HIDRATAÇÃO - civil.fe.up.pt · HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura Por isso, NUNCA se...
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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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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação
0 min
10 min
10 h
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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação (cont.)
18 h
1-3 d
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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
Desenvolvimento microestrutural de 1 grão de cimento durante a hidratação (cont.)
14 d
anos
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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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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Hidratação e microestrutura
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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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS
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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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS
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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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS
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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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS
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