Materiais de Construção - Classificação da Cerâmica

As argilas classificam-se, segundo a sua estrutura, em:

·         Estrutura laminar ou foliácea

1. Grupo Das caulinitas: São mais puras e usam-se na indústria de refratários, porcelana e cerâmica sanitária.
2. Grupo das montmorilonitas: São pouco usadas; muito absorventes e de grande poder de inchamento, são misturadas com as cauliníticas para corrigir a pasticidade.
3. Grupo das micáceas: são as mais abundantes e as mais empregadas na fabricação de tijolos.

·         Estrutura fibrosa.

Somente as de estrutura laminar são usadas na fabricação de produtos cerâmicos.

Materiais de Construção - Obtenção e Classificação do Cimento

Introdução

 Formado basicamente por cal e cinzas vulcânicas, o cimento é um material muito utilizado na construção civil. Não é da contemporaneidade que isso acorre, ou seja, o cimento detém um histórico um tanto antigo, sendo a primeira construção de que se tem notícia envolvendo um material que se aproxime do cimento que temos hoje é a Via Ápia, iniciada em 312 a.c. pelo censor romano Áppius Claudius.

 

 Cimentos Portland

É fato que existem vários tipos de cimento, como Cimento Sorel, Cimento Pozolana, Cimento a alta alumina, entre muitos outros. Porém, o conjunto formado pelos Cimentos Portland são mais importante para o nosso estudo, visto que esses cimentos são os que conhecemos hoje (mais utilizado na construção civil).

Nesse contexto, a produção dos cimentos portland é feita pela pulverização de clinker constituído essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio, com certa proporção de sulfato de cálcio natural, contendo, eventualmente, adições de certas substâncias que modificam suas propriedades ou facilitam seu emprego. Sendo o clinker um produto de natureza granulosa, resultante da calcinação de uma mistura de materiais, conduzida até a temperatura de sua fusão incipiente.

Lógicamente, os cimentos portland contêm uma mistura de compostos em quantidades que dependem, em parte, do grau de equilíbrio atingido durante a queima, originando uma média de 102 cimentos comuns.

Grosseiramente, a composição desses cimentos se aproximam do sistema CaO – SiO2 e, dos sistemas CaO – SiO2 – Al2O3, CaO-SiO2 – Al2O3 – Fe2O3 .

 

Cimento Portland no Brasil

Em 1924, com a implantação pela Companhia Brasileira de Cimento Portland de uma fábrica em Perus, Estado de São Paulo, cuja construção pode ser considerada como o marco da implantação da indústria brasileira de cimento. As primeiras toneladas foram produzidas e colocadas no mercado em 1926. Até então, o consumo de cimento no país dependia exclusivamente do produto importado. A produção nacional foi gradativamente elevada com a implantação de novas fábricas e a participação de produtos importados oscilou durante as décadas seguintes, até praticamente desaparecer nos dias de hoje.

Materiais de Construção - Propriedades do Cimento

A importância do conhecimento das proporções dos compostos constituintes do cimento, já que é formado por vários componentes, reside na correlação existente entre estes e as propriedades finais do cimento e também do concreto.

O silicato tricálcico (C3S) é o maior responsável pela resistência em todas as idades, especialmente até o fim do primeiro mês de cura. O silicato bicalcico (C2S) adquire maior importância no processo de endurecimento em idades mais avançadas, sendo largamente responsável pelo ganho de resistência a um ano ou mais.

O aluminato tricálcico (C3A) também contribui para a resistência, especialmente no primeiro dia.

O aluminato de cálcio (C3A) muito contribui para o calor de hidratação, especialmente no inicio do período de cura. O silicato tricálcico é o segundo componente em importância no processo de liberação de calor. Os dois outros componentes contribuem pouco para a liberação de calor.

O aluminato de cálcio, quando presente em forma cristalina,é o responsável pela rapidez de pega. Com a adição de proporção conveniente de gesso, o tempo de hidratação é controlado. O silicato tricálcico (C3S) é o segundo componente com responsabilidade pelo tempo de pega do cimento os outros constituintes se hidratam lentamente, não tendo efeito sobre o tempo de pega.

 

Propriedades Físicas

As propriedades físicas do cimento são consideradas sob três aspectos distintos: propriedades do produto em sua condição natural, em pó, da mistura de cimento e água e proporções convenientes de pasta e, finalmente, da mistura da pasta com agregado padronizado – as argamassas.

As propriedades da pasta e argamassas são relacionadas com o comportamento desse produto quando utilizado, ou seja, as suas propriedades potenciais para a elaboração de concretos e argamassas. Tais propriedades se enquadram em processos artificialmente definidos nos métodos e especificações padronizados, oferecendo uma utilidade quer para o controle de aceitação do produto, quer para a avaliação de suas qualidades para os fins de utilização dos mesmos.

 

Tempo de pega

O fenômeno da pega do cimento compreende a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento, propriedades essencialmente físicas, consequentemente, entretanto a um processo químico de hidratação. É um fenômeno artificialmente definido como o momento em que a pasta adquire certa consistência que a torna imprópria a um trabalho. Tal conceituação se estende tanto a argamassa quanto aos concretos, nos quais a pasta de cimento está presente e com missão aglutinadora dos agregados.

Materiais de Construção - Aplicação do Cimento na Construção Civil

Como já pode ser notado, o cimento é muito útil para as construções civis, visto que em contato com outros compostos oferece uma altíssima resistência ao material formado. Por exemplo, a mistura de pedra, areia, cal e cimento forma a maior parte resistente de uma construção, que é o concreto, ou mesmo nos acabamentos (cal, areia e cimento), como é o caso do reboco.
Assim, o cimento é o mais importante material de construção, com vastíssimo campo de aplicação, incluindo desde a construção civil de habitações, estradas e barragens, a diversos tipos de produtos acabados, como telhas de fibrocimento, pré-moldados, caixas d’água e outros.

Materiais de Construção - Aplicação da Cerâmica na Construção Civil

A aplicação da cerâmica na indústria da construção civil é de enorme importância, e envolve uma grande gama de produtos que nela são aplicados. Os exemplos mais comuns de produtos originados da cerâmica são tijolos, telhas, ladrilhos, azulejos, pastilhas, manilhas, entre outros.

Sem sombra de dúvidas, o produto mais utilizado na construção são os tijolos, que por sua vez devem ser leves, resistentes e de fácil manejo. São aplicados nos edifícios para a construção das alvenarias das paredes divisórias e de fachadas, representando cerca de 15% do valor total da construção. Nas pequenas construções, os tijolos funcionam como elemento de sustentação do teto e cobertura.

As telhas são materiais que devem apresentar baixa permeabilidade, para assim garantir impermeabilidade das águas das chuvas.

Os ladrilhos cerâmicos, comumente chamados de cerâmica, são peças de pequena espessura e formato variado. Os ladrilhos são empregados para revestimento de fachadas de edifícios, são duráveis e possuem alta resistência a abrasão. Quanto ao acabamento, os ladrilhos são classificados em: Comum; Coloridos; Vitrificados.

Tem-se também a louça, que é um produto cerâmico para a fabricação de utensílios, aparelhos sanitários, pias, etc. Os materiais de louça são revestidos por um vidrado cuja finalidade é torna-los impermeáveis e resistente aos ácidos.

Outro muito importante produto cerâmico para a construção civil são os azulejos, também são peças de louça, empregados para revestimento de paredes, principalmente nos banheiros, cozinha e em ambientes que se exigem muita higiene. As dimensões mais usuais dos azulejos são: 15x15 cm e às vezes 10x10 cm, ou em formato retangular.

Portanto, pode-se afirmar com propriedade que os materiais cerâmicos são uma excelente escolha para a obra, pois aprimora e a embeleza ainda mais. Além de ter propriedades físico-mecânicas, que garante à utilização dos materiais cerâmicos, o que é proporcionado através de sua produção devido ao seu processo de fabricação.

Materiais de Construção - Propriedades das Cerâmica

1. Plasticidade: Propriedade de se deformar quando submetido à uma força, e conservar a deformação quando esta é retirada;
2. Retração: propriedade de variar de volume com a variação de umidade (inconveniente, pois pode gerar fissuração);
3. Porosidade: volume de vazios/volume total. Influencia na resistência mecânica, densidade, condutibilidade térmica e elétrica.
4. Influência da temperatura: Implica em perca de peso e variações dimensionais. Até 600º C ocorre à secagem. De 600º C à 950º C ocorrem reações químicas. Acima de 950º C ocorre vitrificação.
5. Presença de impurezas: Sílica livre; Alumina Livre; Álcalis; Matéria orgânica; Sais; Óxidos; Cálcio.

Materiais de Construção - Obtenção da Cerâmica

     Os produtos cerâmicos são materiais de construção, obtidos pela secagem e cozimento de materiais argilosos. Denomina-se argila ao conjunto de minerais, compostos principalmente de silicatos de alumínio hidratados, que possuem a propriedade de formarem com a água uma pasta plástica suscetível de conservar a forma moldada, secar e endurecer sob a ação do calor. Formaram-se as argilas, na crosta terrestre, pela desintegração de rochas ígneas sob a ação incessante dos agentes atmosféricos.

     Os materiais argilosos são unidades estruturais simples e se diferenciam uns dos outros pela diferente relação entre sílica e alumina, pela quantidade de água de constituição e pela sua estrutura. São muitos os materiais argilosos, mas somente três tem importância para a fabricação de produtos cerâmicos: a caulinita, a montmorilonitan e a ilita, todas com estrutura laminar ou foliácea.

     A análise química das argilas revela a existência de sílica (SiO2), alumina (Al2O3), óxido férrico (Fe2O3), Cal (CaO), magnésia (MgO), álcalis (Na2O e K2O), anidrido carbônico (CO2) e anidrido sulfúrico (SO3). A sílica forma, em geral, de 40 a 80% do total da matéria-prima. Apesar de que uma grande percentagem de areia com sílica não combinada é indesejável, deve ser, às vezes, adicionada para diminuir a retração na queima e aumentar a refratariedade.

     A alumina aparece ordinariamente com teores de 10 a 40%. O óxido férrico não ultrapassa, usualmente, 7% e é o mais importante fator na coloração do produto cozido. O óxido férrico tende a abaixar o ponto de fusão da argila.

     A cal tem geralmente um teor abaixo de 10% e a magnésia não ultrapassa 1%. O teor de álcalis é da ordem de 10%.

Materiais de Construção - Aplicação do Gesso na Construção Civil

Na construção civil o gesso é utilizado em revestimentos e decorações interiores, seja em pasta (obtido a partir da mistura com água) ou em argamassa (mistura com areia). A utilização do mesmo não é feita em ambientes externos, já que se deteriora na presença de água. Em interiores o gesso promove acabamentos excelentes, promovendo ótimos trabalhos em paredes, painéis e forros. Outra finalidade é construir paredes e divisórias mais leves e que não influenciam na estrutura das construções.

Materiais de Construção - Propriedades do Gesso

Sua densidade em pó varia de 0,70 a 1,00 variando de acordo com o grau de finura, sendo que sua densidade absoluta é de cerca de 2,70 g/cm³.

A pega do gesso, que pode ser entendido como endurecer/secamento do mesmo, depende: do tempo, da temperatura, das dimensões aplicadas, quantidade de água aplicada, impureza e aditivos utilizados para secagem. Dessa forma o tempo de pega pode variar de acordo com o tipo do gesso, chegando a variar de 10 minutos até cerca de 14 horas.

O gesso depois de endurecido pode resistir à uma tração entre 0,7 e 3,5 Mpa e à compreensões na ordem de 5 a 15 Mpa.

Algumas argamassas produzidas a partir de gesso aderem bem a materiais  como tijolo, pedra e ferro, podendo promover corrosão o que não ocorre com ferro galvanizado.

O gesso não é inflamável e também é inodoro, aplicado em placas promove satisfatórios resultados no que diz respeito a isolamento térmico e acústico e impermeabilidade ao ar. Sua condutibilidade térmica é de 0,40cal/h/cm², um valor relativamente fraco.

Materiais de Construção - Classificação comercial do Gesso

A classificação comercial do gesso se dá em três tipos:

1. Gesso Escaiola: gesso com 80% de peso hemidratado, de cor branca, com finura adequada quando moído.
2. Gesso Branco: 66% de peso hemidratado, de cor branca e também com finura adequada quando moído;
3. Gesso Negro: 55% de peso hemidratado, de cor cinza devido às impurezas e com granulometria menor do que o gesso Escaiola ou Branco.

Materiais de Construção - Obtenção do Gesso

A produção do gesso se dá pela mineração e calcinação da gipsita, mineral natural produzido pela evaporação de mares, constituída de sulfato biidratado de cálcio acompanhado de certa quantidade de impurezas, valor que geralmente não ultrapassa 6%, como: sílica (SiO₂), óxido de ferro (FeO), carbonato de cálcio (CaCO₃), alumina (Al₂O₃), entre outros.

Reações Químicas do Gesso

As pedras de gipsita, depois da britagem  e trituração, são queimadas na temperatura entre 130 e 160ºC. Nessa temperatura, a gipsita perde ¾ de sua água, passando de biidratado para semihidratado, que é mais solúvel que o diidratado.

CaSO4 . 2H2O + calor → (CaSO4 . ½ H2O) + 1,5 H2O

Esse gesso hemidrato (semihidatado) é conhecido como gesso rápido (quanto à pega), gesso estuque ou gesso Paris e endurece entre 15 e 20 minutos, apresentando uma dilatação linear de 0,3% e, após seu endurecimento, este retrai bem menos do que sua dilatação inicial, sendo, portanto, muito usado em moldagem. O endurecimento do gesso faz-se a partir da produção de uma fina malha cristalizada, interpenetrada, responsável pela coesão do conjunto. Esse tal endurecimento é conhecido como pega de gesso, e é acompanhado da elevação da temperatura já que se trata de um processo exotérmico. A 250ºC, o gesso torna-se anidro (sem água) e o resultado é a formação de anidrita solúvel, que quando em água, transforma-se em hemidrato.

Entre 400 e 600ºC, a anidrita torna-se insolúvel e não é mais capaz de fazer pega, transformando-se num material inerte e participando do conjunto como material de enchimento.

CaSO4 . 2H2O + calor → CaSO4 + 2H2O

Entre 900 e 1200ºC, o gesso sofre a separação do SO3 e da CaO, formando um produto de  pega lenta (pega entre 12 e 14 horas) chamado de gesso de pavimentação, gesso hidráulico .

Materiais de Construção - Aplicação da Cal ou Óxido de Cálcio na Construção Civil

A maior aplicação da cal na indústria de construção é na produção de argamassa, a cal hidratada é um dos elementos que compõe a argamassa, devido trazer uma série de benefícios, como, seu poder aglomerante que une os grãos de areia.

Outra vantagem é o fato da cal hidratada ser muito fina e leve, o que permite uma maior produção de argamassa com redução no custo do m³. Ao ser misturada com a água funciona como um lubrificante formando uma “liga” reduzido o atrito com a areia, resulta em uma boa aderência e rendimento. Também é importante ressaltar, a sua capacidade de reter água em torno de suas partículas, assim forma um excelente par com o cimento, a argamassa feita com a cal hidratada tem resistência suficiente para atender as normas técnicas.

Por ser um produto alcalino, a cal hidratada impede a oxidação nas ferragens e, também por essa sua característica, atua como agente bactericida e fungicida. Além disso, evita que se formem manchas e apodrecimento precoce dos revestimentos; proporciona economia de tinta, pois permite acabamento mais liso e de cor clara; é compatível com qualquer tipo de tinta e outros acabamentos, como fórmica, lambris, papéis de parede, se respeitado o tempo mínimo de cura de 28 dias.

Outras aplicações da cal, está relacionada a pintura e como aditivo asfáltico.

Materiais de Construção - Propriedades da Cal ou Óxido de Cálcio

·         Fórmula Molecular: CaO

·         Massa Molar: 56,077 g/mol

·         Aparência: Sólido Branco

·         Densidade: 3,35 g/cm³

·         Ponto de Fusão:2572 °C (2845 K)

·         Ponto de Ebulição: 2850 °C (3123 K)

·         Solubilidade em Água: Reage na água

·         Solubilidade em (ácidos, glicerol): Solúvel

·         Solubilidade em (metanol, dietil éter, n-octanol): Insolúvel

·         Acidez (pKa): 12,5

Materiais de Construção - Classificação da Cal ou Óxido de Cálcio

Conforme citado anteriormente a maior parte da cal produzida no Brasil é obtida através da calcinação. A cal virgem é classificada conforme o óxido predominante, dessa forma tem as seguintes denominações.

-Cal virgem cálcica: óxido de cálcio entre 100% e 90% dos óxidos totais presentes;

-Cal virgem magnesiana: Teores intermediários de óxido de cálcio, entre 90% e 65% dos óxidos totais presentes;
-Cal virgem dolomítica: teores de cálcio entre 65% e 58% dos óxidos totais presentes.

Outra forma da cal predominante no mercado é a cal hidratada, essa cal é classificada conforme a cal virgem que lhe deu origem.

-Cal hidratada cálcica

-Cal hidratada magnesiana
-Cal hidratada dolomítica

Materiais de Construção - Obtenção da Cal ou Óxido de Cálcio

A Cal, ou Óxido de Cálcio (CaO), é obtido através da decomposição térmica do calcário por volta de 900ºC dessa forma obtém-se a cal virgem, se trata de um composto sólido de aparência branca. Amplamente utilizada na construção civil, para elaboração de argamassas, ou até mesmo utilizada na pintura, entre outras utilizações tanto na indústria siderúrgica como farmacêutica.É obtida através da seguinte reação conhecida como calcinação:

CaCO3 + Calor -> CaO + CO2 (aproximadamente 900ºC)

Também pode ser obtida a cal hidratada, para isso é necessário uma reação da cal virgem com a água, esta reação pode ser representada da seguinte forma:

CaO + H2O -> Ca(OH)2 + 63.7kJ/mol de CaO