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Materiais de Construção Civil I
Aula 2 – Cal
Formiga - 2011
Materiais de Construção Civil I
Aglomerantes aéreos – cal -continuação
Cal é um produtos de grande versatilidade,
presentes de forma direta ou indireta em uma
infinidade de aspectos da vida moderna, na
cidade e no campo, proporcionando incontáveis
benefícios ao homem desde a Antigüidade.
Introdução
A cal também é empregada:
•Construção de estradas, como elemento de
estabilização de solos de baixa capacidade de
suporte e como aditivo de misturas asfálticas,
assegurando maior longevidade ao capeamento das
rodovias.
Introdução - continuação
-Processos químicos e industriais, é insumo
básico na produção de especialidades como
carbonato de cálcio precipitado, cloreto de cálcio,
hipoclorito de cálcio.
- Na produção de papel e celulose, a cal virgem é
fundamental na causticação do licor negro e como
agente redutor de acidez na produção de papéis
alcalinos.
Introdução - continuação
Utilização da Cal na Construção civil
•Argamassa: Assentamento de alvenarias, revestimentos;
•Tinta: Pinturas à base de cal;
•Blocos construtivos: cal-escória, concreto celular;
UTILIZAÇÃO DA CAL NA CONSTRUÇÃO CIVIL - CONTINUAÇÃO
•Estabilizador de Solos: base e sub-base de
pavimentos rodoviários;
•Aditivo: melhorando misturas asfálticas para
pavimentação;
1
Cal Virgem, Cal Viva ou Cal Aérea
A cal é o nome genérico de um aglomerante simples,
resultante da calcinação de rochas calcárias, com
características resultantes da natureza da matéria-prima
que foi empregue e do processamento cozimento.
Cal virgem, cal viva ou cal aérea - continuação
• A calcinação da rocha calcária pura, resulta na
chamada cal gorda. Mas, se rocha calcária
contiver argila até 5%, obtemos a cal magra;
• Cal gorda - devido às suas propriedades plásticas,
trata-se de uma cal facilmente trabalhável bastante
macia (cor branca);
• Cal magra - não é tão fácil trabalhar, nem tão
macia (cor parda);
A cal aérea é um ligante pobre, com pouca
aplicação e não tem
capacidade de endurecimento dentro de
água, por isso a designação de não
hidráulica.
Reações Químicas 3
Calcinação ou obtenção da cal virgem
O calcário perde 44% de seu peso quando calcinado, sofrendo redução
de volume de 12 a 20%.
Ao ser calcinado, o calcário mantém sua forma (fragmentos), tornando-se,
porém, mais poroso.
Reações Químicas Envolvidas - continuação
•É uma reação endotérmica;
•O produto desta calcinação, que contem
predominantemente óxidos de cálcio, mostra uma
estrutura porosa e formatos idênticos aos dos grãos
da rocha original;
Reações Químicas Envolvidas - continuação
•Produto sólido de cor branca com grande avidez
pela água, sendo comercializado em pedra ou
moído;
•A manipulação da cal viva é perigosa porque liberta
grande quantidade de calor e, portanto, pode
queimar.
Reações Químicas Envolvidas - continuação
•A cal viva não é ainda o aglomerante diretamente
utilizado na construção.
•O óxido deve ser hidratado, transformando-se em
hidróxido, que é um constituinte básico do
aglomerante cal.
Reações Químicas Envolvidas - continuação
•A operação de hidratação dá-se o nome de extinção
•Quando a hidratação se realiza no local do emprego
do material denomina-se cal apagada;
•Quando a extinção se processa na fábrica
denomina-se cal hidratada;
Cal Hidratada2
A extinção da cal viva pode-se fazer por vários
processos: imersão, aspersão, fusão, em autoclaves e
espontânea.
A reação química da extinção da cal viva é a seguinte:
Cal Hidratada - continuação
• É uma reação exotérmica, libertando apreciável
quantidade de calor;
• A cal apagada, resultante desta operação, é
utilizada em mistura com água e areia, em
proporções apropriadas, na elaboração de
argamassas;
Cal Hidratada - continuação
Estas argamassas tem consistência mais ou
menos plástica e endurece por recombinação do
hidróxido com o gás carbônico presente na
atmosfera (recarbonatação), reconstituindo o
carbonato original, cujos cristais ligam de maneira
permanente os grãos de agregado utilizado.
Propriedades3
•A cal aérea é um produto de cor branca que se
apresenta sob a forma de grãos de grande tamanho e
estrutura porosa, ou em pó. Tem densidade média de
0,85g/cm3
•A cal hidratada apresenta-se sob a forma de flocos,
ou pó de cor branca, com densidade aparente de
0,5g/cm3.
Plasticidade3.1
Neste aglomerante, a plasticidade é um termo
usado para conceituar a menor ou maior facilidade
na aplicação das argamassas como revestimento.
Diz-se que a cal é plástica quando se espalha
facilmente, resultando numa superfície lisa sob o
rasto da colher do pedreiro. Se ela é arrastada por se
agarrar à colher, o que vai produzir irregularidades
na superfície, nesse caso é considerada não-plástica
Retração3.2
A carbonatação do hidróxido realiza-se com
perdas de volume, razão pelo qual o produto está
sujeito à retração, cuja conseqüência é o
aparecimento de fissuras nos revestimentos. Mas,
sendo a cal usada em mistura com agregado miúdo na
elaboração de argamassas, a introdução desse
produto, em proporções adequadas, reduz os efeitos
da retração.
Rendimento3.3
•Entende-se por rendimento em pasta o valor do
volume de pasta de cal obtido com uma tonelada de
cal viva;
•Se o rendimento em pasta for maior do que 1.82, a
cal será denominada gorda for inferior a esse valor é
magra.
Observe-se também que outros fatores, como a presença de
impurezas, supercozimento ou subcozimento, têm maior
influência no rendimento da cal.
Endurecimento3.4
Como é necessário a absorção de CO2 do ar,
para o endurecimento da cal aérea então este
material não endurece debaixo de água.
Resistência mecânica3.5
Só se obtêm a longo prazo e com valores
baixos, comparativamente com outros ligantes (como
o cimento).
Extinção4
•A Hidratação da cal viva é obtida mediante a adição
de água, processo usualmente conhecido por
extinção da cal. A hidratação é uma reação
altamente exotérmica, acompanhada de
considerável aumento de volume.
Extinção - continuaçãoExistem vários métodos de extinção:
• Extinção espontânea: Além de demorada, não é de
recomendar o seu emprego, dado que, retendo
apenas a umidade do ar, não extingue
completamente a cal viva, além do risco de absorver
CO2;
•Extinção por aspersão: Rega-se com 25 a 50% de
água, cobrindo-se a cal com areia.Não conduz a
extinção completa;
Extinção - continuação
•Extinção por imersão: Fragmenta-se a cal viva,
colocando-a em cestos e mergulha-se em água. É
um dos métodos mais usados;
• Extinção por fusão: Lança-se a cal viva em tanques
(cobertos para evitar o contacto com o ar). É, diga-
se, o método mais eficaz dos acima descritos,
conduzindo a produtos de boa qualidade;
é muito dispendioso.
Extinção - continuação
• Extinção em autoclaves (muito usado nos E.U.A):
sendo um método que conduz a produtos de melhor
qualidade, devido a ser alcançada uma extinção
completa, todavia é muito dispendioso.
•A cal é um material cada vez menos utilizado na
sua forma de aplicação mais tradicional. Utiliza-se,
sobretudo, sob a forma de leitosa, na caiação de
muros e paredes. Para isto, dissolve-se a cal aérea
(em forma de pó) em água e depois aplica-se no
muro. Utiliza-se ainda misturada com cimento ou cal
hidráulica em argamassas para reboco,
Aplicações5
A cal hidratada é um produto manufaturado que
sofreu em fábrica o processo de hidratação. É um
ligante aéreo apresentado-se como um produto
seco, em forma de flocos de cor branca.
Cal Hidratada1
•Vantagens na aquisição da cal já hidratada:
- melhor manuseio, transporte e armazenamento
- pronta para utilização, facilita a preparação das
argamassas
- maior segurança contra hidratação espontânea ou
incêndios.
Cal Hidratada - continuação
A hidratação é feita em fábrica, por um processo
mecânico realizado em 3 estágios:
a) A cal viva é moída e pulverizada;
b) O material moído é completamente misturado
com a quantidade exata de água necessária;
Fabricação2
c) A cal assim hidratada é separada da não-
hidratada e das impurezas por peneiramento, por ar
ou por outro processo.
Estas operações realizam-se em diferentes
instalações de operação intermitente ou
contínua, conduzindo sempre à produção de
material homogêneo e bem controlado.
Fabricação2
A matéria-prima tem a seguinte composição:
• óxido de cálcio--------------95,8%
• óxido de magnésio----------0,7%
• óxido de silica---------------1,2%
• óxido de alumínio----------1,3%
• óxido de ferro----------------0,3%
• sulfatos------------------------0,2%
• resíduos-----------------------0,5%
Características - Químicas3
A densidade aparente é da ordem de 0,45
toneladas por metro cúbico, mas adicionada com
água a densidade de pasta obtida é da de 1,4.
Características - Físicas4
A cal hidratada é aplicada essencialmente na
composição de argamassas (cimento, cal e areia),
nomeadamente em alvenarias e rebocos.
Aplicações na construção civil4
Como benefícios da sua aplicação, tem-se:
• contração reduzida proporciona uma boa
argamassa;
• boa trabalhabilidade;
• boa impermeabilidade;
• boa durabilidade.
Vantagens em relação a outros ligantes - continuação
•Economia: na composição de argamassas mistas
parte do cimento é substituído pela cal, pois
consegue-se o mesmo volume por um preço
inferior;
• Aderência às superfícies: o aumento da
dosagem de cal retém água de amassadura,
diminuindo a possibilidade da sua absorção pelos
elementos de suporte;
Vantagens em relação a outros ligantes5
• Acabamento final: ficam mais perfeitos e macios,
com aspecto mais claro e, devido ao
desaparecimento das fendilhagens, o aspecto é de
superior qualidade e é economizada muita tinta;
• Conforto e salubridade: maior conforto térmico,
evita eflorescências e manchas escuras e equilibra
a umidade, absorvendo-a ou libertando-a se o
ambiente estiver úmido ou seco respectivamente.
Vantagens em relação a outros ligantes - continuação
Qual o tipo de cal que devemos usar quando
preparamos uma argamassa?
Aglomerantes Hidráulicos
Os aglomerantes hidráulicos endurecem adquirindo
forma pétrea, tanto ao ar como na água. Pertencem
a este grupo as cales hidráulicas e os cimentos.
1
Cal Hidráulica
O nome cal hidráulica é aplicada a uma família
de aglomerantes de composição variada, obtidos
pela calcinação de rochas calcárias que,
naturalmente ou artificialmente, contenham uma
porção apreciável de argila, entre 8% e 20%.
2
Cal Hidráulica - continuação
Existem 2 grupos de cais hidráulicas: naturais
e artificiais.
Só em casos especiais poderá haver matérias
primas naturais que contenham sempre
rigorosamente uma constância de composição.
Assim há necessidade de correções e, por isso,
recorrendo-se a misturas artificiais.
A cal hidráulica é muitas vezes usada para
substituir o cimento Portland, quando não se
pretendem tensões resistentes elevadas, caso das
argamassas pobres, revestimentos de paredes, etc.
Cal Hidráulica - continuação
Fabricação
A temperatura de cozimento desta pedra
calcária é por volta dos 1000ºC. Ao proceder-se
à cozimento do calcário, este passa por diferentes
fases. A 850ºC dá-se a decomposição do carbonato
de cálcio em cal viva e dióxido de carbono. Elevando
a temperatura até 1000ºC, dá –se a dissociação da
argila.
3
Composição
A composição de uma cal hidráulica é:
• Silicato de cálcio → SiO2 + CaO
• Aluminato de cálcio → Al2O3 + CaO
• Cal livre → CaO
4
Extinção
A extinção, neste caso, tem um duplo objetivo:
1-Hidratar o óxido de cálcio presente,
transformando-o em hidróxido, para evitar
posteriores expansões;
2-Aproveitar o efeito mecânico dessa expansão para
obter uma pulverização natural do produto.
5
Peso específico
O peso específico médio da cal hidráulica anda à
volta dos 2,75g cm3 e é mais baixo do que o peso
específico do cimento.
6
Resistência mecânica
As resistências mecânicas à compressão aos 28
dias, conforme o tipo de cal hidráulica, variam entre
2 e 5 MPa.
7
Vantagens das argamassas realizadas com
cal hidráulica em relação a outros
ligantes
• Fendilhamentos mínimos;
• Maior impermeabilização do suporte;
• Adequada resistência à compressão;
• Boa trabalhabilidade;
Utilização da cal hidráulica
A cal hidráulica deve ser utilizada na generalidade
das argamassas de enchimento, reboco,
assentamento e acabamento, como único ligante
hidráulico ou em mistura com cimento e outros
ligantes. Das proporções desta mistura dependem a
resistência e o acabamento pretendido.
8
Cimento
Material capaz de ligar os agregados, formando um
corpo sólido.
Cimentos portland
São cimentos hidráulicos produzidos pela
pulverização de Clínquer (calcário e a argila) e com
adição gesso e outros compostos.
O mais utilizado nas obras e estruturas comuns é
CP II E 32
1
Constituintes
•Os constituintes fundamentais do cimento Portland
são a cal (CaO), a sílica (SiO2), a alumina (Al2O3),
óxido de ferro (Fe2O3), certa proporção de
magnésio (MgO) e uma pequena percentagem de
anidrido sulfúrico (SO3), que é adicionado após a
calcinação para retardar o tempo de pega do
produto.
2
Constituintes - continuação
•Tem ainda outros constituintes menores, impurezas,
óxido de sódio (Na2O), óxido de potássio (K2O),
óxido de titânio (TiO2) e outras substâncias de
menor importância. Os óxidos de potássio e sódio
constituem os denominados alcalinas do cimento.
Reações químicas 3
•O cimento Portland é obtido a partir de matéria
prima constituída por 25% de argila e 75% de
calcário. A temperatura de cozimento é da ordem
dos 1450ºC.
•Esta cozimento é feita em fornos, geralmente,
horizontais giratórios.
Reações químicas - continuação
•A matéria prima entra no forno com a argila e o
calcário homogeneizados.
Há 2 processos de homogeneização:
•Via Seca,
• Via Úmida.
Reações químicas - continuação
•Depois desta operação de homogeneização, há
tempo de cozimento da matéria prima (pasta);
•A pasta começa a perder água e chegando à
temperatura de 450-500ºC a argila perde a água de
combinação;
•850ºC, dá-se a decomposição do calcário em
óxido de cálcio e dióxido de carbono;
Reações químicas - continuação
•900- 950ºC a argila dissocia-se e a sílica e a
alumina fixam a cal viva e obtêm-se os silicatos e
aluminatos de cálcio;
•Ao atingir-se os 1450ºC dá-se a fixação total da
cal.
Reações químicas - continuação
•Do forno sai o clinquer, que são nódulos de cor
cinzenta carregada, de dimensões compreendidas
entre alguns milímetros e 1 cm, cujo a composição é:
• Silicato Tricálcico → SiO2, 3CaO
• Aluminato de cálcio → Al2O3, 3CaO
• Silicato Bicálcico → SiO2, 2CaO
• Alumino ferrito de cálcio → Al2O3, Fe2O3, 4CaO
Reações químicas - continuação
Aparecem também elementos indesejáveis, tais
como:
• Óxidos de cálcio e magnésio → OCa e OMg
• Óxidos de ferro → OFe e O3Fe
• Óxidos de sódio e potássio → ONa2 e OK2
•O clinquer só endurece quando moído.
•Por isso, em seguida o clinquer é moído para se
reduzir a pó, mas esta moagem é acompanhada com
a adição de uma pequena quantidade de gesso
(SO4Ca, 2H2O) para regularizar a pega do cimento
assim obtido, retardando-a, ou seja, corrige o efeito
da cal viva.
CLINQUER + GESSO = CIMENTO PORTLAND
Reações químicas - continuação
Propriedades gerais – Peso Específico4
•No caso do cimento Portland, a determinação do
peso específico está normalizada e descrita no
Caderno de Encargos para o cimento Portland,
nunca podendo obter valores inferiores a 3,05 g/cm³.
Finura5
•“Quanto mais fino for o cimento, maior será a sua
resistência e compactação. Também a rapidez de
pega aumenta, bem como o valor de hidratação, o
que é sempre um inconveniente”.
Finura - continuação
• A finura de um cimento pode ser avaliada através
do seu resíduo de peneiração. No cimento Portland
é obrigatório a determinação deste resíduo. O
resíduo de peneiração será a percentagem de
retidos no peneiro 170 mesh. Para o cimento
Portland o resíduo não deve exceder os 10%.
Reações de pega6
•Adicionando água ao cimento Portland dá-se a
hidratação dos componentes do cimento;
•No final das reações o cimento tem-se a considerar
3 elementos expansivos – MgO, CaO e o Sal de
Candlot;
• Por isso a adição do gesso tem que ser feita em
pequena percentagem (5%);
Pega e Endurecimento7
•O endurecimento e a pega dependem do ligante e
de certas condições externas e são acompanhados
de desenvolvimento de calor, que provocam
conseqüentemente uma retração imediata.
•O tempo de pega também varia com a finura do
ligante, sendo mais rápido quanto mais fino for o
cimento.
Pega e Endurecimento - continuação
•Pode-se retardar a pega usando uma maior quantidade
de água na amassadura;
•Contudo, o excesso de água sempre conduz a uma
perda de resistência mecânica;
•O cimento quando exposto ao ar altera-se devido a
fixação de água por parte deste, o que provoca uma
retardação posterior da pega;
•O calor normalmente acelera a pega, enquanto que o
frio a retarda.
Catalisadores 8
•São produtos que aceleram ou retardam a presa ou
o endurecimento. O mesmo produto pode ser
acelerador e retardador segundo a percentagem em
que é utilizado;
•O tempo de presa do cimento Portland é de 1 a 8
horas, mas é facilmente alterável.
Calor de pega9
•Quando se executam peças de grandes dimensões
tem que se contar com o calor de pega e precaver-
se contra os seus efeitos.
Tempo de pega10
•A pega dá-se pela rigidez da pasta de cimento. É
difícil determinar o instante em que se dá esta
alteração, pois ela é gradual.
•O tempo de pega depende da quantidade de água,
da amassadura, da temperatura e da umidade
relativa do ar e da sua agitação.
