CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VÁRZEA GRANDE GPA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VÁRZEA GRANDE
GPA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS

CURSOS DE ENGENHARIAS

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

1. DISCIPLINA

(   ) Laboratório de Química Geral (   ) Laboratório de Química Analítica ( X ) Laboratório de Química Tecnológica

2. TÍTULO DA AULA PRÁTICA:

AGLOMERANTES E ADITIVOS TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA

3. PERÍODO DO RELATÓRIO:

3 - 28 de maio de 2019

4. DOCENTE:

Lázaro Jose de Oliveira

5. DISCENTES:

Everaldo da Silva Rosa Marcelo Candido Lopes de Oliveira

6.  RESUMO:

Os Aglomerantes e Aditivos usado na construção civil e a sua importância na Engenharia. Verificação da tensão superficial da água através da sua quebra com a adição de uma substância tensoativo, observando-se a influência da temperatura na tensão superficial da água.

7. OBJETIVO:

Pesquisa sobre os Aglomerantes e Aditivos usado na construção civil; Verificação da tensão superficial da água através da sua quebra pela adição de uma substância tensoativo.

8. INTRODUÇÃO:

Aglomerantes: Definição: Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado. São utilizados na obtenção das argamassas e concretos, na forma da própria pasta e também na confecção de natas. As pastas são, portanto, misturas de aglomerante com água. São pouco usadas devido aos efeitos secundários causados pela retração. Podem ser utilizadas nos rejuntamentos de azulejos e ladrilhos. As natas são pastas preparadas com excesso de água. As natas de cal são utilizadas em pintura e as de cimento são usadas sobre argamassas para obtenção de superfícies lisas. (Fonte:  ARAÚJO, R. C. L., RODRIGUES, E. H. V.; FREITAS, E. G. A. Materiais de Construção. Rio de Janeiro, Editora Universitaria Rural, 2000.) Tipos: Os aglomerantes podem ser classificados, quanto ao seu princípio ativo em: Aéreos: são os aglomerantes que endurecem pela ação química do CO2 no ar, como por exemplo a cal aéreae gesso. [pic 2] Hidráulicos: são os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água, como por exemplo a cal hidráulica, o cimento Portland, etc. Este fenômeno recebe o nome de hidratação. Poliméricos: são os aglomerantes que tem reação devido a polimerização de uma matriz, como por exemplo asfalto. Os principais aglomerantes são: A cal, O gesso e o Cimento A Cal É o produto obtido pela calcinação de rochas calcárias a temperaturas elevadas. Existem três tipos de cales: cal aérea (cal virgem e cal hidratada) e a cal hidráulica. Cal Virgem [pic 3] É o aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias  numa temperatura inferior a de fusão do material . [pic 4][pic 5] Além das rochas calcárias, a cal também é obtida de resíduos de ossos e conchas de animais. Cal Hidratada [pic 6] 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 é encontrada no mercado em sacos de 20 kg. 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; maior facilidade de transporte e armazenamento. Cal Hidráulica Este tipo de cal é um aglomerante hidráulico, ou seja, endurece pela ação da água, e foi muito utilizado nas construções mais antigas, sendo posteriormente, substituído pelo cimento Portland. Aplicação da Cal A cal pode ser utilizada como único aglomerante em argamassas para assentamento de tijolos ou revestimento de alvenarias ou em misturas para a obtenção de blocos de solo/cal, blocos sílico/calcário e cimentos alternativos. Durante muito tempo a cal foi largamente empregada em alvenarias, que vêm atravessando muitos séculos de vida útil. Atualmente o maior emprego da cal se dá, misturada ao cimento Portland. Por causa da elevada finura de seus grãos (2 μm de diâmetro), e conseqüente capacidade de proporcionar fluidez, coesão (menor suscetibilidade à fissuração) e retenção de água, a cal melhora a qualidade das argamassas. A cal confere uma maior plasticidade as pastas e argamassas, permitindo que elas tenham maiores deformações, sem fissuração, do que teriam com cimento Portland somente. As argamassas de cimento, contendo cal, retêm mais água de amassamento e assim permitem uma melhor aderência. A cal também é muito utilizada, dissolvida em água para pinturas, na proporção de mais ou menos 1,3 gramas por litro de água. A esta solução chama-se nata de cal e sua utilização é conhecida como caiação. As tintas de cal, além do efeito estético, têm, também, efeito asséptico, devido a sua alta alcalinidade (PH alto). (Fonte:  ARAÚJO, R. C. L., RODRIGUES, E. H. V.; FREITAS, E. G. A. Materiais de Construção. Rio de Janeiro, Editora Universitaria Rural, 2000.) Gesso[pic 7] Dos aglomerantes utilizados na construção civil, o gesso é o menos utilizado no Brasil. No entanto, ele apresenta características e propriedades bastante interessantes, dentre as quais, pode-se citar o endurecimento rápido, que permite a produção de componentes sem tratamento de aceleração de endurecimento. A plasticidade da pasta fresca e a lisura da superfície endurecida são outras propriedades importantes. O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita, seguido de moagem e seleção em frações granulométricas em conformidade com sua utilização. A gipsita é constituída de sulfato de cálcio mais ou menos impuro, hidratado com duas moléculas de água. As rochas são extraídas das jazidas, britadas, trituradas e queimadas em fornos. O gesso é um aglomerante de baixo consumo energético. Enquanto a temperatura para processamento do cimento Portland é da ordem de 1450 °C, a da cal entre 800 e 1000 °C, a do gesso não ultrapassa 300 °C. As propriedades aglomerantes do gesso devem-se à hidratação do sulfato de cálcio semi-hidratado e do sulfato de cálcio solúvel que reconstituem o sulfato de cálcio bi-hidratado. Aplicações do Gesso Devido a sua principal característica, o rápido endurecimento, o gesso presta-se à moldagem. Quanto a suas principais aplicações destacam-se: material de revestimento (estuque); placas para rebaixamento de teto (forro); painéis para divisórias; elementos de ornamentação, como: sancas, florões, etc. (Fonte:  ARAÚJO, R. C. L., RODRIGUES, E. H. V.; FREITAS, E. G. A. Materiais de Construção. Rio de Janeiro, Editora Universitaria Rural, 2000.) Cimento Portland  Cimento Portland é a denominação técnica utilizada mundialmente para o material conhecido como cimento. Trata-se de um pó fino, com propriedades aglomerantes, que endurece sob a ação da água. Depois de endurecido, mesmo em contato novamente com a água, o cimento Portland não se decompõe. A mistura com água e outros materiais de construção (pedra, areia e cal) possibilita a produção de concretos e argamassas utilizados na construção de casas, edifícios, pontes, barragens e estradas. As características e propriedades desses produtos dependem da qualidade e proporções dos materiais que os compõe. Entre estes, o cimento é o mais ativo do ponto de vista químico, sendo responsável pela transformação da mistura no produto final desejado (uma laje, viga, revestimento, etc). Este aglomerante hidráulico finamente moído, obtido pela mistura homogênea de clínquer (calcário e argila cozidos ou calcinados em fornos a altas temperaturas e resfriados bruscamente), sulfato de cálcio (gesso) e adições normalizadas, com o acréscimo de água, formam uma pasta homogênea, capaz de endurecer o insumo e conservar essa capacidade mesmo quando submersa. (Fonte:  ARAÚJO, R. C. L., RODRIGUES, E. H. V.; FREITAS, E. G. A. Materiais de Construção. Rio de Janeiro, Editora Universitaria Rural, 2000.) Aditivos: O entendimento de que as propriedades do concreto, tanto no estado fresco como no endurecido, podem ser modificadas pela adição de certos materiais à misturas de concreto, é responsável pelo enorme crescimento da indústria de aditivos durante os últimos 40 anos. Centenas de produtos estão sendo comercializados hoje e em alguns países não é incomum o fato de que 70 a 80 % de todo o concreto produzido contenha um ou mais aditivos; assim, é absolutamente importante que os engenheiros civis estejam familiarizados com os aditivos comumente empregados, juntamente com suas aplicações e limitações características. O ar incorporado melhora a consistência do concreto, pois aumenta o volume de pasta. Também aumenta a coesão da mistura, com a redução da exsudação e da segregação. Em concretos-massa, que possuem uma quantidade menor de cimento, a incorporação de ar produz uma boa melhoria na consistência e coesão. Aditivos pozolânicos tendem a aumentar a coesão do concreto. Aditivos redutores de água aumentam o abatimento. (Fonte:  ARAÚJO, R. C. L., RODRIGUES, E. H. V.; FREITAS, E. G. A. Materiais de Construção. Rio de Janeiro, Editora Universitaria Rural, 2000.)  Definição: Aditivo é definido como um material, além da água, agregados, cimentos hidráulicos e fibras, empregado como um constituinte do concreto ou argamassa e adicionado na betoneira imediatamente antes ou durante a mistura. O meio técnico lista 20 finalidades importantes para as quais os aditivos são empregados, por exemplo, para aumentar a plasticidade do concreto sem aumentar o teor de água, reduzir a exsudação e a segregação, retardar ou acelerar o tempo de pega, acelerar a velocidade de desenvolvimento da resistência nas primeiras idades, retardar a taxa de evolução de calor, e aumentar a durabilidade em condições específicas de exposição. A compreensão de que propriedades importantes do concreto, tanto no estado fresco quanto no endurecido, podem ser modificadas com vantagem pela aplicação de aditivos, deram um impulso à indústria de aditivos que dentro dos 20 anos após o início do desenvolvimento da indústria nos anos 40, aproximadamente 275 produtos diferentes foram comercializados na Inglaterra e 340 na Alemanha. Atualmente, a maior parte do concreto produzido em alguns países contém um ou mais aditivos. Tipos: Os aditivos são classificados pela sua função principal, embora devam ser mencionadas também suas funções secundárias que, muitas vezes, são desejáveis. Na classificação, são excluídos determinados aditivos sólidos que são adicionados ao cimento, geralmente em grandes quantidades, como é o caso da pozolana, escória e gesso, que na verdade, são considerados adições. Os fenômenos ligados à hidratação do cimento, formação de grande superfície cristalina, densidade da pasta, intensidade do calor desenvolvido e períodos das reações foram os critérios básicos que levaram ao desenvolvimento dos aditivos. Embora tais ocorrências não sejam perfeitamente controláveis, podem ser influenciadas positivamente pela ação dos aditivos. A ABNT, através da NBR-11768, estabelece a seguinte classificação para os aditivos: Aditivo retardador (tipo R) Produto que aumenta os tempos de início e fim de pega do concreto. Aditivo acelerador (tipo A) Produto que diminui os tempos de início e fim de pega do concreto e que acelera o desenvolvimento das suas resistências iniciais. Aditivo incorporador de ar (tipo IAR) Produto que incorpora pequenas bolhas de ar ao concreto. Aditivo plastificante (tipo P) Produto que aumenta o índice de consistência do concreto, mantida a quantidade de água de amassamento, ou que possibilita a redução de, no mínimo 6% da quantidade de água de amassamento para produzir um concreto com determinada consistência. Aditivo plastificante retardador (tipo PR) Produto que combina os efeitos dos aditivos plastificantes e retardadores. Aditivo plastificante acelerador (tipo PA) Produto que combina os efeitos dos aditivos plastificantes e aceleradores. Aditivo superplastificante (tipo SP) Produto que aumenta o índice de consistência do concreto, mantida a quantidade de água de amassamento, ou que possibilita a redução de, no mínimo 12% da quantidade de água de amassamento para produzir um concreto com determinada consistência. Aditivo superplastificante retardador (tipo SPR) Produto que combina os efeitos dos aditivos superplastificante e retardador. Aditivo superplastificante acelerador (tipo SPA) Produto que combina os efeitos dos aditivos superplastificante e acelerador. Finalidades: Os Aditivos são empregados como um constituinte do concreto ou argamassa e adicionado na betoneira imediatamente antes ou durante a mistura. O meio técnico lista 20 finalidades importantes para as quais os aditivos são empregados, por exemplo, para aumentar a plasticidade do concreto sem aumentar o teor de água, reduzir a exsudação e a segregação, retardar ou acelerar o tempo de pega, acelerar a velocidade de desenvolvimento da resistência nas primeiras idades, retardar a taxa de evolução de calor, e aumentar a durabilidade em condições específicas de exposição. (Fonte: Relatório de pesquisa sobre Adições e Aditivos, Danilo Alves Flausino, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Poços de Caldas, 2011, Disponível em <https://pt.scribd.com/document/56606600/Relatorio-Adicoes-e-Aditivos-Materiais-de-Construcao-Civil-I-Danilo-Alves-Flausino> Acesso em: 09 junho 2019.) Importância para a Engenharia: A compreensão de que propriedades importantes do concreto, tanto no estado fresco quanto no endurecido, podem ser modificadas com vantagem pela aplicação de aditivos, deram um impulso à indústria de aditivos que dentro dos 20 anos após o início do desenvolvimento da indústria nos anos 40, uma das vantagens mais importante para a engenharia civil foi o aumento da resistência do concreto. Tensão superficial da água: A água comporta-se como se estivesse dotada de uma película superficial mantida sob tensão, capaz de sustentar objetos mais densos do que ela denominado tensão superficial. A tensão superficial é a força com que as moléculas de água estão ligadas uma a outra formando uma superfície e essa superfície tem uma resistência que permite que insetos, por exemplo, andem por cima da água. A tensão superficial da água é o resultado das ligações de hidrogênio, ou seja, é resultado de forças intermoleculares causadas pela atração dos hidrogênios de determinadas moléculas de água com os oxigênios das moléculas de água vizinhas, Contudo, esta atração das moléculas é diferente no interior do líquido, sendo a força de atração das moléculas encontradas na superfície da água maior que a força de atração das moléculas abaixo da superfície. (Fonte: Disponível em <http://www.univasf.edu.br/~anibal.livramento/disciplinas/FisTeo2/Quim FisCap10_TENSAO_SUPERFICIAL.pdf  > Acesso em: 09 junho 2019.) Verificar a tensão superficial da água Através do experimento desenvolvido no laboratório pode-se observar a tensão superficial da água. A influência da temperatura na tensão superficial da água. A tensão superficial diminui com o aumento da temperatura pois a agitação térmica das moléculas diminui as forças de atração. A quebra na tensão superficial pela adição de um tensoativo Através do experimento desenvolvido no laboratório pode-se observar a quebra da tensão superficial da água.

9. MATERIAL E MÉTODOS:

Materiais utilizados: Béquer (05 unidades); Pipeta de Pasteur descartável 3 mL (02 unidades); Vidro de relógio; Pinça; Lã de aço (bombril); Fio de cobre; Pisseta com água destilada; Toalha de papel Reagentes utilizados: Detergente líquido concentrado; Detergente líquido diluído a 25%. Procedimento experimental: Verificação da tensão superficial da água. Experimento com a lã de aço Colocar 50 mL de água destilada utilizando-se uma pisseta em um Béquer de 250 mL intitulado de AT1; Colocar um pedaço de lã de aço dentro do Béquer com água tomando o cuidado para ela ficar boiando na superfície da água; Pingar uma 1 gota de detergente líquido concentrado utilizando-se uma pipeta de Pasteur descartável de 3 mL, pingar na parede do Béquer deixando a gota escorrer até entrar em contato com a água; Observar e responder o que aconteceu com a lã de aço. Experimento com fio de cobre Colocar 50 mL de água gelada em um Béquer de 250 mL intitulado de AG; Fazer um anel com o pedaço de fio de cobre e colocar dentro do Béquer com água tomando o cuidado para ele ficar boiando na superfície da água; Pingar gotas de detergente líquido diluído a 25% utilizando-se uma pipeta de Pasteur descartável de 3 mL, pingar dentro do Béquer diretamente na água tomando o cuidado de não pingar em cima do anel de fio de cobre para ele não afundar, pingar a quantidade até que o anel se afunde completamente na água, anotar a quantidade de gotas utilizadas; Colocar 50 mL de água a temperatura natural em um Béquer de 250 mL intitulado de AN; Secar com uma toalha de papel o anel de fio de cobre utilizado no experimento anterior e colocar dentro do Béquer com água tomando o cuidado para ele ficar boiando na superfície da água; Pingar gotas de detergente líquido diluído a 25% utilizando-se uma pipeta de Pasteur descartável de 3 mL, pingar dentro do Béquer diretamente na água tomando o cuidado de não pingar em cima do anel de cobre para ele não afundar, pingar a quantidade até que o anel se afunde completamente na água, anotar a quantidade de gotas utilizadas; Colocar 50 mL de água quente em um Béquer de 250 mL intitulado de AQ; Secar com uma toalha de papel o anel de fio de cobre utilizado no experimento anterior e colocar dentro do Béquer com água tomando o cuidado para ele ficar boiando na superfície da água; Pingar gotas de detergente líquido diluído a 25% utilizando-se uma pipeta de Pasteur descartável de 3 mL, pingar dentro do Béquer diretamente na água tomando o cuidado de não pingar em cima do anel de cobre para ele não afundar, pingar a quantidade até que o anel se afunde completamente na água, anotar a quantidade de gotas utilizadas;

10. RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Experimento com a lã de aço. Após preparado o Béquer intitulado de AT1 com 50mL água destilada, foi colocado o pedaço de lã de aço dentro do Béquer em contato com a superfície da água e logo após foi pingado 1 gota de detergente líquido na parede do Béquer, observou-se que a gota de detergente líquido concentrado escorreu-se pela parede do Béquer e entrou em contato com a água diluindo-se completamente na água, logo após a sua diluição a lã de aço afundou-se completamente na água até ao fundo do Béquer. Experimento com fio de cobre. Após preparado o Béquer intitulado de AG com 50mL água gelada, moldou-se um anel utilizando-se um pedaço de fio de cobre, foi colocado o anel dentro do Béquer em contato com a superfície da água gelada e logo após foi pingado diretamente na superfície da água algumas gotas de detergente líquido diluído a 25%, observou-se que após 52 gostas o anel de cobre afundou-se completamente na água até ao fundo do Béquer; Após preparado o Béquer intitulado de AN com 50mL água natural, secou-se com uma toalha de papel o anel de cobre utilizado no experimento anterior e colocou-se dentro do Béquer em contato com a superfície da água natural e logo após foi pingado diretamente na superfície da água algumas gotas de detergente líquido diluído a 25%, observou-se que após 56 gostas o anel de cobre afundou-se completamente na água até ao fundo do Béquer; Após preparado o Béquer intitulado de AQ com 50mL água quente, secou-se com uma toalha de papel o anel de cobre utilizado no experimento anterior e colocou-se dentro do Béquer em contato com a superfície da água quente e logo após foi pingado diretamente na superfície da água algumas gotas de detergente líquido diluído a 25%, observou-se que após 91 gostas o anel de cobre afundou-se completamente na água até ao fundo do Béquer; Em ambos os experimentos este fenômeno foi devido a molécula de detergente circundar a molécula de água fazendo-se com que a sua tensão superficial diminua fazendo-se com que a lã de aço e o anel de cobre se afunde, o detergente é tensoativo; O detergente é uma substância constituída por longas cadeias carbônicas (apolares) com um grupo polar em uma de suas extremidades, o detergente tem a propriedade tensoativo devido aos sais de ácidos sulfônicos.

11.CONCLUSÃO:

Apesar de haver algumas divergências da prática em relação a teoria devido a quantidade de gotas de detergente diluído a 25% usado para quebrar a tensão da superfície da água ser maior a medida que a temperatura da água aumenta, isso se deve a proporção de diluição do detergente estar fraca a menos de 25%. Mesmo com estas divergências foi possível verificar a tensão superficial da água através da sua quebra com adição de um tensoativo neste caso o detergente líquido e também a influência da temperatura na quebra da tensão superficial da água no qual quanto mais quente a água menor a sua tensão superficial,

12. REFERÊNCIAS:

P. Kumar Mehta E Paulo J. M. Monteiro, Concreto: Estrutura, Propriedades E Materiais, Editora Pini, 2001 ARAÚJO, R. C. L., RODRIGUES, E. H. V.; FREITAS, E. G. A. Materiais de Construção. Rio de Janeiro, Editora Universitaria Rural, 2000 Relatório de pesquisa sobre Adições e Aditivos, Danilo Alves Flausino, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Poços de Caldas, 2011, Disponível em <https://pt.scribd.com/document/56606600/Relatorio-Adicoes-e-Aditivos-Materi ais-de-Construcao-Civil-I-Danilo-Alves-Flausino> Acesso em: 09 junho 2019. Disponível em <http://www.univasf.edu.br/~anibal.livramento/disciplinas/FisTeo2/Quim FisCap 10_TENSAO_SUPERFICIAL.pdf  > Acesso em: 09 junho 2019. Norma ABNT, NBR-11768: Aditivos químicos para concreto de cimento Portland – Requisitos. Rio de Janeiro, 2011.

 

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