Trabalho - A Cal Metalúrgia

UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ

ERON BORGES CRISTIANE L. FLORENCIO LUCIANO PIZZATO FELIPE BORGES DEIVIDY MIRANDA LUIZ RICARDO ZAMBONI SARAH ALEXANDRE FERREIRA IVAN ARALDE ALINE C SANTANA

A CAL METALÚRGICA

CURITIBA 2012

ERON BORGES CRISTIANE L. FLORENCIO LUCIANO PIZZATO FELIPE BORGES DEIVIDY MIRANDA LUIZ RICARDO ZAMBONI SARAH ALEXANDRE FERREIRA IVAN ARALDE ALINE C SANTANA

A CAL METALÚRGICA

Trabalho no Curso de Engenharia Civil 3º período, da Universidade Tuiuti do Paraná, como requisito avaliativo do 1º bimestre da disciplina de Materiais de construção I Professora Sabrina Drumond

CURITIBA 2012

SUMÁRIO

SUMÁRIO..................................................................................................................................3 INTRODUÇÃO..........................................................................................................................2 A CAL.........................................................................................................................................3 POZOLANAS.............................................................................................................................4 Classificação...............................................................................................................................5 Materiais Pozolânicos Naturais...................................................................................................5 Materiais Pozolânicos Naturais de origem vulcânica.................................................................6 Pozolanas Naturais de origem sedimentar..................................................................................6 Materiais Pozolânicos Artificiais................................................................................................7 ESCÓRIA ALTO FORNO (POZOLANA ARTIFICIAL).........................................................8 TIPOS DE ESCÓRIA.................................................................................................................8 Esfriada ao ar ou Cristalizada.....................................................................................................8 Resfriada com Água ou Granulada.............................................................................................9 Escória Granulada de Alto Forno. ..............................................................................................9 Propriedades da Escória Alto Forno Aplicada............................................................................9 A CAL METALÚRGICA.........................................................................................................10 BIBILIOGRAFIA.....................................................................................................................11

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INTRODUÇÃO Neste trabalho estaremos verificando a utilização da cal metalúrgica como aglomerante na elaboração de massas de assentamento de elementos cerâmicos ou cimentícios, como também, de massas para revestimento de paredes. Sabendo que a cal metalúrgica é aglomerante composto, ou seja, recebe melhoramentos de resistência por conta da adição de pozolanas artificiais. Então será abordado sobre os aspectos, características e propriedades da cal e também das pozolanas, dando ênfase na escória de alto forno que é o principal material de adição na formação da cal metalúrgica. Por fim, definir, caracterizar e enfatizar emprego da cal metalúrgica nos serviços de construção civil.

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A CAL “Cal é um nome genérico de um aglomerante simples, resultante da calcinação de rochas calcárias, que se apresentam de diversas variedades, com características resultantes da natureza da matéria-prima empregada e do processo conduzido”1  A cal, também é conhecida como óxido de cálcio é uma das substâncias mais importantes para a indústria, sendo obtida por decomposição térmica de calcário a 900°C. Também chamada de cal viva ou cal virgem, é um composto sólido branco. Existem três tipos de cais: Cal aérea que se subdivide em “cal virgem e cal hidratada” e a cal hidráulica.  A cal virgem ou cal viva – é o aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias numa temperatura menor que a de fusão do material (800 – 900 ºC). Além das rochas calcárias, a cal também é obtida de resíduos de ossos e conchas de animais. O produto que se obtém da calcinação do carbonato de cálcio recebe o nome de cal virgem ou cal viva (CaO), que ainda não é o aglomerante usado na construção. O óxido deve ser hidratado para virar hidróxido de cálcio Ca(OH) ² denominado cal extinta ou cal queimada.  A cal aérea se pode classificar pelos seguintes critérios: o da composição química básica e do rendimento da pasta. Segundo a composição química podemos verificar duas variedades: a cal cálcica e a cal magnesiana. Sendo a primeira, com um mínimo de 75% de CaO, e a segunda, com no mínimo 20% de MgO, devendo sempre a soma de CaO com MgO ser superior a 95%. Os componentes argilosos SiO 2, Al2O3 e Fe2O3, devem somar no máximo 5%. Pelo rendimento em pasta, a cal representa suas variedades: cal gorda e cal magra. Entende-se por rendimento em pasta o valor do volume de pasta de cal 1

BAUER, L. A. Falcão – Materiais de Construção, vol 1, 5ª edição

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obtido com uma tonelada de cal viva. Se o rendimento for maior do que 1,82, a cal será denominada gorda, e, se for inferior a esse valor, magra.  A cal viva é um produto de cor branca que se apresenta da forma de grãos de grande tamanho e estrutura porosa, ou em pó. Na primeira situação, a densidade média é de 0,85, aproximadamente, e, na segunda, 0,50. A densidade absoluta é, em média, 2,20. A cal hidratada apresenta-se sob a forma de flocos ou pó de cor  branca, com densidade aparente de 0,5. Cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu em usina o processo de hidratação. É apresentada como um produto seco, na forma de um pó branco de elevada finura.  A cal hidratada oferece sobre a cal virgem algumas vantagens, entre elas: maior facilidade de manuseio, por ser um produto pronto, eliminando do canteiro de obras a operação de extinção e maior facilidade de transporte e armazenamento. Sendo que ambas possuem plasticidade, ou seja, tem grande capacidade de trabalhabilidade (modelação), estão sujeitas a retração por conta da carbonatação do hidróxido onde a perda de volume, cuja consequência é o aparecimento de tricas no revestimento. Quanto ao rendimento já explanado anteriormente, resta apenas comentar sobre a consistência da pasta. Trata-se de uma consistência arbitrária, usualmente determinada pelo batimento de cilindro de cinco centímetros de diâmetro e dez centímetros de altura, que se deforma para 8,7 cm pela remoção do molde. O processo de endurecimento é através da absorção de CO 2, sendo assim um material que não endurece debaixo d’água. Além da cabonatação, o endurecimento dá cal se dá também pela combinação do hidróxido com a sílica finamente dividida que se encontra, eventualmente, na areia que constitui a argamassa. Um produto de elevada dureza e valor ligante é o que resulta da combinação da cal com a sílica. Tal fenômeno já é conhecido a muito tempo e foi extensamente utilizado pelos romanos em suas obras, quando juntavam certa proporção de pozolana em suas argamassas e concretos feitos com cal ordinária.

POZOLANAS

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 As pozolanas são definidas como materiais siliciosos ou silicoaluminosos que possuem poucas ou nenhumas propriedades cimentícia, mas que, finamente divididos e na presença de humidade reagirão quimicamente com álcalis e hidróxidos alcalinoterrosos a temperaturas ambiente formando ou ajudando à formação de compostos com propriedades cimentícias.

Classificação É possível dividir as pozolanas em duas categorias: pozolanas naturais e pozolanas artificiais. As primeiras são de origem vulcânica, sendo encontradas em zonas onde ocorrem ou ocorreram fenômenos vulcânicos.  As pozolanas artificiais são obtidas através do tratamento de materiais com base siliciosa a temperaturas de cozedura específicas para cada material, induzindo a formação de sílica amorfa; estas temperaturas não devem ser demasiado elevadas de forma a não potenciarem a nucleação e crescimento cristalino. Contudo, a sujeição de materiais siliciosos a temperaturas elevadas, seguidas de arrefecimento brusco (à semelhança dos materiais pozolânicos naturais) promove a formação de matéria amorfa ou com baixo grau de cristalinidade e portanto, mais reativa.  A norma ASTM C 618-01 divide as pozolanas em três classes diferentes: Classe N, Classe F e Classe C. A Classe N engloba pozolanas naturais (calcinadas ou não) tais como algumas terras diatomaceas, opala e sílex, tufos e cinzas vulcânicas ou pumitos (calcinados ou não) e vários materiais que necessitam de calcinação de forma a induzir propriedades satisfatórias, assim como algumas argilas e xistos.  As Classes F e C são ambas relativas a cinzas volantes, englobando a Classe F cinzas produzidas a partir de antracite queimada ou carvão e a Classe C cinzas produzidas a partir de lignite ou carvão sub-betuminoso. Os materiais da Classe C têm algumas propriedades hidráulicas. Para se inserirem em cada uma das referidas classes os materiais devem adicionalmente cumprir os demais requisitos definidos na norma quanto às suas características.

Materiais Pozolânicos Naturais

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Tendo como base um elevado conteúdo em sílica amorfa, é possível dividir os materiais pozolânicos naturais em duas proveniências distintas: materiais de origem vulcânica ou sedimentar.

Materiais Pozolânicos Naturais de origem vulcânica Os materiais de origem piroclástica podem ser subdivididos, tendo em conta o seu processo de formação: os tufos e o trass pertencem ao grupo das rochas coesivas resultantes de processos de alteração (zeolitizadas); as pozolanas italianas, a terra de Santorini e os riolitos, entre outros, pertencem ao grupo das rochas não coesivas, resultantes de explosões vulcânicas seguidas de rápido arrefecimento e designadas também por vidro vulcânico. Dada a natureza vulcânica destes materiais, a sua existência dissemina-se por  locais onde existe ou existiu atividade eruptiva, sendo portanto um material abundante,

presente

em

todos

os

continentes

e

que,

atualmente,

é

preferencialmente utilizado no fabrico de cimento pozolânico. A sua comercialização reveste-se também de um carácter internacional, sendo possível obter este produto em zonas tão díspares como a Birmânia, México, Chile, Japão, Índia e Canadá. Na Europa, os principais fornecedores são a Itália e a Grécia, embora seja possível encontrar pozolanas também na França, Alemanha, Turquia, Rússia, Espanha (Canárias) e Portugal (Açores). Contudo, sendo materiais naturais, formados sob diferentes condições e com diferentes composições, as pozolanas possuem características diversas e são conhecidas por diferentes designações. Cada um destes materiais tem características específicas, tanto ao nível de coloração como de composição. A nível de exemplo, é possível encontrar pozolanas provenientes da Itália com tonalidades que variam entre o vermelho, o cinzento e o verde/amarelado. Por outro lado a sua composição mineralógica é também díspar, embora os minerais presentes sejam, sobretudo silicatos ou silico aluminatos de cálcio, magnésio e potássio e também óxidos de ferro.

Pozolanas Naturais de origem sedimentar 

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Para além de pozolanas naturais de origem vulcânica, a outra principal fonte abundante de sílica reativa na natureza é a terra diatomácea ou diatomito, de origem sedimentar, que pode ser encontrada no seu estado puro ou incorporando argila, sendo neste caso conhecida por moler. Também de origem sedimentar, o gaize contém sílica reativa; contudo, esta rocha é utilizada principalmente após cozedura a 900ºC, formando uma pozolana artificial.

Materiais Pozolânicos Artificiais Os materiais pozolânicos artificiais decorrem da calcinação de materiais naturais em condições específicas ou são provenientes de subprodutos industriais.  Atualmente, a sua utilização é frequentemente associada à produção de concreto, como inibidores da reação alcali-sílica ou como substitutos do cimento. Embora por vezes consideradas pozolanas, as escórias de alto forno, subproduto da indústria de aço, tem os mesmos constituintes que o cimento e são um material hidráulico.

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ESCÓRIA ALTO FORNO (POZOLANA ARTIFICIAL)  A fabricação de ferro gusa se realiza em unidades industriais chamadas AltosFornos, nas quais se reduzem os óxidos contidos nos minerais de ferro e se separam as impurezas que os acompanham.  As escórias se formam pela fusão das impurezas do minério de ferro,  juntamente com a adição de fundentes (calcário e dolomita) e as cinzas do coque, conforme esquema seguinte: Minério de ferro + carvão + fundente (calcárea 1500ºC) = ferro gusa + escória  A mistura da canga do minério com o carvão e o fundente na temperatura de 1500ºC resulta na decantação do ferro, que é mais pesado e tudo que resta na superfície é a escória.  A escória fundida é uma massa que, por sua insolubilidade e menor  densidade, sobrenada no ferro gusa e é conduzida por canais, até o lugar de resfriamento.

TIPOS DE ESCÓRIA Esfriada ao ar ou Cristalizada Neste tipo de resfriamento a escória é escoada em estado líquido em pátios apropriados, onde são resfriadas ao ar. Por ser um processo lento, os seus componentes formam distintas fases cristalinas, e com isto não adquirem poder de aglomerante hidráulico. Essa escória recebe o nome de Escória Bruta de Alto-Forno, podendo ser britada ou utilizada como material inerte em diversas aplicações, substituindo materiais pétreos.

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Resfriada com Água ou Granulada Neste tipo de resfriamento a escória líquida é transportada para os granuladores, que são equipamentos onde ela é resfriada bruscamente por meio de  jatos de água sob alta pressão. Não havendo tempo suficiente para formação de cristais, essa escória se granula "vitrificando" e recebe o nome de escória granulada de alto forno.

Escória Granulada de Alto Forno.  A Escória Granulada de Alto-Forno devido ao seu grande potencial hidráulico (endurecer, após moída, quando em contato com a água), tem um mercado amplo para esse produto, principalmente para cimenteiras e concreteiras, onde a Escória Granulada de Alto-Forno pode ser moída e utilizada na fabricação do cimento e concreto.

Propriedades da Escória Alto Forno Aplicada  A aplicação de Escória Granulada de Alto-Forno pode trazer grandes vantagens, dentre estas vantagens, pode-se destacar maiores resistências finais e maior durabilidade, em função da aplicação a que se destina. Pode-se destacar: •

Menor risco de fissuração (baixo calor de hidratação da Escória Granulada de  Alto-Forno);

•

Melhor trabalhabilidade e plasticidade;

•

Maiores resistências finais: as argamassas compostas com este material tendem a apresentar valores finais de resistência mais elevados, se comparadas com argamassas compostas com alguns tipos de cimentos;

•

Menor porosidade e permeabilidade, favorecendo a durabilidade;

•

Contribuição para prevenção de reações álcalis-agregado

•

 Aumento da resistência à corrosão por cloretos e a sulfatos

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A CAL METALÚRGICA Por definição a cal metalúrgica é um material composto de cal hidratada com adição de pozolana artificial, no caso, escória de alto forno, tornando-o um aglomerante hidráulico. Podemos classifica-la como um material de cor cinza, que possui boas propriedades plásticas, com trabalhabilidade boa, resistência tal qual a argamassa magra (Não rica em cimento).  A cal metalúrgica é aplicada na produção de argamassa para assentamento e também, como argamassa para revestimento. Seu principal benefício é consumo de rejeito de indústria, contribuindo para destinação correta do material poluente, ajudando diminuir o passivo ambiental das indústrias metalúrgicas. No Brasil este tipo de material não é normalizado, nem tão pouco utilizado, uma vez que há a predominância do uso do cimento. Sabe-se que apenas na França ela é normalizada e utilizada para revestimento interno. Do ponto de vista de custos na construção pode-se dizer que a utilização da cal metalúrgica é quase que insignificante no orçamento.

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BIBILIOGRAFIA 1. BAUER, L. A. Falcão – Materiais de Construção, vol 1, 5ª edição, 1995, ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, RJ. 2. VOROBIEV, V – Matériaux de Construction, edição 1967, Moscou, 1967, Ed. Éditions Mir  3. GRIFFINI, E. A – Elementi Construttivi nell’edilizia: materialli e ornanismi, Ed. Industrie Grafiche Italiane Stucchi, Milano, Itália, 1949. 4. PETRUCCI, Eladio G.R. – Materiais de Construção, 11ª ed, Editora Globo,São Paulo, SP, 1988. 5. KLOSS, Luiz C. – Materiais de Construção Civil, 2ª edição, Curitiba, PR, Ed. CEFET-PR, 1996. 6. SILVA, Moema R. – Materiais de Construção, 1ª edição, Curitiba, PR. 7. ALVES, José D. – Materiais de Construção, Vol. 2, Ed. Livraria Nobel S.A., São Paulo, SP, 1974.