HIDRATAÇÃO - civil.fe.up.pt · HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Por isso, NUNCA se considera que as reacções se completaram, mas sim ... Capilar Vapor de água Livre

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

HIDRATAÇÃOHidratação e microestrutura

Por isso, NUNCA se considera que as reacções se completaram,mas sim

que se atingiu 1 determinado grau de HIDRATAÇÃO

T > velocidade de reacção >T < velocidade de reacção <anulaanula--se para T se para T ≈≈ --1010ººCC

Cimento → endurecimento lento

Processo nainterface sólido / líquido

Principalmente por causa da belite

Resultam produtos com:• estrutura complexa• superfície específica elevada

hidratação do cimento ↔ microestrutura

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura

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Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação

0 min

10 min

10 h

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Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação (cont.)

18 h

1-3 d

8


Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação (cont.)

14 d

anos

9

Constituição da pasta de cimento endurecida

LIGANTES HIDRÓFILOS HIDRATAÇÃOCIMENTOS Hidratação e microestrutura

poros capilares

cristais de hidróxido de cálcio

compostos hidratados- silicatos de cálcio- aluminatos de cálcio- sulfaluminatos- ferrite

resíduo de cimento secono centro dos grãos originais

GEL

φ (médio) - 1300 nm

material coloidalSuperfície específica

500 – 1000 x > cimentoporos do gel

φ - poucos nm

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Rede porosa da pasta de cimento de 1 betão

poros capilares

macroporos

Resultam:da granulometriado ar misturado durante a

amassadura que não se libertou

poros do gel ou microporos

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HIDRATAÇÃOCalor de hidratação dos componentes

Calor de hidratação completa ≈ ∑ calores de hidratação completa de cada um dos componentes principais do cimento

Importante nas betonagens, de 1 só vez, de peças com as 3 dimensões > 1 – 2 m(exemplo – barragens)

Calor de hidratação inicial

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Calor de hidratação dos componentes

Importante nas betonagens, de 1 só vez, de peças com as 3 dimensões > 1 – 2 m(exemplo – barragens)Calor de hidratação inicial

taxa de libertação do calor de hidratação diminui com o tempo

massa de betão arrefeceGradientes de temperatura >>>

FISSURAÇÃO DO BETÃO

INÍCIOVelocidade de saída do calor < taxa de libertação do calor de hidratação

massa de betão aquece

C3A e C3S hidratam + rapidamente

< % ⇒ calor inicial <Fases + avançadascalor de hidratação nãodepende da finura

Finura > ⇒ > superfície específica ⇒ reacções + rápidas ⇒ > calor de hidratação inicial

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Calor de hidratação dos componentes

Influência na libertação de calor

da % de C3A

da % de C3S

Redução do calor de hidratação

• usar cimento com % < de C3A e C3S• usar cimento menos moído• reduzir a dosagem de cimento na composição do betão

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HIDRATAÇÃOResistência dos componentes hidratados

80

360

Contribuição de cada 1 dos compostos hidratados para a resistência do betão

Elevada superfície específica das partículas de gel CSH

Responsável pela RESISTÊNCIA do

cimento após a presa

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HIDRATAÇÃOA água no cimento hidratado

Quimicamente combinada

Zeolítica ou intersticial

(fisicamente) adsorvida

Capilar

Vapor de água

Ligada à rede cristalina; interpõe-se entre as lamelas do gelEntrada ou saída não altera a estrutura nem as propriedades cristalinasSaída ⇒ retracção (aproximação das lamelas)Saída reversível

Atraída por forças de Van der Waals para a superfície dos cristaisHR < 30% - parte da água perde-se ⇒ % significativa de retracção

Classificação da água de acordo com adificuldade em se libertar para o exterior

Água de hidratação do cimentoNão se liberta durante o processo de secagem

Livre

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO A água no cimento hidratado

Quimicamente combinadaQuimicamente combinadaQuimicamente combinada

Zeolítica ou intersticial

(fisicamente) adsorvida

Capilar

Vapor de água

Livre

Existe nos capilaresÉ livre da acção das forças de adsorção% varia com HRatm e com o φ do capilarEntrada e saída reversíveis

Preenche parte dos poros maiores em conjunto com água

Livre de se evaporar durante o endurecimento

Água:EvaporávelNão evaporável

Classificação da água de acordo com adificuldade em se libertar para o exterior

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HIDRATAÇÃOResistência química

C2S e C4AF > contribuição para a resistência química

C3S > contribuição para a tensão de rotura> contribuição para o calor de hidratação (% C3S > 2-4 x C3A)

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Resistência química

Presença de C3A no cimento → indesejávelDevido à expansão resultante da

formação do sulfoaluminato de cálcioPode originar a desintegração do betão

Cimento Portland com >>> resistência química ⇒ % <<< de C3A

C3A fundamental para atingir a fase líquida da cozedura do clínquer

Caso contrário, reacção mto + demorada e incompleta

C3A indesejável no cimento C3A fundamental para um fabrico económico

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Resistência química

Formação desulfoaluminato de cálcio expansivosilicatos alcalinos expansivos

Responsávelpelas elevadas tensões de roturapelo betão armado e pré-esforçado (pH = 12 ⇒ aço sem corrosão)

Adição depozolanaescória granulada de alto forno,

etc.Diminuem o risco de expansão do betão

não existia nos cimentos antes do PortlandC3S

Pode causar destruição do cimento

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