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ConcretoProf . MSc. Júlio Lucena

O que é o concreto?É um material de construção heterogêneo

resultante da mistura de um aglomerante hidráulico com materiais inertes e água.

O aglomerante usualmente empregado é o cimento Portland.

O que é o concreto?Os materiais inertes são denominados de

agregados, que por sua vez são classificados em agregados graúdos e agregados miúdos.

AgregadosO agregado graúdo mais frequente é a pedra

britada.

AgregadoO agregado miúdo mais usado é a areia.

O que é o concreto?O concreto é um material composto,

constituído por cimento, água, agregado miúdo (areia) e agregado graúdo (pedra ou brita), e ar. Pode também conter adições (cinza volante, pozolanas, sílica ativa, etc.) e aditivos químicos com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades básicas.

Mistura dos elementos constituintes do concretoPasta= cimento + água Argamassa= pasta + agregado miúdoConcreto= argamassa + agregado graúdo

CimentoO cimento Portland, tal como se conhece

hoje, foi descoberto na Inglaterra por volta do ano 1824, e a produção industrial iniciada por volta de 1850.

Cimento PortlandO cimento é composto de clínquer e de

adições, sendo o clínquer o principal componente, presente em todos os tipos de cimento. O clínquer tem como matérias-primas básicas o calcário e a argila. A propriedade básica do clínquer é que ele é um ligante hidráulico, que endurece em contato com a água.

Clínquer Para a fabricação do clínquer, a rocha

calcária inicialmente britada e moída é misturada com a argila moída. A mistura é submetida a um calor intenso de até 1450°C e então bruscamente resfriadas, formando pelotas (o clínquer). Após processo de moagem, o clínquer transforma-se em pó.

Cimento PortlandO cimento Portland depende, principalmente,

para a sua fabricação, dos seguintes produtos minerais:

CALCÁRIOARGILAGESSO

CalcárioÉ o carbonato de cálcio (CaCO3 ) que se

apresenta na natureza como óxido de magnésio.

A dolomita é o carbonato de cálcio e magnésio (CaMg(CO3)2) e não é utilizada na fabricação do cimento Portland.

ArgilaA argila é constituída essencialmente de um

silicato de alumínio hidratado, geralmente contendo ferro e outros minerais em menores porcentagens.

A argila fornece os óxidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3.

GessoÉ encontrado sob as formas de gipsita

(CaSO4∙2H2O); hemidrato ou bassanita (CaSO4∙1/2H2O) e anidrita (CaSO4).

A gipsita encontra-se no estado natural em grandes jazidas sedimentares (evaporitos).

Fosfogesso Fosfogesso ou gesso sintético é obtido a

partir da apatita no processo de fabricação do ácido fosfórico.

Fabricação do cimento PortlandPreparo e dosagem da matéria crua;Homogeneização;Clinquerização;Esfriamento;Adições finais e moagemEnsacamento.

Clinquerização

Composição QuímicaOs componentes principais dos cimentos

nacionais, em valores médios, são:Cal (CaO) = 61% a 67%Sílica (SiO2) = 20% a 23%

Alumina (Al2O3) = 4,5% a 7,5%

Óxido de Ferro (Fe2O3) = 2,0% a 3,2%

Magnésio (MgO) = 0,8% a 6%Álcalis (Na2O e K2O)= 1,0% a 2,3%

Sulfatos (SO3) = 0,3% a 1,5%

Clínquer Portland e seus compostos anidrosNotação química do cimento:

CaO ---------- CSiO2 ---------- SFe2O3---------FAl2O3-----------A

Clínquer Portland e seus compostos anidros Silicato tricálcico 3CaO. SiO2 (C3S)

Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 ( C2S)

Aluminato tricálcico 3CaO. Al2O3 (C3A)

Ferroaluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF)

MgO e pequena quantidade de cal livre.

Composição potencialC3S - 18% a 66%C2S - 11% a 53%C3A - 2% a 20%C4AF - 4% a 14%

Resistência a compressão

Hidratação do cimento PortlandOs compostos presentes no cimento Portland

são anidros, mas, quando postos em contato com a água, reagem com ela, formando produtos hidratados.

Hidratação do cimentoOs silicatos são praticamente os únicos

responsáveis pelas características mecânicas medidas na pasta de cimento. Estes silicatos - C3S e C2S - perfazem cerca de 65 a 85 % da massa do cimento (Tipo I) e, na hidratação, formam o gel de C-S-H, o mais importante componente da pasta de cimento hidratada.

Hidratação do cimentoA morfologia dos hidrossilicatos tende a

partículas fibrosas com dimensões de alguns mícrons que recobrem os grãos dos silicatos anidros. Em geral, o material é pouco cristalino e forma um sólido poroso que apresenta características de um gel rígido

Hidratação do cimentoOs componentes do cimento mais ricos em

CaO reagem fortemente com a água formando o gel de C-S-H e hidróxido de cálcio, liberando muito calor.

Hidratação do cimentoA reação do C3A com a água é instantânea e

há forte desprendimento de calor de hidratação. Não há como produzir um concreto trabalhável se a hidratação do C3A não for retardada. Por isso adiciona-se gesso, que entra em solução rapidamente, diminuindo a solubilidade do C3A.