Cal:Fontes, constituintes, fabricação e usos | Materiais de Engenharia

O uso de cal como material de cimentação é feito desde os tempos antigos. Os egípcios e romanos fizeram uma aplicação notável deste material para vários fins de construção. Mesmo na Índia, as várias estruturas de engenharia como grandes palácios, pontes, templos, fortes, monumentos, etc. foram construídas com cal como material de cimentação e algumas dessas estruturas ainda existem em perfeitas condições.

Atualmente, o cimento substituiu em grande parte a cal. Mas em lugares onde existe cal disponível localmente e quando há escassez aguda de cimento, a cal certamente oferece uma alternativa barata e confiável ao cimento.

Fontes de cal :

O limão geralmente não está disponível na natureza em estado livre.

É adquirido - queimando um dos seguintes materiais:

(i) Calcinhas das colinas de pedra,

(ii) Pedregulhos de pedras calcárias do leito de rios antigos,

(iii) Kankar encontrado abaixo do solo e

(iv) Conchas de animais marinhos.

Pode-se notar que o giz branco é calcário puro e kankar é um calcário impuro.

Constituintes de pedras calcárias :

A principal fonte de obtenção de cal são as pedras de cal obtidas na natureza e as propriedades da cal irão depender da composição do calcário a partir do qual é produzida.

Os constituintes dessas pedras de cal são os seguintes:

(1) Argila:

Este constituinte é responsável pela produção de hidraulicidade na cal. Também torna o cal insolúvel em água. Se for em excesso, impede a matança. Se estiver em pequena quantidade, retarda a pegajosidade. Uma proporção de 8 a 30 por cento é desejável para fazer um bom limão.

(2) Sílica solúvel:

É essencial ter sílica e alumina presentes em combinação química com calcário para desenvolver a hidraulicidade. Os silicatos de cálcio, magnésio e alumínio são responsáveis pela hidraulicidade. Esses silicatos são inertes ou inativos em baixas temperaturas. Mas eles se tornam ativos e se combinam com a cal em altas temperaturas.

(3) Carbonato de magnésio:

A presença deste constituinte permite que a cal seque e endureça lentamente, mas dá mais resistência. Além disso, a produção de calor e a expansão são menores. Se o teor de carbonato de magnésia for cerca de 30 por cento, a hidraulicidade é atribuída à cal, mesmo na ausência de argila.

(4) Álcalis e óxidos metálicos:

Quando estes estão presentes em pequenas quantidades até cerca de 5 por cento ou mais, eles desenvolvem hidraulicidade devido à formação de silicatos solúveis em baixa temperatura.

(5) Sulfatos:

A presença de sulfatos em pequenas quantidades acelera o processo de pega e reduz a ação de hidratação.

(6) Ferro:

Se o ferro estiver presente em pequena quantidade, ele desenvolve um silicato complexo em alta temperatura. Mas o excesso de ferro é questionável.

(7) Piritas:

É indesejável ter pirites na composição das pedras de cal. Essas pedras de cal devem, portanto, ser rejeitadas.

Classificação de Limes :

Os limões que são obtidos por calcinação de pedras de cal são amplamente classificados nas seguintes três categorias:

(1) Lima gordurosa

(2) Cal hidráulica

(3) Limão ruim.

(1) Fat Lime:

Este cal também é conhecido como cal com alto teor de cálcio, cal puro, cal rico ou cal branca. É popularmente conhecida como cal gorda, pois é agitada vigorosamente e seu volume é aumentado para cerca de 2 a 2 ½ vezes o volume da cal viva.

É preparado pela calcinação de carbonato de cal relativamente puro, composto por cerca de 95 por cento de óxido de cálcio. A porcentagem de impurezas nesse calcário é inferior a 5 por cento.

A seguir estão as propriedades do limão gordo:

(i) Endurece muito lentamente.

(ii) Possui um alto grau de plasticidade.

(iii) É solúvel em água que é trocada com frequência.

(iv) Sua cor é perfeitamente branca.

(v) Põe-se lentamente na presença de ar.

(vi) Suaviza vigorosamente.

A seguir estão os usos de limão gordo:

(i) É usado para caiar e rebocar paredes.

(ii) Com areia, forma argamassa de cal que endurece em juntas finas. Essa argamassa pode ser usada para juntas finas de alvenaria e cantaria,

(iii) Com surkhi, forma argamassa de cal que possui boa presa e propriedades hidráulicas. Essa argamassa pode ser usada para paredes grossas de alvenaria, fundações, etc. O surkhi é o pó obtido pela trituração dos tijolos queimados.

(2) Cal hidráulica:

Esta lima também é conhecida como lima da água, uma vez que endurece debaixo de água. Ele contém argila e alguma quantidade de óxido ferroso.

Dependendo da porcentagem de argila, a cal hidráulica é dividida nos seguintes três tipos:

(i) Cal hidráulica fracamente

(ii) Cal moderadamente hidráulica

(iii) Cal eminentemente hidráulica.

Os seguintes fatos devem ser observados:

(i) O aumento da porcentagem de argila dificulta a hidratação e aumenta a propriedade hidráulica.

(ii) Com cerca de 30 por cento de argila, a cal hidráulica se assemelha ao cimento natural.

(iii) A cal hidráulica pode solidificar debaixo de água e em paredes grossas onde não existe livre circulação de ar.

(iv) A cor da cal hidráulica não é perfeitamente branca. Portanto, parece menos higiênico do que a cal gorda.

(v) Forma uma pasta fina com água. Não se dissolve na água, embora seja trocado com frequência.

(vi) Se a cal hidráulica for usada para trabalho de gesso, deve ser moída em um pó fino e depois misturada com areia. A argamassa assim preparada é armazenada como pilha por cerca de uma semana e, em seguida, é novamente triturada. Essa argamassa pode então ser usada para o trabalho de gesso.

A Tabela 5-1 mostra os pontos de comparação entre esses tipos de cal hidráulica.

(3) Poor Lime:

Esta cal também é conhecida como cal impura ou cal magra. Ele contém mais de 30 por cento de argila. Ele desacelera muito lentamente. Forma uma pasta fina com água. Não se dissolve na água, embora seja trocado com frequência. Ele endurece ou endurece muito lentamente. Possui propriedades de ligação pobres e sua cor é branco turvo.

Esta cal é uma argamassa muito pobre. Essa argamassa pode ser usada para trabalhos de qualidade inferior ou em locais onde não haja cal de boa qualidade.

I.S. Classificações de cal :

Os cal de construção de acordo com BIS:712-1984 (terceira revisão) são classificados em seis categorias, a saber, Classe A, Classe B, Classe C, Classe D, Classe E e Classe F.

(1) Classe A:

A cal Classe A é a cal eminentemente hidráulica que é utilizada para fins estruturais e deve ser fornecida apenas na forma hidratada. Sua resistência mínima à compressão com argamassa de cal e areia de proporção (1:3) em peso ao final de 14 dias e 28 dias deve ser respectivamente 1,75 N / mm ² e 2,80 N / mm ² .

(2) Classe B:

A cal classe B é a cal semi-hidráulica utilizada em argamassas de alvenaria e pode ser fornecida como cal viva ou cal hidratada. Sua resistência mínima à compressão com argamassa de cal e areia de proporção (1:3) em peso ao final de 14 dias e 28 dias deve ser respectivamente de 1,25 N / mm ² e 1,75 N / mm ² .

(3) Classe C:

Cal classe C é a cal gorda que se utiliza principalmente para demãos de acabamento em reboco, caiação e com aditivos adequados como surkhi ou qualquer outro material pozolânico para a produção de argamassas hidráulicas artificiais. Deve ser fornecido na forma hidratada ou rápida.

(4) Classe D:

Cal classe D é a cal magnésio ou dolomítica que se utiliza para acabamento em reboco, caiação, etc. Deve ser fornecida na forma hidratada ou rápida.

(5) Classe E:

A cal classe E é a cal kankar que se utiliza para as argamassas de alvenaria e deve ser fornecida apenas na forma hidratada.

(6) Classe F:

Classe F é a cal dolomítica siliciosa que é usada para subcapa e acabamento de gesso. Deve ser fornecido na forma hidratada ou rápida.

Pode-se notar que as aplicações de várias categorias de limas são apenas sugestivas.

Os requisitos químicos e físicos a serem compilados pelo cal de cada categoria são mencionados no BIS acima com métodos de teste de acordo com o BIS:6932-1973.

Fabricação de cal hidráulica natural:

Seguindo três operações distintas estão envolvidas na fabricação de cal hidráulica natural:

(1) Coleção de kankar

(2) Calcinação de kankar

(3) Peneiramento e moagem de cal queimada.

(1) Coleção de Kankar:

O kankar é um calcário impuro e é usado para a fabricação de cal hidráulica natural. O kankar está disponível em duas formas, a saber, nódulos e bloco.

Os nódulos são encontrados na superfície do solo ou ligeiramente abaixo do nível do solo.

Os nódulos de kankar são fáceis de coletar e kankar em forma nodular é considerado material superior para a fabricação de cal hidráulica natural pelos seguintes motivos:

(i) Pode suportar o calor e a chuva sem se desintegrar.

(ii) Contém maior porcentagem de argila e, portanto, possui melhores propriedades hidráulicas.

Os blocos de kankar são encontrados nas camadas subterrâneas abaixo ou nas margens de rios ou riachos ou próximo a elas. A espessura dos blocos é geralmente de 50 mm a 300 mm.

Os nódulos ou blocos de kankar são extraídos com a ajuda de picaretas e pés de cabra. Esse kankar é então limpo de lama ou terra e convertido em tamanhos adequados.

(2) Calcinação de Kankar:

A calcinação ou queima de kankar até o fogo vermelho brilhante é feita em pinças ou em fornos, como no caso da fabricação de cal gordo.

(3) Escavação e trituração de cal queimada:

O apagamento da cal hidráulica ocorre muito lentamente. Conseqüentemente, a cal viva é primeiro moída antes de adicionar água para maturação.

A moagem de cal viva pode ser realizada de uma das seguintes maneiras:

(i) Com a ajuda de batedores de madeira, ou

(ii) Com a ajuda de moinhos trabalhando com bois ou energia a vapor, ou

(iii) Com a ajuda de máquinas especiais.

Os seguintes pontos de diferenças no caso de hidratação de cal gorda e cal hidráulica devem ser observados:

(i) No caso de cal gordo, a quantidade necessária de água para hidratação é adicionada de cada vez. No caso da cal hidráulica, a água é adicionada gradualmente para causar uma hidratação completa.

(ii) Uma parte da cal viva gorda, quando apagada, é convertida em cerca de 1½ partes na forma de pasta e 2 partes na forma de pó. Uma parte da cal viva hidráulica, quando apagada, é convertida em cerca de 1 parte na forma de pasta e 1½ partes na forma de pó.

(iii) A quantidade de água necessária para apagar a cal gorda é maior do que a necessária para a cal hidráulica.

(iv) O tempo que a cal gorda leva para silenciar é de cerca de 3 a 4 horas e o da cal hidráulica é de cerca de 12 a 48 horas.

Fabricação de cal hidráulica artificial :

Caso a matéria-prima natural não seja adequada para a fabricação da cal hidráulica, é possível prepará-la artificialmente. Na verdade, a cal gorda pode ser convertida em cal hidráulica pela adição de argila na proporção necessária.

A seguir estão os dois métodos de preparação da cal hidráulica artificial:

(1) Conversão de calcário macio

(2) Conversão de calcário duro.

(1) Conversão de calcário mole:

O calcário disponível, se for de qualidade suave como o giz, é moído e convertido em pó. É misturado com a proporção necessária de argila. Em seguida, é queimado em um forno e a hidratação é realizada como no caso da fabricação de cal hidráulica natural.

(2) Conversão de calcário duro:

O calcário disponível, se for de qualidade dura, é primeiro queimado e apagado. A esta cal apagada, a proporção necessária de argila é adicionada para obter matéria-prima para uma boa variedade de cal hidráulica.

Esta mistura é convertida em bolas de tamanho adequado e após a secagem, essas bolas são queimadas no forno. A hidratação é realizada como no caso da fabricação de cal hidráulica natural. Como essa cal é produzida após duas queimadas no forno, também é conhecida como cal queimada duas vezes.

Precauções a serem tomadas no manuseio de cal :

As seguintes precauções devem ser tomadas durante o manuseio da cal para evitar acidentes:

(1) Contato com água:

A cal virgem não deve entrar em contato com a água antes de apagá-la.

(2) Instalações para trabalhadores:

O pó de cal causa irritação e, portanto, os trabalhadores que manuseiam cal devem receber óculos de proteção e respiradores. A cal também causa queimaduras na pele, especialmente se a pele estiver úmida. Portanto, é aconselhável fornecer luvas de borracha, botas de borracha e creme protetor para a pele aos trabalhadores com probabilidade de sofrerem queimaduras na pele.

(3) Risco de incêndio:

A cal virgem emite um imenso calor durante a extinção e, portanto, todas as medidas adequadas devem ser tomadas para evitar riscos de incêndio.

(4) Instruções aos trabalhadores:

Após manusear a cal, os trabalhadores devem ser instruídos a lavar as partes expostas do corpo com água doce em abundância. Da mesma forma, os trabalhadores que manuseiam leite de cal, que é quente, devem ser aconselhados a passar óleo na pele diariamente para evitar queimaduras na pele.

Usos de cal :

A cal é um importante material de engenharia e seus usos podem ser enumerados da seguinte forma:

(i) É utilizado como matéria-prima química na purificação de água e no tratamento de esgotos.

(ii) É usado como fundente na indústria metalúrgica.

(iii) É usado como matriz para concreto e argamassa.

(iv) É usado como material refratário para revestimento de fornos de lareira.

(v) É utilizado na produção de vidro.

(vi) É usado para fazer argamassa para trabalhos de alvenaria.

(vii) É utilizado para reboco de paredes e tectos.

(viii) É usado para a produção de pedra artificial, tijolo de areia de cal, produtos de espuma de silicato, etc.

(ix) É usado para estabilizar o solo e melhorar o solo para fins agrícolas.

(x) É usado para caiar e servir como camada de base para cinomose.

(xi) Quando é misturada com cimento Portland, a argamassa atinge propriedades valiosas e tal argamassa pode ser usada no lugar da argamassa de cimento cara.

Testes conduzidos para pedras calcárias :

As pedras de cal são testadas para determinar a qualidade da cal que pode ser obtida a partir delas. Para determinar exatamente a adequação do calcário, os testes químicos detalhados são realizados em um laboratório.

Mas para informações gerais, são feitos os quatro testes práticos a seguir:

(1) Propriedades físicas

(2) Teste de calor

(3) Teste de ácido

(4) Teste de bola.

(1) Propriedades físicas:

O calcário puro é indicado pela cor branca. As pedras de cal hidráulica são indicadas por cinza azulado, marrom ou alguma cor escura. O sabor das pedras de cal hidráulica é argiloso e exalam cheiro de terra. A presença de partículas brilhantes na superfície das pedras de cal indica a presença de areia livre. A presença de grumos indica cal viva ou calcário não queimado.

(2) Teste de calor:

Um pedaço de calcário seco é pesado e aquecido em fogo aberto por algumas horas. A amostra é pesada novamente e a perda de peso indica a quantidade de dióxido de carbono. A partir desses dados, a quantidade de carbonato de cálcio no calcário é calculada.

(3) Teste de ácido:

Uma colher de chá de cal em pó é colocada em um tubo de ensaio e ácido clorídrico diluído é derramado nele. O conteúdo é agitado e o tubo de ensaio com o seu conteúdo é então mantido em sua estante por 24 horas.

Se o conteúdo de carbonato de cálcio for alto, haverá efervescência vigorosa e menos formação de resíduos. Tal ação indicará calcário puro. Por outro lado, se o teor de carbonato de cálcio for menor, haverá menos efervescência e maior formação de resíduo. Tal ação indicará calcário impuro ou hidráulico.

Se for formado um gel espesso ou material semissólido que não flua mesmo quando o tubo de ensaio com o seu conteúdo é virado de cabeça para baixo, indica cal da classe A. Se o gel não é bem grosso e tende a fluir quando o tubo de ensaio é inclinado, indica cal da classe B. Se, no entanto, não houver formação de gel, indica cal da classe C.

(4) Teste de bola:

Neste teste, as bolas de cerca de 40 mm de tamanho de cal dura formadas pela adição de água suficiente são feitas e são deixadas intactas por seis horas. As bolas são então colocadas em uma bacia com água. Se houver sinais de expansão lenta e desintegração lenta minutos após a colocação na água, isso indica cal classe C. Se, por outro lado, houver muito pouca ou nenhuma expansão e numerosas fissuras, isso indica cal de classe B.

Comparação:Queima de Pinças e Queima de Forno de Tijolos | Material de Engenharia Diferença:Cal gordurosa e cal hidráulica | Materiais Engenharia

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