O aglomerante cal na construção civil

Neste texto, vamos falar um pouco sobre a cal. Primeiramente, cal é o nome genérico de um aglomerante simples que resulta da calcinação de rochas calcárias. Além disso, essas rochas se apresentam sob diversas variedades, com características resultantes da natureza da matéria-prima empregada e no processamento conduzido. Em suma, a calcinação da rocha pura produz um óxido de cálcio puro (insumo industrial) que é um produto mais valorizado do que os normalmente utilizados na construção.

Matéria-prima para a produção do aglomerante cal

A princípio, sabe-se que nas rochas calcárias naturais, o carbonato de cálcio é frequentemente substituído pelo carbonato de magnésio, que não constitui uma impureza. Nesse sentido, a sílica, os óxidos de ferro e de alumínio são as impurezas mais comuns presentes nas rochas calcárias. Do mesmo modo, além das rochas calcárias, prestam-se também como matéria-prima os depósitos de esqueletos de animais como ocorre nos sambaquis.

Reações químicas do aglomerante cal

Inicialmente, na calcinação do calcário natural, o carbonato de cálcio é submetido a ação do calor a temperatura aproximada de 900°. Dessa forma, decompõe-se em óxido de cálcio e anidridos carbônicos. Esse processo ocorre de acordo com a seguinte reação química.

CaCO₃ +Calor → CaO + CO₂

Semelhantemente, o carbonato de magnésio (MgC03) se decompõe a uma temperatura ligeiramente inferior.

A cal viva

Antes de tudo, este material é o produto da calcinação do calcário natural. Primordialmente, ela contém óxido de calcário e exibe estrutura porosa e formatos idênticos aos dos grãos da rocha original. Além disso, podem ter vários tamanhos em função do processo de fabricação utilizado. Mas, em geral, são grãos de grandes dimensões, com 10 a 20 cm. Assim, são chamadas pedra de cal viva.

A cal extinta

Sobretudo, a cal viva não é ainda o aglomerante utilizado na construção. Portanto, o óxido deve ser hidratado, transformando-se em hidróxido, que é o constituinte básico do aglomerante cal. Nesse sentido, a operação de hidratação recebe o nome de extinção. Assim, o hidróxido resultante denomina-se cal extinta quando o processo se realiza no local do emprego do material e cal hidratada quando a extinção se processa na fábrica.

Assim também, a reação química de extinção da cal viva é a seguinte:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

A cal hidratada

Primeiramente, a cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu na usina o processo de hidratação. Dessa forma, é apresentada como um produto seco, em forma de flocos de cor branca. Por fim, a hidratação é feita em usinas por meio de um processo mecânico realizado em 3 estágios.

Antes de tudo, a cal viva é moída e pulverizada.
Em seguida, o material moído é misturado com a quantidade de água necessária.
Por fim, é realizado um peneiramento ou outra técnica equivalente. Assim, a cal é separada da não hidratada e das impurezas.

Classificação do aglomerante cal

Atualmente, se classificam as variedades de cal segundo dois critérios:

Classificação da cal de acordo com a composição química

Cal cálcica

Tipo de cal que possui um teor mínimo de 75% de Ca0.

Cal magnesiana

Tipo de cal com um teor mínimo de 20% de Mg0.

Observação: A soma de Ca03 e Mg0 deve ser sempre maior que 95% Além disso, os componentes argilosos Si02, Al203 e Fe203 devem somar no mínimo 5%

Classificação da cal de acordo com o rendimento da pasta

Cal gorda

Tipo de cal com rendimento em pasta maior do que 1,82.

Cal magra

Tipo de cal com rendimento em pasta menor do que 1,82.

Observação: rendimento em pasta é a razão entre o volume de pasta de cal extinta obtido por tonelada de cal viva utilizada. Assim, o valor limite de classificação significa que com uma tonelada de cal viva obtém-se 1,82 m³ de pasta. De modo geral, a cal magnesiana é magra. Em conclusão, fatores de processo e a presença de impurezas também influenciam esse rendimento.

Processo de extinção da cal

Esse processo consiste na hidratação da cal viva, obtida mediante adição de água. Nesse sentido, a hidratação é uma reação altamente exotérmica, acompanhada de considerável aumento de volume. Dessa forma, na variedade cálcica de grande pureza, o processo é violento. Por outro lado, na variedade magnesiana, o processo é mais lento e consequentemente a produção de calor e o aumento de volume são menores.

Reação exotérmica: É uma reação química que gera transferência de calor interno para o meio externo. Em outras palavras, é uma reação que libera calor.

Dinâmica da reação de extinção do aglomerante cal

A reação de hidratação da cal viva pode resultar na produção de hidróxido em forma cristalina ou coloidal em proporções que dependem das condições mantidas durante a reação. Assim, os cristais formam-se e desenvolvem-se devagar enquanto o hidróxido coloidal se forma com grande rapidez. Nesse sentido, a utilização de água quente ou morna e a agitação da mistura concorrem para o aumento da proporção de colóides, que melhora a plasticidade, o rendimento e a capacidade de sustentação da areia.

Cuidados no processo de extinção do aglomerante cal

Na extinção da cal cálcica, usualmente gorda, deve-se evitar a violenta elevação da temperatura, controlando o processo no sentido de um desenvolvimento térmico aceitável. Por outro lado, na extinção da cal magnesiana ocorre o contrário. Por ser lenta, a reação de hidratação, convém aproveitar a energia a energia térmica para acelerar o processo, que então resulta em uma maior proporção da fase coloidal de hidróxidos. Assim, no primeiro caso, para eliminar o perigo de queima da cal, o processo é conduzido com excesso de água. Por outro lado, no segundo caso, com controle da água utilizada.

Envelhecimento da pasta

Terminada a operação de extinção da cal, a pasta deve ser envelhecida, para que a hidratação se complete inteiramente.

A pasta de cal obtida pela extinção da cal em pedra deve envelhecer de 7 a 10 dias
Pode-se utilizar a pasta obtida pela extinção de cal em pó depois de 14h
Pastas obtidas pela extinção de cal de variedades magnesianas devem ser envelhecidas por períodos mais longos, até 2 semanas.

Processo de endurecimento da cal

A cal extinta é utilizada em misturas com água e areia em proporções apropriadas na elaboração de argamassas. Acima de tudo, elas têm consistência mais ou menos plástica que endurecem por recombinação do hidróxido com o gás carbônico presente na atmosfera, reconstituindo o carbonato original. Além disso, esse endurecimento se processa com lentidão e ocorre de fora para dentro. Por fim, o mecanismo de endurecimento, que depende do gás carbônico da atmosfera, explica o nome dado a esse aglomerante: Cal aérea.

A reação de carbonatação é a seguinte:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Sobretudo, essa reação ocorre na temperatura ambiente e exige a presença de água. Pois, o gás carbônico seco não combina satisfatoriamente com o hidróxido.

Comparação da cal: hidratada versus viva

Vantagens da cal hidratada

Primeiramente, tem maior facilidade de manuseio, transporte e armazenamento
Em seguida, é um produto pronto para ser utilizado eliminando em canteiro as operações de extinção e envelhecimento
Além disso, sendo produto seco e pulverulento, oferece maior facilidade de mistura na elaboração de argamassas
Por fim, não está sujeito aos riscos provocados pela hidratação espontânea da cal viva. Além disso, não tem risco de incêndios que poderiam ocorrer durante o seu transporte ou armazenamento.

Vantagens da cal viva

Primeiramente, a plasticidade das argamassas preparadas com pasta de cal resultante da extinção da cal viva é normalmente superior às preparadas com a cal hidratada.
O rendimento econômico é maior, assim como a capacidade de sustentação de areia.
Além disso, muita cal hidratada, por defeito no processo de fabricação, apresenta tão baixa proporção de coloides que sua plasticidade é muito reduzida. Todavia, isso dificilmente ocorre quando se utiliza a cal viva extinta.

Aplicação do aglomerante cal na construção civil

Como um dos materiais para a produção da argamassa utilizada no emboço e no assentamento de alvenaria.
Pinturas em construções de baixa responsabilidade, como as obras temporárias.
Também, na utilização da técnica de solo-cal na estabilização de solos.