As propriedades do cimento são as qualidades e ingredientes que o tornam um dos materiais de construção mais versáteis e valiosos que existem. As propriedades incluem as propriedades físicas, bem como as propriedades químicas do cimento.
As propriedades físicas incluem elementos como a resistência à compressão e a capacidade de ligação do cimento, que permitem aos construtores criar estruturas fortes e duradouras. As propriedades químicas estão relacionadas à forma como os ingredientes do cimento contribuem para suas impressionantes qualidades físicas.
Propriedades Físicas do Cimento
Os componentes químicos do cimento desempenham um papel significativo nas suas propriedades físicas. As empresas de cimento fazem alguns ajustes nos ingredientes do cimento quando desejam criar tipos especializados de cimento com propriedades únicas.
Finura
A finura de uma mistura de cimento refere-se à distribuição do tamanho das partículas do pó de cimento. Esta propriedade afeta o desempenho e a trabalhabilidade do cimento. A finura é medida em metros quadrados por quilograma (m2/kg) ou centímetros quadrados por grama (cm2/g). Uma área superficial específica mais alta indica partículas mais finas e uma área superficial específica mais baixa indica partículas mais grossas.
Quanto mais finas forem as partículas de cimento, maior será a interação entre a água e as partículas de cimento. Isto aumenta a reatividade química e a subsequente produção de gel de hidrato de silicato de cálcio (CSH). O gel CSH forma a matriz que cria o endurecimento e a resistência do cimento.
Solidez
A solidez do cimento refere-se à sua capacidade de reter sua estrutura depois de endurecido e endurecido. Ele mede a resistência do cimento a mudanças de volume, como retração e expansão, que podem ocorrer devido ao atraso na hidratação ou a compostos químicos instáveis. Alguns compostos químicos instáveis incluem excesso de cal ou magnésia que podem reagir com a água ao longo do tempo, causando expansão.
Os fabricantes garantem a solidez do cimento selecionando a mistura adequada de ingredientes crus para manter uma composição química equilibrada. Isto permite-lhes garantir temperaturas adequadas do forno na fase de produção de clínquer e moer as partículas a um nível aceitável sem geração excessiva de calor.
Consistência
A consistência do cimento refere-se à sua capacidade de fluir e manter a trabalhabilidade quando misturado com água. Esta propriedade está relacionada à plasticidade e fluidez da pasta de cimento. Diferentes compostos químicos dentro da mistura de cimento afetam a consistência do cimento devido à sua taxa de hidratação e propriedades reológicas. Por exemplo, o silicato tricálcico é bastante reativo e requer uma grande quantidade de água para uma boa consistência. O silicato dicálcico tem um tempo de reação menor e não requer muita água para atingir a consistência ideal.
Força
A resistência de um tipo de cimento refere-se à sua capacidade de suportar a pressão de forças externas, mantendo ao mesmo tempo a sua integridade estrutural. Esta propriedade crítica detalha a capacidade de carga e durabilidade do cimento. Os especialistas determinam a resistência do cimento submetendo amostras cilíndricas de cimento ou concreto a uma carga compressiva até que ocorra uma falha. O silicato tricálcico proporciona um ganho inicial de resistência do cimento e o silicato dicálcico suporta resistência a longo prazo.
Definir hora
O tempo de pega do cimento descreve quanto tempo o cimento leva para a pasta de cimento recém-misturada atingir um estado sólido e firme. Os fabricantes de cimento medem o tempo de pega em duas categorias: o tempo de pega inicial e o tempo de pega final. O tempo de presa inicial não deve ser muito rápido porque isso inibe a boa trabalhabilidade. O tempo final definido não deve ser muito longo, pois isso pode retardar o progresso dos projetos.
Os tempos médios iniciais definidos estão entre 30-45 minutos. O tempo médio de configuração final varia entre 7 a 10 horas. Esses tempos serão diferentes para cimentos especializados, como cimento de endurecimento rápido ou cimento de baixa temperatura. A presença de silicato tricálcico leva a tempos de presa mais rápidos. A adição de silicato dicálcico pode atrasar o tempo de presa.
Calor de Hidratação
A propriedade de calor de hidratação refere-se à quantidade de calor que é liberada durante o processo de hidratação. Durante este processo ocorrem reações químicas exotérmicas que podem impactar a trabalhabilidade do cimento. A produção de calor no cimento é benéfica em climas frios, mas não em climas quentes, onde a geração excessiva de calor pode causar fissuras e/ou encolhimento que afetarão a resistência e a durabilidade da estrutura.
É comum que os fabricantes de cimento listem o potencial de hidratação térmica do seu cimento, embora esses limites variem de acordo com as condições ambientais.
Perda de ignição
A propriedade de perda de ignição (LOI) refere-se à quantidade de peso perdida quando o cimento é sujeito a altas temperaturas. Esta propriedade mede a quantidade de compostos voláteis e materiais orgânicos na mistura de cimento. Para realizar este teste, os fabricantes expõem uma quantidade de cimento a uma temperatura específica, geralmente em torno de 900o-1000o C. Após a queima de todos os compostos voláteis, os materiais inorgânicos permanecem. A perda de peso é determinada como uma percentagem do peso da amostra de cimento inicial.
Esta propriedade ajuda os fabricantes de cimento a avaliar a pureza e a qualidade da composição do cimento que afeta o desenvolvimento de resistência, durabilidade e resistência do cimento a ataques químicos.
Densidade aparente
A propriedade de densidade aparente refere-se à massa de cimento por unidade de volume. Isto é expresso em quilogramas por metro cúbico (kg/m3) ou gramas por centímetro cúbico (g/cm3). Mede a densidade do cimento quando ele está frouxamente compactado e sem compactação. A faixa média de densidade aparente para cimento normal é de 1000-1600 kg/m3.
Gravidade Específica
Esta propriedade mede a densidade do cimento em relação à densidade da água a uma temperatura específica. A gravidade específica do cimento normal está em média entre 3,1-3,16. A medição da gravidade específica ajuda os engenheiros a medir com precisão o cimento com as proporções corretas de agregado e água para atingir a densidade do concreto necessária.
Propriedades Químicas do Cimento
As propriedades químicas do cimento são determinadas pela sua composição. Os quatro principais compostos químicos do cimento são aluminato tricálcico, silicato tricálcico, silicato dicálcico e ferrita. Esses compostos sofrem alterações químicas durante a hidratação que afetam as propriedades físicas do cimento.
Aluminato Tricálcico (C3A) – Este composto reage com a água para iniciar o processo de hidratação. O C3A também leva ao desenvolvimento de resistência no cimento. Silicato Tricálcico (C3S) – C3S é responsável pela rápida hidratação e endurecimento. Silicato dicálcico (C2S) – Este composto químico ajuda o cimento a ganhar resistência a longo prazo. Ferrita (C4AF) – A ferrita é um fundente que ajuda a reduzir a temperatura de fusão das matérias-primas no forno, auxiliando no processo de fabricação. Magnésia (MgO) – Uma pequena quantidade de magnésia ajuda o cimento a ganhar resistência. Muita magnésia na mistura tornará o cimento expansivo e doentio. Trióxidos de Enxofre (SO3) – O trióxido de enxofre está presente no cimento na forma de gesso. Pode atuar como um acelerador de tempo de configuração. Muito SO3 pode tornar o cimento expansivo e insalubre. Óxidos de Ferro (Fe203) – Este composto confere resistência e dureza ao cimento. Também dá cor ao cimento. Álcalis – A presença de álcalis pode ajudar a aumentar a velocidade de hidratação, mas também retardar o tempo de pega do cimento. Alumina – O cimento com alto teor de alumina pode suportar temperaturas muito baixas. Sílica ativa – A sílica ativa ajuda a melhorar a resistência à compressão, a resistência à abrasão e a resistência de ligação do cimento. Uma quantidade excessiva de vapores de sílica pode atrasar o tempo de presa do cimento.
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