Materiais de Construcao - ESTG

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    Engenharia Civil

    Materiais de Construo 2

    LigantesInertesArgamassasBetes

    Lus Pedro Carreira

    Leiria, Fevereiro de 2005

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    Instituto Politcnico de LeiriaEscola Superior de Tecnologia e Gesto de Leiria

    Engenharia Civil

    Materiais de Construo 2LigantesInertes

    ArgamassasBetes

    Lus Pedro CarreiraN. 11280

    [email protected]

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    - Ligantes

    - Inertes

    - Argamassas

    - Betes

    Ligantes:

    Os ligantes podem aglomerar uma proporo elevada de inertes. Os ligantes dividem-se emHidrfobos (ligantes que trabalham pela evaporao do solvente usados em pavimentaes eimpermeabilizaes); e ligantes Hidrfilos (ligantes que trabalham com o uso de gua).Como exemplos destes tipos de ligantes temos que:

    -Hidrfobos

    - Hidrfilos

    Alguns tipos de ligantes:

    Gesso:

    O processo de fabrico do gesso compreende as fases de triturao da matria- prima bruta, a

    sua cozedura em fornos, posterior moagem e ensacagem.Consoante a temperatura e o tempo de cozedura, obtm-se:

    - Gesso semi- hidratado de presa rpida (para estuques) 110C- Gesso de presa lenta e de grande resistncia 200C- Gesso de presa aparentemente rpida e resistncia quase nula 400C- Gesso inerte 500C- Gesso hidrulico de alta resistncia (aplicvel em decorao e pavimentos) 800C

    - Areos

    - Hidrulicos

    - Gesso

    - Cal area

    - Cal hidrulica- Cimentos

    - Hidrocarbonetos

    - Resinas sintticas

    - Areos (solidificam ao ar livre); Gesso, cais,...

    - Hidrulicos (solidificam ao ar livre imersos em gua); Cais hidrulicas, cimentos

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    A NP 315 faz a distino entre:

    - Gesso para esboo: gesso escuro resultante de tratamento trmico normal, comgranulometria mais elevada do que o gesso para estuque, e deve ser utilizado em esboo deparedes;

    - Gesso para estuque: gesso branco, resultante do tratamento trmico, utilizado em mistura

    com cal ou outro retardador.Presa do gesso:

    a perda progressiva da consistncia pastosa da mistura de gesso com gua.

    O endurecimento do gesso um fenmeno que prolonga a presa. Depois de rgida, a pasta vaiendurecer ao longo do tempo.

    A presa do gesso compreende 3 etapas: um fenmeno qumico de hidratao (aumento devolume e libertao de calor); um processo fsico de cristalizao; e um posterior fenmeno desecagem e endurecimento (onde se verifica uma retraco de valor inferior expanso nahidratao).

    Para facilitar ou dificultar a presa existem, os aceleradores de presa (Silicatos de sdio), e osretardadores de presa (Carbonato de clcio); estes possuem efeitos secundrios: Osretardadores de presa diminuem a resistncia mecnica, e por sua vez os aceleradores depresa provocam um aumento da expanso do gesso.

    Propriedades:

    Resistncia mecnica: Na resistncia mecnica influem factores como: a pureza do gesso (nopode conter impurezas); a gua de amassadura (quanto mais trabalhvel o gesso, mais guatem em excesso para alm da necessria); a gua em excesso, obriga a uma maiorporosidade, logo provoca uma menor compacidade e menor resistncia mecnica.

    Proteco contra incndio: O gesso incombustvel (classe de reaco ao fogo M0); umcondutor de calor e no liberta gases txicos.Devido ao seu peso reduzido um mau isolante acstico.

    O gesso bastante aderente a pedras naturais, tijolo possuindo uma m aderncia madeira. bastante aderente ao ferro contudo no se deve adicionar pois provoca a corroso domesmo.

    Na presena da humidade, o gesso recentemente aplicado, retarda a secagem, e aumenta aporosidade; por este motivo, o gesso no deve ser aplicado em exteriores.

    Aplicaes do gesso:

    As aplicaes do gesso so vrias: Argamassas de gesso, estuques, estafe (placas de gessoarmado com fibras), gesso cartonado, placas para tectos falsos, gesso projectado.

    Figura 1 Placas pr- fabricadas formando o estafe (Sampaio, 1975)

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    Figura 2 Aplicao de placas de gesso cartonado

    Controlo de qualidade:

    So realizados vrios ensaios fsicos, tais como: Granulometria, controlo da gua deamassadura, tempo de presa, ensaio de absoro de gua, ensaio de resistncia traco e flexo, entre outros.

    Cais:

    Cal: Material sob quaisquer formas fsicas e qumicas em que pode aparecer o xido de clcioe de magnsio, e, ou o hidrxido de clcio.

    Figura 3 Forno vertical a carvo, para cal

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    homogeneizao e uma disperso, em temperaturas de 1450C em grandes fornos rotativos,aglomerando-se no final em pedaos de 2 a 20 mm (clnquer).

    Figura 6 Fluxograma de materiais e processos na produo de cimento e beto (Johansen, 1999)

    Figura 7 Esquema de um pr- aquecedor Dopol. Os gases quentes provenientes do forno (A), soaspirados saindo por (C), para captao e aproveitamento do p. A alimentao do cru feita em (B);

    este desce at aos dois primeiros ciclones paralelos (4), depois aos outros dois (3), entrando em seguidana cmara de recolha (2), donde passa para os dois primeiros ciclones paralelos (1). (Coutinho, 1988)

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    Figura 8 Parte do forno e parte da torre de ciclones (Cimpor)

    Aco de elementos secundrios:

    lcalis, aumenta a viscosidade e altera a presa, endurecendo, tem reaces expansivas com oinerte; xido de Magnsio, origina expanses (arrefecimento lento do clnquer); Fluoretos,reduzem a viscosidade, e podem reduzir a resistncia; Fosfatos, podem reduzir a resistnciado cimento; xidos de chumbo, so nocivos para as propriedades do cimento; Sulfuretos,reduzem a quantidade de gesso a adicionar posteriormente.

    As propriedades do cimento so dominadas pela natureza da estrutura do clnquer, a qual variacom a matria- prima, e o modo de fabrico.

    Os clnqueres com composies qumicas idnticas, podem ter caractersticas diferentes,segundo a natureza do material da pedreira de origem. Outros factores podem influenciar,

    como a histria trmica do clnquer, dimenses e formas das partculas.

    Figura 9 Clnquer sada do arrefecedor

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    Resistncia da pasta de cimento:

    A resistncia terica s se pode atingir nos materiais que so perfeitamente densos, onde noh poros nem espaos interpartculas, e em que os tomos esto todos a ocupar a sua posiode equilbrio, sem defeitos no seu arrranjo.

    A porosidade o principal parmetro de que depende a resistncia da pasta de cimento.A percentagem de gua de amassadura, e as condies de cristalizao, tambm influem naresistncia da pasta de cimento. Quanto mais rpida for a cristalizao (passagem ao estadoslido), tanto menor o endurecimento (aumento das resistncias com o tempo).

    Propriedades fsicas e qumicas:

    As reaces do cimento com a gua so exotrmicas, este factor tem importncia em peascom dimenses superiores a 1 ou 2 metros, e em barragens.

    Inicialmente ocorre um aquecimento da massa (a taxa de sada de calor inferior taxa deproduo); com a passagem do tempo, a exotermicidade atenua-se, e a massa comea aarrefecer (geram-se a os gradientes de temperatura, e as consequentes fissuraes).

    Durante a hidratao ocorre tambm a libertao de calor.

    Cimentos com aditivos:

    A NP EN 197-1 define os tipos de cimentos em:

    CEM I Cimento portlandCEM II Cimento portland compostoCEM III Cimento de alto fornoCEM IV Cimento pozolnicoCEM V Cimento composto

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    Figura 10 Produo de cimento (via seca) (Cimpor)

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    Ligantes hidrulicos:

    Quando mais fino o cimento, mais elevada a resistncia inicial, mas menor ser ocrescimento das resistncias a longo prazo. Os cimentos tipo I, so de classes de resistnciamais elevadas (logo implica possurem uma maior finura).

    A influncia dos ligantes hidrulicos manifesta-se na dosagem: quanto menor, menos

    trabalhvel, e menos resistente.Quanto maior, mais trabalhvel, mais resistente (at um determinado limite).

    A dosagem tambm influencia na durabilidade.A dosagem de gua influi na mistura: Quanto maior, mais trabalhvel, e menos resistente.

    Na fase de cura e de proteco de um cimento, deve-se manter as condies de humidade, deforma a evitar fissuraes devidas retraco.A temperatura influencia a velocidade de hidratao do cimento.

    Inertes:

    A utilizao de inertes justifica-se por razes tcnicas e econmicas. Segundo Feret, anatureza do inerte no influi na tenso de ruptura do beto.

    Propriedades a exigir:

    Os inertes a usar devem ter uma forma adequada, e dimenses proporcionadas segundodeterminadas regras.

    Devem possuir uma adequada resistncia s foras, adequadas propriedades trmicas,qumicas, e serem isentos de substncias prejudiciais.

    De salientar que em ltimo caso a escolha de um tipo de inerte deve ser efectuada tendo emconta as propriedades do beto onde vai ser aplicado, e no exclusivamente a partir deensaios isolados.

    Classificao dos inertes:

    Do ponto de vista petrogrfico, classificam-se em gneos, sedimentares, e metamrficos.O seu modo de obteno, pode ser natural (rolados), ou artificial (britados).As suas dimenses, classificam-se em: grossos (se ficarem retidos no peneiro de malha >5mm); natural (calhaus e seixos); ou artificial (brita); areias, que podem ser naturais (rolada) ouartificiais (britada).

    Os inertes podem-se classificar tambm quanto baridade. Assim, distinguem-se inertesultraleves (poliestireno expandido, vidro expandido), que possuem funes estritamente deisolamento trmico, e sem funes de resistncia; inertes leves (argila expandida, escria dealto- forno, cinzas volantes sinterizadas), que tem funes de isolamento trmico e funes deresistncia (beto estrutural) bem como diminuio do peso prprio; inertes densos (areia,godo, rocha britada), que desempenham vulgares funes de resistncia (beto estrutural), soos inertes mais vulgarmente utilizados; inertes extradensos (limonite, magnetite), possuemfunes de proteco contra as radiaes atmicas e funes resistentes.

    Minerais prejudiciais e benficos:

    H determinados constituintes cuja presena indesejvel; so eles a Slica; certos calcrios,feldspatos, sulfuretos, gesso, xidos de ferro, e minerais argilosos, entre outros.

    Resistncia mecnica:

    medida que cresce a dosagem de cimento, a tenso de ruptura do beto tende para um valorconstante.

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    Quando se utiliza inertes com uma tenso de ruptura elevada (60 / 70 MPa), a resistncia dobeto s depende da resistncia da pasta de cimento.Quando se utiliza inertes com uma tenso de ruptura baixa (inferior a 2 vezes a tenso deruptura da pasta de cimento inertes leves), a resistncia do beto depende da resistncia doinerte.

    Ensaios de absoro e desgaste:

    Para avaliar a resistncia mecnica dos inertes temos vrios ensaios disposio, tais como:

    - Ensaios sobre a rocha originria, ou sobre o prprio inerte; Ensaio de Dorry (amostracomprimida contra um disco metlico em rotao); Ensaio de Deval (desgaste recproco doinerte 5h, 10 000 rotaes); Ensaio de Los Angeles (tambor cilndrico, com esferas de ao, um ensaio de desgaste do inerte).

    Figura 11- Mquina para ensaio de Deval

    Figura 12 Mquina para ensaio de Los Angeles

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    No sendo possvel realizar algum destes ensaios, pode-se determinar a resistncia de umbeto fabricado com o inerte a testar, e comparar com os resultados de um beto padro.

    Neste caso, deve-se respeitar algumas consideraes;A granulometria dos inertes deve ser idntica, o cimento igual e em iguais quantidades, amesma dosagem de gua, ou de uma trabalhabilidade igual.

    A forma das partculas, influi sobre a trabalhabilidade, o ngulo de atrito interno, e acompacidade. Um beto confeccionado com um inerte rolado tem maior trabalhabilidade, maiorcompacidade e menor ngulo de atrito interno.

    Impurezas contidas no inerte:

    A natureza do inerte pode interferir fisicamente ou quimicamente.

    - Interferem fisicamente, partculas de baixa resistncia, partculas com contraces eexpanses excessivas devidas s alternativas de embebio e secagem;

    - Interferem quimicamente, partculas que do origem a reaces qumicas expansivas com ocimento, impurezas de origem orgnica e mineral.

    As impurezas contidas no inerte podem retardar a presa do cimento, reduzir a resistnciainicial, e em certos casos reduzir a resistncia final.

    Compostos de chumbo, e zinco, solveis em gua de cal, retardam a presa; j os cloretos,alteram a presa do cimento, e a velocidade de endurecimento, mas no formam compostosindesejveis com o beto.

    A presena de cloretos no desejvel no beto armado, pois provoca a oxidao dasarmaduras. Em beto simples no h limitaes.

    Inertes leves:

    Os inertes leves tem como objectivo fabricar betes leves, e baixar o coeficiente decondutibilidade trmica.

    Os materiais a utilizar podem ser; o poliestireno expandido (possui uma absoro praticamentenula, e um inerte bastante leve); o vidro expandido ( um vidro corrente, modo e misturadocom um agente de expanso, no h ataque do vidro pelo cimento); a argila expandida ( uminerte leve muito aplicado); a escria de alto- forno (obtida por lanamento sobre jacto de gua sada do forno).

    Determinaes necessrias para o clculo da composio do beto:

    As determinaes a exigir so: a massa das partculas, a absoro, a humidade, a baridade, ea granulometria.

    - massa das partculas: a relao entre a massa de um corpo e o seu volume (referente spartculas individuais).

    Para o estudo da composio do beto no se deve considerar o inerte seco, pois num inerteseco, ele absorve gua da pasta de cimento, e no contribui para as reaces de hidratao;enquanto que num inerte saturado, mas sem gua na superfcie, no aumenta nem absorve agua de amassadura.

    - humidade: a gua aderente superfcie do inerte.

    A humidade expressa em percentagem da massa do inerte saturado.O inerte grosso, tem sempre menos humidade que a areia.

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    - baridade e volume de vazios: A baridade a massa de inerte por volume de um recipiente.

    A baridade depende do grau de compactao, da percentagem das diversas dimenses eforma das partculas.

    Correco das amasaduras:

    A humidade dos inertes obriga s seguintes correces; correco do volume de gua dosinertes, sendo que este volume deve ser diminudo da gua adicionada. Quando a medio doinerte para a amassadura ponderal, a massa do inerte hmido deve ser aumentada da massacorrespondente gua que contm.Quando a medio volumtrica, a baridade do inerte hmido deve ser reduzida no peso secoe o volume da areia deve ser corrigido do seu empolamento.

    - empolamento da areia: aumento de volume, provocado pelas pelculas de gua que seinterpem entre as pelculas de areia (depende da humidade e finura). Este fenmeno temcomo consequncias, uma menor massa, o que implica deficincias na areia, e diminuio dorendimento.

    Anlise granulomtrica:

    Granulometria, a distribuio das percentagens das partculas de determinadas dimensesque compem o inerte.

    Numa anlise granulomtrica, deve-se secar a amostra, agita-se o inerte atravs de uma sriede peneiros, pesa-se o material retido em cada peneiro, e calcula-se posteriormente, apercentagem de material retido em cada peneiro, a massa retida em cada peneiro, apercentagem total que passa atravs do peneiro (acumulada), e a percentagem total que ficaretida no peneiro (complemento do anterior).

    Argamassas:

    As argamassas so misturas plsticas de areia, ligante e gua.Com apenas um ligante, ex. as argamassas de cimento.Com dois ligantes, ex. as argamassas bastardas.

    H que considerar as seguintes propriedades no fabrico de uma argamassa; a resistncia compresso, a impermeabilidade, a constncia de volume, a aderncia, a resistncia qumica.

    Resistncia compresso:

    A resistncia compresso depende da qualidade e dosagem do ligante, da quantidade degua de amassadura, da composio granulomtrica, natureza e resistncia ao esmagamentoda areia.

    A resistncia compresso aumenta com o aumento da dosagem de cimento (at um valorlimite), com a diminuio da gua de amassadura, e com o aumento da compacidade .A resistncia compresso constante para argamassas com a mesma relao A/C.

    Impermeabilidade: A impermeabilidade maior quanto menores forem os dimetros dos poros.

    Da mesma forma quanto maior a compacidade, maior a impermeabilidade, logo implica que seuse mais cimento, havendo tambm um aumento do risco de fendilhao.

    Para realizar a impermeabilizao, podem-se utilizar hidrfugos de superfcie, ou hidrfugos demassa.

    Os hidrfugos de superfcie, so aplicados em camada sobre a superfcie da argamassa (ex.emulses asflticas, tintas plsticas).

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    Traos das argamassas:

    1:n

    Onde:

    1 1volume de cimento;

    n n volumes de areia;

    Rebocos exteriores: 1:5com cal hidrulica1:1:5com cal comum e cimento

    Rebocos interiores: 1:7com cal hidrulica1:3:7com cal comum e cimento1:1:5 com cal hidrulica e cimento para maioresresistncias

    Pavimentao: 1 camada trao 1:32 camada (camada de desgaste) trao 1:1 a 1:2(500 a 600 Kg de cimento)

    Alvenaria de pedra: cimento e areia grossa1:5para paredes em fundao e elevao1:4para muros de suporteCal hidrulica 1:4para fundaes

    1:5para paredes

    Alvenaria de tijolo: 1:6com cimento e areia grossa

    Betonilha: 1:3a 1:5com cimento e areia grossa

    Assentamento de forro de cantaria: 1:2com cimento e areia fina

    Assentamento de azulejos: Forte doseamento em cimento, o que implica umagrande retraco da argamassa, logo o azulejo pode

    cair ou partir.

    1:7com cal hidrulica1:2:8com cimento e cal

    Uma boa tcnica ser aplicar o azulejo, aps o endurecimento da argamassa.

    Assentamento de mosaicos: 1:8para mosaicos hidrulicos1:6para mosaicos cermicos

    Beto:

    gua de amassadura:

    Todas as guas potveis e ainda as que no o sendo no tenham cheiro nem sabor, podemser utilizadas na amassadura do beto.

    A gua do mar provoca resultados normais. Por vezes ocorre uma ligeira acelerao de presa,com aumento das tenses de ruptura iniciais e diminuio das finais.

    A gua do mar pode-se usar em beto simples, mas com fortes restries em beto armado.Em nenhum caso se deve usar em beto pr- esforado.

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    Figura 13 Esquema de funcionamento de um cabo de pr- esforo

    Figura 14 Exemplo de um cabo de pr- esforo pronto para injeco

    Figura 15 Cabea de ancoragem e bainhas

    Adjuvantes:

    So substncias utilizadas em percentagem inferior a 5% da massa do cimento, adicionadadurante a amassadura aos componentes normais das argamassas e betes, com o fim de

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    modificar certas propriedades destes materiais, quer no estado fluido, quer no estado slido,quer ainda no momento da passagem de um estado para outro.

    Com a utilizao de adjuvantes pretende-se: melhorar a trabalhabilidade, acelerar ou retardar apresa, acelerar o endurecimento nas primeiras idades, aumentar as tenses de ruptura nosprimeiros meses, aumentar a resistncia aos ciclos de congelao e descongelao, impedir asegregao e a sedimentao, aumentar a aderncia ao inerte e s argamassas e betes

    endurecidos, produzir propriedades fungicidas, germicidas e insecticidas, entre outrosobjectivos.

    Aditivos:

    So substncias que se adicionam ao cimento, numa argamassa ou beto, em quantidadesuperior a 5% da massa do cimento, ou quando adicionada em quantidades inferiores a estas,no tenham qualquer aco quer no estado fluido, quer no estado slido, ou ainda napassagem do estado lquido ao estado slido.

    Redutores de gua de amassadura (plastificantes):

    Estes redutores podem no afectar a trabalhabilidade, e reduzir a dosagem de gua deamassadura.

    Podem ainda no afectar a gua de amassadura, e reduzir a trabalhabilidade.

    O objectivo da utilizao da gua de amassadura, o de aumentar a tenso de ruptura, reduzira dosagem de cimento, sem alterar a tenso de ruptura nem a trabalhabilidade, aumentar atrabalhabilidade mantendo a dosagem de gua e cimento, e ainda diminuir a permeabilidade.

    Superplastificantes:

    Tem como objectivo reduzir a dosagem de gua de 30 a 40 litros por metro cbico, mantendo amesma trabalhabilidade.

    Os superplastificantes so um mecanismo de aco idntico aos plastificantes, mas maisintenso, embora menos durvel. (30 a 60 min. o efeito desaparece). Pode-se adicionar de novosem inconvenientes.

    Introdutores de ar:

    Tem por objectivo introduzir microbolhas de ar, uniformemente distribudas e mantidas depoisdo endurecimento que ligam os canais capilares entre si, podendo assim interromper-se opercurso capilar da gua e diminuindo portanto a permeabilidade.

    Os introdutores de ar tem como objectivo aumentar a durabilidade do beto exposto aalternncias de temperatura inferiores a 0C (efeito de fadiga).

    Reduzem a compacidade, logo reduzem a resistncia compresso.Aumentam a trabalhabilidade, e permitem a substituio de parte da gua da amassadura.

    Facilitam a compactao, aumentam a coeso.

    Aceleradores de presa:

    Permitem diminuir o tempo de transio do estado plstico para o estado rgido do beto.

    So utilizados em trabalhos urgentes (estancar fugas de gua e obturar veios de gua emtrabalhos subterrneos; obras martimas realizadas entre duas mars; pr- fabricao,betonagens em tempo frio).

    As tenses de ruptura so mais baixas, quanto mais rpida for a presa.

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    Retardadores de presa:

    Permitem aumentar o tempo de transio do estado plstico para o estado rgido do beto.

    Os retardadores de presa so utilizados quando existem temperaturas elevadas, ou demorasno transporte, ou quando se pretende realizar betonagens contnuas sem juntas de trabalho,quando ainda se pretende deixar aparente o inerte de beto com fins estticos ou de

    preparao da junta de trabalho.As tenses de ruptura so mais elevadas quanto maior o tempo para o incio de presa.

    Os aceleradores ou retardadores de presa, so produtos diludos em percentagens de 0,2 a1% do peso do cimento, e podem ser adicionados antes ou depois da amassadura.

    Aceleradores do endurecimento:

    So tambm conhecidos como anticongelantes. Estes permitem betonar at -10C desde queo beto comece o endurecimento antes de a sua temperatura descer abaixo de 0C. Se acongelao se d no momento da presa e antes do endurecimento, parte da estrutura docimento destruda, originando resistncia finais muito baixas.

    As betonagens devem realizar-se a temperaturas superiores a 5C. Os anticongelantes quandoutilizados em quantidades muito exageradas podem levar corroso das armaduras.Adopta-se portanto um valor mximo de 2% na aplicao em beto armado.

    Figura 16 Efeitos da corroso da armadura: (a) fendilhao; (b) descamao; (c) delaminao; (d) efeitonos cantos

    Hidrfugos:

    So tambm chamados de redutores de permeabilidade.

    Hidrfugos de massa:

    O beto no fica completamente estanque gua sob presso. So hidrfugos utilizados emestanquidade de canais, reservatrios, piscinas, tneis, esgotos, etc.

    Hidrfugos de superfcie:

    Objectivam dificultar ou evitar o contacto com a gua, isolando o beto.

    Este tipo de hidrfugos combate a capilaridade, utilizando para isso pinturas com silicones(dificultam a molhagem da superfcie, no obturando os poros).

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    Combatem tambm a aco da gua sob presso, utilizando-se para isso, pinturas superficiais.

    Expansivos:

    So produtos que melhoram a homogeneidade, e provocam ao mesmo tempo uma ligeiraexpanso que contraria os efeitos da exsudao da gua e o assentamento das partculas do

    inerte e do cimento.A aplicao dos expansivos em beto leve, e argamassas injectadas em inertes grossos.

    Inibidores de corroso das armaduras:

    So produtos que se misturam no beto com o objectivo de contrariar o risco de corroso dasarmaduras pelo io cloro. Alguns destes produtos reduzem a resistncia mecnica.

    Pigmentos:

    Cor normal do cimento conferida pelo xido de ferroFabrico de cimento branco no inclui o xido de ferroPara obter outras cores adio de substncias juntamente com os inertes para o betoOs pigmentos no devem exceder os 10% do cimento.

    Fungicidas, germicidas e insecticidas:

    So substncias que impedem o crescimento de fungos, algas, lquenes, etc.So adjuvantes como o cloreto de zinco, o xido de crmio, compostos de cobre e de mercrio,entre outros.