Concreto uma abordagem atômica
Por: carlosfernando • 5/7/2016 • Resenha • 1.507 Palavras (7 Páginas) • 232 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
THIAGO AUGUSTO DE SOUSA MOREIRA
CARLOS FERNANDO LEMOS NETO
RELAÇÃO: LIGAÇÕES INTERATOMICAS E MÓDULO DE ELASTICIDADE NO CONCRETO
SANTARÉM
2016
CARLOS FERNANDO LEMOS NETO
RELAÇÃO: LIGAÇÕES INTERATOMICAS E MÓDULO DE ELASTICIDADE NO CONCRETO
Trabalho apresentado para a obtenção da nota na disciplina de Ciência dos Materiais ministrada pelo professor Msc. Thiago Augusto de Sousa Moreira no curso de Engenharia Física.
SANTARÉM
2016
INTRODUÇÃO
O Concreto é um dos materiais cerâmicos mais empregados na construção civil, sua utilização perpassa pelas grandes civilizações antigas como império grego, otomano, etc. Sua utilização não recente, contudo sua compreensão minuciosa perpassa por um grande salto tecnológico da sociedade atual.
Com o emprego de microscopia eletrônica foi possível estudar minuciosamente esse cerâmico numa escala nanométrica. Dessa forma tornou-se exemplificado pela química os componentes minuciosos e suas formas cristalinas podendo explicar o porque de sua resistência característica e sua incrível capacidade de compressão.
No presente trabalho fará uma abordagem do porque atomicamente esse composto heterogêneo possui tamanha resistência mecânica e então um elevado módulo de elasticidade.
Composição do cimento
O cimento tem por composição o clínquer mais gesso, com cerca de 97% de clinquer e 3% de gesso. Sendo, portanto, os componentes do clinquer os principais agentes responsáveis pela resistência do cimento hidráulico. E o gesso atua como um retardador de pega, fornecendo um período maior de plasticidade durante o início do processo químico através dos cristais de etringita.
O clínquer é composto por dois silicatos e dois aluminatos. São eles:
Silicato dicálcio (belita) 2Ca.SiO2 C2S
Silicato tricálcio (alita) 3 Ca.SiO2 C3S
Aluminato de tricálcio (celita) 3 CaO.Al2O3 C3A
Aluminoferrito de tetracálcio(felita) 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF
Posteriormente esses compostos sílicos e aluminosos formarão, através de reações químicas, cristais os quais darão rigidez ao corpo do concreto somados aos agregados graúdos e miúdos.
Módulo de elasticidade e o concreto
O módulo de elasticidade determina a quantidade de carga para um material não ser deformado, ou seja a quantidade de tensão que ele suporta sem sofrer deformação plástica.
No concreto o módulo de elasticidade é primordialmente determinado pelos seus agregados. Dessa forma, agregados com baixo módulo de elasticidade conferirão um concreto de baixa resistência à compressão.
Toda explicação de sua resistência perpassa pela caracterização geral dos produtos usados sejam eles os agregados ou mesmo o cimento, o cimento tem por finalidade unir os agregados formando uma pasta coesa que proporcionará adesão e resistência suficientes para manter os agregados unidos até determinada resistência calculada.
O concreto é portanto a união de agregados quimicamente inertes e um aglomerante hidráulico para fazer a união destes, o cimento. A resistência do concreto propriamente dito é conferida por três fases do concreto, os agregados inertes, a pasta matriz e a zona de transição (local entre a pasta matriz e o agregado inerte).
Podemos modificar os agregados em origem ou mesmo geometria, ambos influenciarão em sua resistência, em geral agregados naturais são mais resistentes que agregados sintéticos, uma vez que possuem maiores forças interatômicas devido suas formações geológicas. Sejam por rochas sedimentares como o agregado graúdo ou por rochas ígneas de onde geralmente são originárias os agregados graúdos.
A formação geológica influenciará diretamente na resistência do agregado uma vez que diferentes origens resultam em diferentes energias de formação. As rochas sedimentares por exemplo recebem menor energia de formação em relação as rochas ígneas e metamórficas. Dessa forma o agregado miúdo possui menor resistência
A pasta e a resistência
As principais ligações interatômicas formadas no concreto são as ligações iônicas conferindo extrema energia de ligação entre os átomos e as moléculas que formam os cristais mais comuns nesse material cerâmico.
As formações cristalinas na pasta do cimento é o que determina a resistência do concreto durante seu processo químico de interação entre cimento e água. Para compreender essa resistência da pasta é necessário compreender tais processos.
O processo químico do cimento e seu reagente hidráulico começa quando ambos são postos sob o mesmo ambiente. Durante a reação inicial formar-se-ão cristais de etringita e de CSH (silicato de cálcio hidratado), estes irão evolver os grãos não hidratados do cimento formando uma barreira cristalina. Esse processo inicial que permite a trabalhabilidade do concreto e sua característica plástica inicial em relação ao seu tempo de pega.
O processo final de endurecimento da pasta dar-se-á pelo processamento químico final dos cristais de silicato de cálcio hidratado, esse cristal é o principal retículo que fornecerá resistência para a pasta de cimento uma vez que é responsável por cerca de 60 % do volume da pasta. Este cristal sob estrutura (CaO)3(SiO2)2(H2O)3 simplificado para C3S2H3. Este cristal possui como base ligações iônicas entre o metais e ametais como por exemplo as ligações entre cálcio e oxigênio (óxido de cálcio) e entre o silício e o oxigênio (dióxido de silício). Por serem ambos compostos iônicos conferem alta resistência mecânica à compressão para a pasta uma vez que, quanto maior for a força interatômica e intermolecular maior será o módulo de elasticidade do material. Como a força interatomica é a iônica (maior força interatomica) confere a este cristal um alto módulo de elasticidade, tal fato se justifica ainda por possuir dois átomos com alta eletronegatividade entre eles, se ambos (tanto oxido de cálcio como dióxido de cálcio) possuem alta diferença de eletronegatividade entre seus átomos isso quer dizer que a força para separar esses átomos é ainda mais forte, dessa forma a formação do retículo cristalino é de alta resistência mecânica.
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