CAL

Um dos ligantes mais antigos é o ligante que resulta da cozedura dos calcários, constituídos sobretudo por CaCO₃. Associado a este está a argila formando assim Calcário Margoso; e quando a argila existe em quantidade superior é a Marga Calcária.

 
Calcário ------------------------------------------------------------------------- CaCO₃ 100%
Calcário margoso ------------------------------------------------------------- CaCO₃ + agila (<50%)
Marga Calcária ---------------------------------------------------------------- CaCO₃ + agila (>50%)

A cozedura do calcário puro dá origem ao oxido de cálcio, que constitui a cal aérea, a cozedura do calcário margoso dá origem aos cais +/- hidráulicos, conforme o teor de argila e também aos cimentos naturais.

CaCO₃ à CaO + CO₂  (endotérmico)

CaCO₃ (quase puro) – 800/900ºC (cozedura em forno) --> Óxido de Cálcio (CAL VIVA)
CaCO₃ (impurezas até 5%) – 850ºC --> Cal viva à Cal aérea
CaCO₃ + argila (8-20%) – 1000ºC --> Cal ± hidráulica
CaCO₃ + argila (20-40%) – 1050ºC a 1300ºC --> Cimento natural

* Cal Aérea

Quanto ao teor de impurezas, as cais dividem-se em gordas e magras.
- As cais aéreas gordas derivam dos calcários quase puros com teores de carbonato não inferiores a 99% e são brancas. Têm propriedades plásticas, pois tratam-se de cais facilmente trabalháveis e bastante macios.

- As cais aéreas magras (acinzentadas) derivam dos calcários com teores de argila e de outras impurezas compreendidas entre 1 a 5%. Não são, tão trabalháveis, nem macias.

O produto obtido pela cozedura dos calcários, designa-se por Cal viva (Q), que é oxido de cálcio e que com água (extinção) fornece a Cal apagada (S) ou extinta que é hidróxido de cálcio Ca(OH)₂.

CaO + H₂O à Ca(OH)₂ + 15,5 cal

      (Cal viva)               (Cal apagada)

A Cal Viva apresenta-se sob a forma de grãos de grandes dimensões com 10,15 a 20cm, é um produto sólido, de cor branca com grande avidez pela água.

- Extinção (pode fazer-se por dois processos):

1º Imersão – Extinção da cal viva com excesso de água e é feita mergulhando os blocos em água, obtendo-se assim uma pasta de cal apagada que endurece lentamente. É um produto pouco poroso e permeável, com difícil e lenta recarbonatação que pode durar + de 6 semanas.

2º Aspersão – Consiste na extinção da cal viva com aspersão de água estritamente necessária à hidratação. Verifica-se uma expansão à medida que a cal se vai hidratando, e o produto pulveriza-se.

Diferenças:

- Portanto as cais extintas são cais aéreas, constituídas por hidróxido de cálcio e de magnésio, que resultam da extinção da cal viva. As cais extintas não têm reacções exotérmicas, quando em contacto com a água. São produtos sob a forma de pó seco ou mistura aquosa.

- A cal aérea é um ligante constituído por Óxidos de Cálcio(CaO), ou Hidróxidos de Cálcio(Ca(OH)₂), que endurece lentamente ao ar por reacção com CO₂. Em geral não endurece na água pois não possuem propriedades hidráulicas. Pode tratar-se de cal viva ou de cal apagada.

- Endurecimento da cal aérea (faz-se em duas fases):

1ªfase (Presa Inicial) – dá-se a evaporação da humidade em excesso, ao fim da qual a cal está firme ao tacto mas ainda é marcável com unha.

2ªfase (Recarbonatação) – dá-se uma reacção química muito lenta, ao ar, em que o hidróxido se reconverte em carbonato de cálcio por recombinação com o CO₂. A velocidade desta recarbonatação depende da temperatura, da estrutura porosa e da humidade da pasta (podendo demorar anos).

Ca(OH)₂ + CO₂ à CaCO₃ + H₂O + 42,5 cal

Reacção exotérmica e expansiva.

Figura 1. Processo de Hidratação - Calcinação - Carbonatação - Moagem

Aplicação de areia: A pasta de cal ao secar retrai, e fissura. Para evitar a fissuração emprega-se areia nas argamassas de cal. Estes grãos de areia, dividem o material em pequenas fracções localizadas, e arejam a argamassa, permitindo a sua carbonatação, ao mesmo tempo que se dá a secagem. A areia usada deve ser siliciosa ou calcária, bem limpa e isenta de materiais húmidos e de argila.

- Aplicação de cal aérea (fornece plasticidade, coesão e boa trabalhabilidade nas argamassas)

O hidróxido de cálcio é solúvel na água (e na água salgada) portanto, não ganha presa, nem endurece na água, e não pode ser usada em obras hidráulicas e marítimas.
- Cal aérea com gesso, é usada no fabrico de blocos silico-calcários.

- Cal aérea misturado com pozolana é usado em estuque,

- Cal aéra misturada com cimento ou cal hidráulico, é usado em argamassa para reboco,

- Cal aérea sob a forma de leitado usado na caiação de muros.

-Vantagens:

·         Aderência às superfícies de contacto,

·         Resistência mecânica (a longo prazo),

·         Rendimento de 3,5x (com 10l de cal viva obtém-se 35l de cal em pasta)

* Cal Hidráulica

  

A pedra calcária CaCO₃, que contenha 8 a 20% de argila, se tratada termicamente a cerca de 1000ºC dá origem à Cal Hidráulica, que é um produto que endurece tanto na água como ao ar. A cal hidráulica é constituída por silicatos (SiO₂.2CaO) e aluminatos de cálcio (Al₂O₃.CaO) e por menos de 3% de óxido de cálcio (que endurece por carbonatação).

(1000 a 1100ºC) CaCO₃ + argila (8-20%) ---------> Cal hidráulica

A preparação da cal hidráulica é feita em fornos, verificando-se as seguintes fases:

·         500 a 700ºC ------------------- desidratação da argila

·         850ºC --------------------------- decomposição de calcário (CaCO₃ à CaO + CO₂ ↑)

·         1000 a 1100ºC -------------- reacção da sílica e alumina da argila com o óxido de cálcio, originando silicatos e aluminatos.

SiO2 + CaO à Silicatos de cálcio (SiO₂.2CaO)

Al2O3 + CaO à Aluminatos de cálcio (Al₂O₃.3CaO)

- Extinção de cal hidráulica

Se a temperatura de cozedura for mais alta (até 1500ºC) e a % de argila (sílica e alumina) for maior, a reacção é mais completa, ou seja, a quantidade de silicatos e aluminatos de cálcio é maior, diminuindo a quantidade de óxidos de cálcio livre.

A 1000ºC a reacção é parcial e os produtos formados são uma mistura de silicatos e aluminatos de cálcio e óxido de cálcio livre. Depois de saído do forno obtém-se pedaços de varias dimensões constituídos pela mistura de sílica e aluminato de cálcio e cal livre (10%)  e ainda um pó inerte que é silicato bicálcio formado por pulverização durante o arrefecimento (657ºC).

A cal retirada do forno deve ser extinta, não só com o fim de eliminar a cal viva, mas para provocar a pulverização de toda a cal hidráulica.

A extinção deve ser feita com precaução pois só deve adicionar a água suficiente para hidratar a cal viva, é a reacção expansiva desta que se aproveita para pulverizar os grãos que contém os aluminatos e silicatos, a água em excesso irá hidrata-los.

A cal hidráulica deve ser completamente extinta para ser usada em obra.

Dá extinção (de 130 a 400ºC) obtém-se:

·         Pó

·         Grappiers, são grãos de material sobreaquecido com verdadeiras características de cimento, mais escuros e duros e ricos em silicatos bicálcicos.

Assim, após a extinção é necessário separar os grappiers do pó e proceder à moagem.

Esta separação é feita em peneiros circulares rotativos, constituídos por tambores perfurados concêntricos sendo o tambor interior de malha com mais abertura para permitir a passagem dos grappiers.

Após a moagem dos grappiers, o pó resultante é adicionado ao pó de silicato e aluminato de cálcio e hidróxido de cálcio, formando a cal hidráulica, se necessário juntar materiais pozolânicos moidos.

- Presa e endurecimento da cal hidráulica (compreende 2ªs fases)

1ªfase – dá-se a hidratação dos silicatos e aluminatos de cálcio, quer na água, quer no ar.

2ªfase – dá-se a recarbonatação da cal apagada, só ao ar e em presença de CO₂.

Figura 2. Hidratação da Cal

- Algumas propriedades e aplicações de cal hidráulica

A massa volúmica média da cal hidráulica é cerca de 2,75g/cm³ mais baixo do que o de cimento e a sua baridade toma valores entre 0,6 a 0,8 g/cm3.
A sua aplicação é feita de modo a que não se exigem resistências mecânicas elevadas com argamassas pobres:

- Argamassa de revestimento (pavimento rodoviário),

- Argamassa para reboco de paredes (Pré-fabricação),

- Argamassa para alvenaria.

- Fabrico de cal

As cais hidráulicas e aéreas podem ser produzidas em vários tipos de fornos.

O forno contínuo vertical utiliza combustível de chama curta, carvão. Tem 2 camaras sobrepostas, sendo o calcário alimentado por uma abertura junto à chaminé superior, e o combustível introduzido no estrangulamento entre as duas camaras onde se processa a combustão, o arrefecimento do material dá-se na camara inferior, onde o ar é aquecido (com melhoria no rendimento térmico). O material calcinado é extraído pela parte inferior da camara de arrefecimento.

O forno rotativo, constituído por 1 cilindro metálico, internamente revestido de material refractário, giram lentamente sobre um eixo inclinado, recebendo o calcário pela sua boca superior e tendo o maçarico de aquecimento na sua boca inferior, por onde também é retirado o material calcinado.

* Cal Pozolânica

Os romanos misturavam cinzas vulcânicas (pozolana) com cal hidráulica (25 a 45%) obtinham um aglomerado que endurecia debaixo de água. A capacidade hidráulica da cal pozolânica usada pelos romanos permitiu que as fundações pudessem ser lançadas sob a água. (ex:. Ostia)

- Aplicações

É usada como plastificante em argamassas de reboco grosso e assentamento de blocos de betão ou de cerâmica. Deve-se adicionar água à cal pozolânica, cerca de 24h antes da preparação da argamassa com cimento e areia. Este procedimento melhora a função aglomerante da cal e garante à argamassa final índices de aderência superiores (quando comparados a argamassas com cal hidráulica).

- Principais vantagens

·         Baixa libertação de calor, durante a fase de presa, torna os betões pozolânicos adequados para uso em situações onde é necessário betonar grandes volumes em simultâneo, evitando o sobreaquecimento da massa betonada e a sua fissuração,

·         Maior resistência à corrosão, devido à alta alcalinidade dos betões pozolânicos,

·         Melhores acabamentos,

·         Melhor aderência,

·         Melhor trabalhabilidade nas argamassas para reboco e assentamento.

FIM!