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20/07/2017 05:55

A qualidade do cimento Portland

Da Redação

 

O cimento Portland é a denominação convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construção civil como cimento, sendo um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação da água. Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido à ação da água, não se decompõe mais. Quando misturado com água e outros materiais de construção, tais como a areia, a pedra britada, o pó de pedra, a cal e outros, resulta nos concretos e nas argamassas usadas na construção de casas, edifícios, pontes, barragens, etc.

Os silicatos de cálcio são os principais constituintes do cimento Portland, as matérias primas para a fabricação devem possuir cálcio e sílica em proporções adequadas de dosagem. Os materiais que possuem carbonato de cálcio são encontrados naturalmente em pedra calcária, giz, mármore e conchas do mar, a argila e a dolomita são as principais impurezas. Assim, pode-se definir o cimento Portland como um aglomerante hidráulico produzido pala moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos, usualmente com uma ou mais formas de sulfato de cálcio como um produto de adição. O clínquer possui um diâmetro médio entre 5 a 25 mm.

A NBR 16605 de 06/2017 - Cimento Portland e outros materiais em pó — Determinação da massa específica estabelece o método para determinação da massa específica de cimento Portland e outros materiais em pó, por meio do frasco volumétrico de Le Chatelier. A NBR 16606 de 06/2017 - Cimento Portland — Determinação da pasta de consistência normal estabelece o método para determinação da consistência normal da pasta de cimento Portland. A NBR 16607 de 06/2017 - Cimento Portland — Determinação dos tempos de pega estabelece o método para determinação dos tempos de pega da pasta de cimento Portland, utilizando o aparelho de Vicat.

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Como a massa específica do material deve ser calculada?

Quais as velocidades da pá do misturador?

Como deve ser feita a determinação da consistência?

Como se faz a determinação do tempo de fim de pega?

O frasco volumétrico de Le Chatelier (ver figura abaixo) deve ser de vidro de borossilicato, com capacidade para aproximadamente 250 cm³ até a marca zero da escala. A escala deve ter graduação que permita leituras com resolução de 0,05 cm³. A escala deve ser calibrada à temperatura de (20 ± 1) °C. A amostra deve ser ensaiada da forma como foi recebida, a menos que se constate a presença de corpos estranhos ao material; neste caso a amostra deve ser peneirada em peneira com abertura de malha de 150 μm. A amostra deve permanecer na sala de ensaios com antecedência tal que permita a estabilização de sua temperatura com o ambiente.

Para fazer o procedimento, encher o frasco com auxílio do funil de haste longa (4.4.1), com líquido indicado na Seção 3, até o nível compreendido entre as marcas correspondentes a zero e 1 cm³. Secar o interior do frasco acima do nível do líquido. Colocar o frasco no banho de água em posição vertical e mantê-lo submerso durante no mínimo 30 min, para equalização das temperaturas dos líquidos do frasco e do banho. A temperatura da água deve ser constante dentro dos limites estabelecidos em 4.6.2 e aproximadamente igual à temperatura ambiente. Registrar a primeira leitura (V1) com aproximação de 0,1 cm³. Tomar uma massa conhecida do material em ensaio, com aproximação de 0,01 g, que provoque o deslocamento do líquido no intervalo compreendido entre as marcas de 18 cm3 e 24 cm3, da escala graduada do frasco de Le Chatelier. No caso de ensaio de cimento Portland, a massa necessária de material é de aproximadamente 60 g.

Introduzir o material em pequenas porções no frasco, com auxílio do funil de haste curta (4.4.2), atentando para que não ocorra aderência de material nas paredes internas do frasco, acima do nível do líquido. Pode ser utilizado um aparelho vibrador para acelerar a introdução do material em ensaio no frasco. Tampar o frasco e girá-lo em posição inclinada, ou suavemente em círculos horizontais, até que não subam borbulhas de ar para a superfície do líquido. Colocar novamente o frasco no banho de água em posição vertical e mantê-lo submerso durante no mínimo 30 min, para equalização das temperaturas dos líquidos do frasco e do banho. A temperatura da água deve ser constante dentro dos limites estabelecidos em 4.6.2 e aproximadamente igual à do ambiente. Registrar a leitura final (V2) com aproximação de 0,1 cm³.

 

 

O misturador para a consistência deve ser composto essencialmente de: uma cuba de aço inoxidável com capacidade aproximada de 5 dm3, com forma e dimensões e equipada de maneira que possa ser fixada firmemente ao misturador durante a operação de mistura. A altura da cuba com relação à pá e, por conseguinte, a separação entre a pá e a cuba, deve ser ajustada e mantida com a tolerância estabelecida em 5.2.2; uma pá de aço inoxidável, com forma e dimensões apresentadas na norma, acionada por um motor elétrico de velocidade regulável, com movimentos de rotação sobre seu próprio eixo e com movimento planetário ao redor do eixo da cuba. Os dois sentidos de rotação devem ser opostos e a relação entre as duas velocidades não pode ser um número inteiro.

O aparelho de Vicat consiste em um suporte (A) que contém uma haste móvel (B) de metal inoxidável. Em um dos extremos dessa haste (B) se encontra a sonda de Tetmajer (C) e, em seu outro extremo, uma agulha desmontável (D). A haste deve ser deslizante, podendo ser fixada em qualquer posição por meio de um parafuso (E) que suporta um ponteiro indicador (I), que se move sobre uma escala graduada em milímetros (F), fixada no suporte (A).

O aparelho de Vicat também pode ser construído com a haste não reversível, porém deve ter, neste caso, um dispositivo de compensação de peso que permita trocar a sonda pela agulha. As seções terminais da agulha e da sonda devem ser planas e perpendiculares ao eixo da haste. Para a preparação da pasta de cimento, a massa de cimento (mc) a ser utilizada na preparação da pasta deve ser de (500,0 ± 0,5) g.

A massa de água (ma) deve ser determinada por tentativas e ser medida com exatidão de 0,5 g. Com o misturador parado, em posição de iniciar o ensaio, verter a água na cuba, adicionar o cimento e deixar por 30 s em repouso. A seguir, misturar durante 30 s em velocidade lenta. Desligar o misturador por 60 s. Nos primeiros 30 s, deve ser realizada a operação de raspagem das paredes internas da cuba com a espátula de borracha, fazendo com que toda pasta a elas aderida fique no fundo da cuba. A cuba pode ser retirada do misturador para ser realizado este procedimento de raspagem. Na sequência, misturar durante 60 s na velocidade rápida.

Para a determinação da consistência, colocar o molde com sua base maior apoiada sobre a placa-base e, utilizando a espátula de borracha ou metálica, enchê-lo rapidamente com a pasta preparada conforme o item 7.2. A operação de enchimento do molde pode ser facilitada sacudindo-o suavemente. Tirar o excesso de pasta e rasar o molde com a régua metálica, colocando-a sobre a borda da base menor e fazendo movimentos de vai e vem sem comprimir a pasta.

Colocar o conjunto sob o aparelho de Vicat, centrar o molde sob a haste (B), descer a haste até que o extremo da sonda (C) entre em contato com a superfície da pasta e fixá-la nesta posição por meio do parafuso (E). Após 45 s do término da mistura, soltar a haste, cuidando para que o aparelho não seja submetido a nenhuma vibração durante o ensaio. A pasta é considerada como tendo consistência normal quando a sonda se situar a uma distância de (6 ± 1) mm da placa-base após 30 s do instante em que foi solta.

Caso não se obtenha este resultado, devem ser preparadas diversas pastas de ensaio, variando a quantidade de água e utilizando uma nova porção de cimento a cada tentativa. Não é permitido efetuar mais de uma sondagem na mesma porção de pasta. Podem ser utilizados outros dispositivos para a realização do ensaio, desde que se assegure que os resultados obtidos não apresentem diferença significativa em relação ao equipamento e ao procedimento estabelecidos nesta norma.

Pode-se definir que o tempo de início de pega é o intervalo de tempo transcorrido desde o momento em que o cimento entra em contato com a água até o momento em que a agulha de Vicat penetra na pasta e estaciona a (6 ± 2) mm da placa-base do molde tronco-cônico, em condições normalizadas de ensaio. A câmara úmida para pega deve ser capaz de manter a temperatura do ar ambiente no intervalo de (23 ± 2) °C e a umidade relativa do ar não menor que 90 %.

O armazenamento em câmara úmida pode ser substituído por um banho de água que permita manter a temperatura a (23 ± 2) °C, no qual os corpos de prova devem ser submersos durante todo o ensaio, desde que se possa comprovar que são obtidos os mesmos resultados. Todas as temperaturas estabelecidas para a realização deste ensaio podem ser mantidas no intervalo de (20 ± 2) °C, em regiões de clima temperado, porém devem ser registradas no relatório de ensaio.

Para a preparação da amostra de cimento do tempo de pega, a amostra deve ser ensaiada da forma como foi recebida, a menos que se constate a presença de corpos estranhos ao material; neste caso a amostra deve ser peneirada em peneira com abertura de malha de 150 μm. A amostra deve permanecer na sala de ensaios com antecedência tal que permita a estabilização de sua temperatura com o ambiente.

A preparação da pasta de consistência normal e o enchimento dos moldes para a determinação dos tempos de pega devem ser realizados de acordo com a NBR 16606. Recomenda-se passar uma fina camada de óleo mineral ou similar sobre a placa-base e a superfície interna do molde, antes de seu enchimento, de forma a facilitar a operação de desmoldagem. Imediatamente após o enchimento do molde com a pasta de cimento, este deve ser armazenado em câmara úmida (6.2). Para a determinação do tempo de início de pega, verificar se a agulha de Vicat está corretamente instalada no aparelho para a realização do ensaio.

Em aparelhos manuais, antes de realizar qualquer leitura, descer a agulha da haste móvel até que ela toque a placa-base, fora do molde. Ajustar o indicador na marca zero da escala ou registrar a leitura inicial. Depois de um tempo mínimo de 30 min após o enchimento do molde, colocá-lo com a placa-base no aparelho de Vicat, situando-o sob a agulha. Fazer descer suavemente a agulha até que haja contato desta com a pasta. Aguardar 1 s a 2 s nesta posição, evitando qualquer ação sobre as partes móveis, para que a agulha parta do repouso.

Soltar as partes móveis, permitindo que a agulha penetre verticalmente na pasta, sem choque e sem velocidade inicial. Ler a indicação na escala 30 s após o instante em que a agulha foi solta. Anotar a leitura na escala e o tempo contado a partir do instante em que a água e o cimento entram em contato (instante zero). Repetir o ensaio de penetração no mesmo corpo de prova, em posições convenientemente separadas, que distem no mínimo 10 mm da borda do molde e entre elas, a intervalos de tempo convenientemente espaçados, de, por exemplo, 10 min.

Entre os ensaios de penetração, o molde contendo a pasta deve ser mantido na câmara úmida (6.2). Limpar a agulha de Vicat imediatamente após cada penetração. Anotar os resultados de todas as penetrações e, por interpolação, determinar o tempo em que a distância entre a agulha e a placa-base é de (6 ± 2) mm. A exatidão requerida é de 5 min e pode ser garantida reduzindo o intervalo de tempo entre determinações sucessivas, à medida que se aproxima o final do ensaio. Para as primeiras tentativas de medição do tempo de início de pega, quando a pasta se apresenta ainda fluida, recomenda-se descer a agulha, sustentando-a levemente com os dedos, para evitar seu dano prematuro.

Para a determinação do tempo de fim de pega, substituir a agulha de Vicat para a determinação do tempo de início de pega pela agulha de Vicat para a determinação do tempo de fim de pega, cujo acessório anular facilita a observação exata de penetrações pequenas. Inverter o molde cheio, utilizado em 7.2, sobre sua placa-base, de forma que os ensaios para a determinação do fim de pega sejam realizados na face oposta do corpo de prova, que estava originalmente em contato com a placa-base. Para a realização das medidas, deve ser utilizado o procedimento descrito em 7.4.

Os intervalos de tempo entre ensaios de penetração podem ser ampliados para até 30 min, por exemplo. Registrar, com aproximação de 15 min, o tempo transcorrido a partir do instante zero, até que a agulha penetre pela primeira vez apenas 0,5 mm na pasta, como tempo de fim de pega do cimento. Este é o momento em que o acessório anular não provoca qualquer marca no corpo de prova.

A precisão do ensaio pode ser maior, reduzindo o intervalo de tempo entre penetrações próximas ao final da determinação e observando se os resultados de ensaios sucessivos não variam excessivamente. Quando do uso de aparelhos automáticos, não há necessidade de inverter o molde. O resultado de tempo de início de pega deve ser expresso em horas e minutos (h:min), com aproximação de 5 min, sendo o valor obtido em uma única determinação. O mesmo critério é aplicado ao resultado do tempo de fim de pega, com aproximação de 15 min.

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