que deve tambm estar adaptada s condies existentes num determinado pas, pois os aspectos econmicos esto sempre presentes em toda a envolvente. Assim, deve ser obtida uma relao bi-unvoca entre a resistncia que o pavimento apresentar, em funo da caracterizao d todas as condicionantes, e os custos t i de t d di i t t associados.

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Ligantes HidrocarbonadosModificao de BetumesDe forma simplista, podemos referir-nos aos betumes p ,p modificados como sendo semelhantes aos betumes tradicionais, mas melhorados em termos gerais, sendo possvel classificar essa modificao em termos das seguintes propriedades: Susceptibilidade trmica; p ; Capacidade de coeso; Comportamento reolgico; Resistncia ao envelhecimento; Resistncia aco da gua.

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Ligantes HidrocarbonadosProcesso qumico de transformao de betumesProcesso de TransformaoBetume Modificado

Betume Tradicional

Agente Modificante

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Ligantes HidrocarbonadosProcesso qumico de transformao de betumes8Modificao de propriedades

8Betume modificado

8Trocas no sistema coloidal

8Mistura Polmero + Betume

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Ligantes HidrocarbonadosAgentes modificantesA A Polmeros D C B BTermoendurecveis Termoplsticos

C Elastmeros D ElastmerosTermoplsticos

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Ligantes HidrocarbonadosTipo de Polmero Composio e estrutura do betume Razo Polmero / Betume

Factores a ter em conta na escolha do polmero

Polmero

Betume B t modificado adequado

Processo de Fabrico

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LigantesResumo

Materiais de Construo ILIGANTES AREOS (Principais caractersticas) Gesso Realizao de presa d-se com um aumento de volume; Tem presa rpida (ao fim de 10 a 15 minutos comea a ganhar presa); No endurece debaixo de gua; As resistncias mecnicas so bastante variveis e normalmente baixas; Reage com a gua libertando grandes quantidades de calor; Adere bem ao tijolo, pedra e ferro; tijolo Adere mal madeira; No nosso clima no pode ser usado em exteriores (gua dissolve o gesso); Bom material para isolamente trmico, acstico e impermeabilidade ao ar; Muito usado em ornamentaes delicadas de tectos e paredes. Ligante pobre e com pouca aplicao; No endurece debaixo de gua; Endurecimento lento; Presa lenta; Resistncias mecnicas com valores baixos; A resistncia mecnica obtida a muito longo prazo; Usado sob a forma de leitada na caiao dos muros; Cada vez menos utilizada. Aplicada essencialmente na composio de argamassas bastardas; Pouca retraco; Boa trabalhabilidade; Boa durabilidade; Boa impermeabilidade ao ar.

Cal Area

Cal Hidratada

Materiais de Construo ILIGANTES HIDRULICOS (Principais caractersticas)

Cal Hidrulica

Tem presa lenta; Endurece dentro de gua e ao ar atmosfrico; Aproxima-se das caractersticas de um cimento, mas com menor resistncia; Grande plasticidade e elevada trabalhabilidade; F t aderncia; Forte d i Grande poder de reteno de gua, opondo-se retraco inicial; Fraca tendncia para a fissurao e fendilhamento; Boa impermeabilidade e durabilidade. o ligante hidrulico mais importante, empregue normalmente na confeco de betes e argamassas; Desenvolvimento rpido das resistncias mecnicas; ; Elevadas resistncias a todas as idades; A temperaturas negativas o endurecimento pra; Reage mal a guas agressivas. Elevada resistncia inicial; Endurecimento muito rpido; Presa lenta; Resistncias finais so o dobro das do cimento Portland; Elevada resistncia a guas agressivas; Tem forte reaco exotrmica; Tem bastante aplicao quando se pretende que as peas entrem em servio o mais rapidamente possvel.

Cimento Portland

Cimento Aluminoso

Materiais de Construo ILIGANTES HIDRULICOS (continuao) (Principais caractersticas) Baixo calor de hidratao e libertao lenta; Progresso sensvel do endurecimento durante vrios meses; Bom comportamento em ambientes agressivos; Elevada capacidade e impermeabilidade a idades avanadas. Bom comportamento a ambientes agressivos; Comportamento semelhante ao da pozolana; Sensveis a temperaturas baixas; Composio < 50% de escrias cimento Portland; Composio entre 60 a 80% de escrias pozolana; Lentido de reaco; Exigem mais gua; Indicados para trabalhos subterrneos e esgotos; Boa resistncia mecnica. Composio semelhante da pozolana; Baixo calor de hidratao; Alta resistncia qumica; Boa trabalhabilidade; Tem as capacidades da pozolana; Boa resistncia mecnica.

Cimento Pozolnico

Cimento de escrias

Cimento de Cinzas Volantes

Materiais de Construo ILIGANTES HIDROCARBONADOS (Principais caractersticas)

Principal inconveniente o fenmeno de envelhecimento; Apresentam comportamento visco-elstico; Boa impermeabilidade; Evoluem logo que so expostos ao ar e ao calor; Permitem a realizao de revestimentos mais durveis; Os vrios tipos de betumes distinguem-se pelos seus graus de viscosidade; Aumenta a resistncia s fissuras dada a sua elasticidade; p ; Aumenta o ponto de amolecimento; Melhora a resistncia ao desgaste mecnico; Permitem grande conforto, segurana e, at, capacidade de drenagem superficial em pavimentos rodovirios; Como impermeabilizante, a introduo de fibras (em rede/malha ou dispersas) aumenta excepcionalmente a sua resistncia mecnica e durabilidade.