A 'cal' é uma substância branca, pulverizada, obtida através da calcinação de rochas calcáreas, submetidas a altas temperaturas



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CAL
A cal pode ser considerada o produto manufaturado mais antigo da humanidade. Há registros do uso deste produto que datam de antes de Cristo. Um exemplo disto é a muralha da China, onde pode-se encontrar, em alguns trechos da obra, uma mistura bem compactada de terra argilosa e cal.

Pela diversidade de aplicações, a cal está entre os dez produtos de origem mineral de maior consumo no planeta. Estima-se que sua produção mundial esteja em torno de 145 milhões de toneladas por ano. O Brasil produz cerca de 6 milhões de toneladas por ano, o que significa um consumo "per capita" de 36 kg por ano.

A 'cal' é uma substância branca, pulverizada, obtida através da calcinação de rochas calcáreas, submetidas a altas temperaturas.

Normalmente utilizada na indústria da construção civil para elaboração das argamassas de assentamento e de revestimento e na pintura de alvenarias, a cal também tem emprego na indústria cerâmica, na indústria siderúrgica (obtenção do ferro), na indústria farmacêutica (como agente branqueador ou desodorizador), no setor ambiental, no tratamento de resíduos industriais e na indústria de papel. Atualmente, o uso da cal está cada vez mais difundido para restauração de prédios históricos.

A argamassa de cal hidratada é composta de cal, areia e água. O papel da cal nesta mistura é justamente unir os outros materiais, servindo como um aglomerante para formar a pasta. Por ser um produto muito fino, a cal funciona como um perfeito lubrificante, que reduz o atrito entre os grãos da areia presentes na argamassa, proporcionando uma boa "liga" à massa, ainda fresca, o que permite uma melhor aplicação.

Além disso, o uso da cal faz com que a argamassa se deforme até certo limite, permitindo absorver os impactos e esforços antes da formação de pequenas rachaduras ou fissuras na massa da parede.

O calcáreo, depois de extraído, selecionado e moído, é submetido a elevadas temperaturas, em fornos industriais num processo conhecido como calcinação, que dá origem ao CaO (óxido de cálcio: cal) e ao CO2 (dióxido de carbono: gás carbônico ), cuja equação química é apresentada a seguir:

CaCO3 + Calor → CaO + CO2

Para essa reação ocorrer, a temperatura do forno da caieira (indústria produtora de cal) deve ser de, no mínimo, 850ºC, mas a eficiência total da calcinação se dá na temperatura de 900ºC a 1000ºC. Essa temperatura é garantida pela queima de combustível, que pode ser: lenha (gasogênio), óleo combustível, gás natural, gás de coqueira, carvão e material reciclado.

O principal produto da calcinação das rochas carbonatadas cálcicas e cálciomagnesianas é a cal virgem, também denominada cal viva.

A cal virgem é comercializada em forma de blocos (como sai do forno), britada (partículas com diâmetro variando de 1 a 6 cm), moída e pulverizada (85% a 95% passando na peneira 0,15 m).

A proporção de produção é de 1,7 a 1,8 t de rocha calcárea para 1 t de cal virgem.


CLASSIFICAÇÃO DA CAL

A cal é classificada, conforme o óxido predominante, em:

• Cal virgem cálcica – com óxido de cálcio entre 100% e 90% do óxido total presente;

• Cal virgem magnesiana – com óxido de cálcio entre 90% e 65% do óxido total presente;

• Cal virgem dolomítica – com óxido de cálcio entre 65% e 58% do óxido total presente.

No mercado global da cal, a cal virgem cálcica predomina, particularmente, pela sua aplicação nas áreas das indústrias siderúrgicas, de açúcar e de celulose.

Em geral, na região sul-sudeste predominam as cales provenientes de dolomitos e de calcáreos magnesianos e na região nordeste-norte-centro, as resultantes de calcáreos cálcicos.

A cal é classificada, em função do teor de componentes argilosos, em:

• Cal aérea – necessita do ar para endurecer. O teor de componentes argilosos (SiO2 + Al2O3) é pequeno;

• Cal hidráulica – endurecem pela ação da água, sem intervenção do ar e resistem à água depois de endurecidas. O teor de componentes argilosos (SiO2 + Al2O3) é alto.

A cal hidráulica é obtida pelo aquecimento de calcários com impurezas silicoaluminosas, formando silicatos, aluminatos e ferritas de cálcio. Por causa de seu alto grau de hidraulicidade - propriedade da cal de fazer pega sob excesso de água - solidifica-se e endurece quando imersa em água.

As cales hidráulicas são classificadas em função de seu índice de hidraulicidade.

Nas cales hidráulicas o índice de hidraulicidade IH varia de 0,1 a 0,5.

Classificação da cal hidráulica em função do IH


HIDRATAÇÃO DA CAL

A cal hidratada resulta da clássica reação de fases sólida-líquida. Dependendo do volume de água utilizada para a reação, o produto final pode ser seco ou com aspectos de creme, lama, leite ou solução saturada.

No caso da cal cálcica, a reação de hidratação ou de queima ou de extinção da cal se processa da seguinte forma:

O calor que acompanha as reações exotérmicas é considerável, chegando a 272 kcal / kg. O suficiente, por exemplo, para elevar a temperatura de 2,3 kg de água com 1 kg de cal virgem cálcica de 12ºC para 100ºC.

Os óxidos de cálcio e magnésio iniciam o processo de hidratação, mas o primeiro com velocidade muito maior. No primeiro contato com a água, a cal virgem implode e em torno de seu grão, forma-se uma solução supersaturada.

Neste momento há o aparecimento de íons Ca++ e OH- , em proporção determinada pela estrutura cristalina no óxido e pela temperatura já atingida. Com um número suficiente de íons, começa a formação e cristalização do hidróxido de cálcio.

A reação água / óxido se processa com velocidades diferentes, em função das propriedades físicas, químicas e físico-químicas da cal virgem tratada. Vorobiev classifica as cales segundo o tempo necessário para hidratação nas seguintes categorias:

• Rápida - quando a reação se completa em 8 minutos; • Média - em até 25 minutos;

• Lenta - acima de 25 minutos.

A velocidade de reação água/óxido pode sofrer perturbações quando a proporção destes dois componentes não é cuidadosamente determinada, havendo água em excesso ou de menos. Esta falha provoca “requeima da cal” ou “afogamento da cal”.

Quando a adição de água em excesso é feita rapidamente ou de uma só vez, os grãos maiores, ou torrões, também se hidratam rapidamente na superfície, com enorme perda de porosidade, o que tende a impedir a

Por outro lado, quando o volume de água não é adequado, há geração de calor excessivo em determinados pontos da massa de cal virgem, de 200ºC até 280ºC. Isto eventualmente pode desidratar a partícula vizinha de hidrato já formado, o que pode, também, pelo aumento das dimensões dos cristais (na transformação hidrato/óxido), impedir possivelmente a penetração da água para o interior da partícula. Diz-se que a cal foi “requeimada” e os defeitos são os mesmos da cal “afogada”.

Durante o processo de hidratação, quando a partícula de cal virgem reage com a água, a formação do hidróxido é acompanhada por uma “explosão” que pode produzir fragmentos de dimensões de até 0,1 micrômetro. No entanto, para garantir a uniformidade e a dimensão das partículas a um mínimo possível, a cal já hidratada é submetida à ação de moinhos especiais, projetados para reduzir ao máximo a sua granulometria.

A cal hidratada, geralmente, é embalada em recipientes plásticos ou em sacos de papel Kraft, possuindo granulometria de 85% abaixo de 0,075 m.

A cal hidratada tem características aglomerantes como o cimento, sendo que, enquanto o cimento reage com água (reação de hidratação do cimento), o endurecimento da cal aérea ocorre pelo contato com o ar. Essa reação, apresentada a seguir, transforma a cal hidratada num carbonato tão sólido quanto o calcáreo que a originou.

As principais aplicações da cal no Brasil são nas:

• Indústrias:

siderúrgicas - como carga de fabricação de aço nos fornos, como aglomerante, regulador de pH, também em tratamento de águas servidas, lubrificante para trefilagem de vergalhões de aço, dessulfurante das gusas, em refratários básicos de fornos de aço; celulose e papel - para regenerar a soda cáustica e para branquear as polpas de papel, junto com outros reagentes; açúcar - na remoção dos compostos fosfáticos, dos compostos orgânicos e no clareamento do açúcar; tintas - como pigmento e incorporante de tintas à base de cal;

alumínio - como regeneradora da soda (total de 100 kg/t de alumina); diversas - de refratários, cerâmica, carbonato de cálcio precipitado, graxas, tijolos sílico-cal, petróleo, couro, etanol, metalurgia do cobre, produtos farmacêuticos e alimentícios.

• Outros setores:

tratamento de água - na correção do pH, no amolecimento, na esterilização, na coagulação do alume e dos sais metálicos, na remoção da sílica; estabilização de solos - como aglomerante e cimentante (na proporção de 5 a 8% em volume da combinação solo-cal); obtenção de argamassas de assentamento e de revestimento - como plastificante, retentor de água e de incorporação de agregados (com ou sem aditivos, em geral, nas proporções de 13 a 17% dos volumes); misturas asfálticas - como neutralizador de acidez e reforçador de propriedades físicas (em geral, 1% das misturas); fabricação de blocos construtivos - como agente aglomerante e cimentante (em geral, 5 a 7% do volume do bloco).

usos diversos - precipitação do SOx dos gases resultantes da queima de combustíveis ricos em enxofre; corretivo de acidez de pastagens de solos agrícolas; sinalização de campos esportivos; proteção às árvores; desinfetantes de fossas; proteção a estábulos e galinheiros; retenção de água, CO2 e SOx.

Na construção civil o uso da cal possui as seguintes vantagens:

• No estado fresco, a cal propicia maior plasticidade à argamassa, permitindo melhor trabalhabilidade e, consequentemente, maior produtividade na execução do revestimento;

• Outra propriedade no estado fresco é a retenção de água, importante no desempenho da argamassa, relativo ao sistema alvenaria/revestimento, por não permitir a sucção excessiva de água pela alvenaria;

• No estado endurecido, a cal apresenta a capacidade de absorver deformações devido ao seu módulo de deformação. Esta propriedade é de extrema importância no desempenho da argamassa, que deve acompanhar as movimentações da estrutura. A cal possibilita a diminuição da retração gerando menor variação dimensional, além de carbonatar lentamente ao longo do tempo, tamponando eventuais fissuras ocorridas no endurecimento, no caso de argamassa mista.

Todas estas propriedades permitem dizer que a qualidade da cal é absolutamente essencial para uma boa argamassa.

Para o preparo de argamassas de cal, pode-se utilizar tanto a cal virgem quanto a cal hidratada. Em determinadas regiões do Brasil, a utilização da cal virgem para argamassas de assentamento e revestimento é bem intensa. Em uma primeira etapa, são misturadas a cal, areia fina e água. Essa mistura fica “descansando” por alguns dias, perde trabalhabilidade e depois é adicionada a uma pequena parte de cimento e mais água.

Na realidade, portanto, ninguém usa cal virgem. Podemos comprar uma cal virgem e quando preparamos a argamassa, seja na obra ou em central, estamos hidratando a cal no exato momento da adição de areia e água. Esta reação libera muito calor e uma boa cal, bem calcinada, demora aproximadamente 48 horas para hidratar bem.

Uma grande vantagem quando se compra a cal já hidratada no produtor é justamente a garantia de uma boa e completa hidratação. Além disso, a argamassa preparada com cal hidratada pode ser utilizada logo após a sua mistura. O que pode ocorrer, quando se faz a argamassa com a cal virgem, é fazer a aplicação na obra sem a completa hidratação. As conseqüências são trincas e quedas do material, com muito desperdício, pois a cal virgem ao se hidratar libera calor e se expande.

Lembramos que, qualquer que seja o tipo de argamassa (mista, industrializada ou estabilizada), a escolha correta dos materiais componentes fará a diferença para se obter um produto final de boa qualidade. Em um país de grandes proporções como o Brasil, a regionalização é muito grande e a diversificação dos produtos determina as diversas práticas nas obras. Nesta questão das argamassas não poderia ser diferente. A cal não é disponível em todos os estados e o frete muitas vezes inviabiliza sua utilização. É mais um desafio que os profissionais da construção civil enfrentam, com muita criatividade e adaptação.

Quando se emprega cal hidratada (em pó) é essencial deixar a argamassa descansar. Isto porque o hidróxido de cálcio na forma de cal hidratada apresenta-se na forma lamelar mal cristalizado, sendo necessário mantê-lo durante certo tempo sob condições de alta umidade para se obter um produto bem cristalizado, tão grande quanto possível, e que por isso desenvolva totalmente sua plasticidade. Assim sendo, para obtenção de argamassa com as melhores características, a pasta de cal hidratada deve ser preparada de modo que a mistura do produto com água alcance uma consistência pastosa e feita com pelo menos dezesseis a vinte e quatro horas antes do uso.


QUALIFICAÇÃO DA CAL

Para determinação da qualidade da cal, vários ensaios devem ser feitos. A fim de normalizar os procedimentos de ensaios, a ABNT estabelece diretrizes que são destacadas a seguir:

• NBR 6453 - Cal virgem para construção civil – Requisitos;

• NBR 7175 - Cal hidratada para argamassas;

• NBR 9289 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da finura;

• NBR 9205 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da estabilidade;

• NBR 9206 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da plasticidade;

• NBR 9206 - Cal hidratada para argamassas - Determinação da capacidade de incorporação de areia no plastômero de Voss;

• NBR 9290 - Cal hidratada para argamassas - Determinação de retenção de água;

• NBR 6473 - Cal virgem e cal hidratada - Análise química;

• Dentre outras.

Os ensaios a serem realizados na cal são divididos nas seguintes categorias:


ENSAIOS QUÍMICOS

Esta categoria de ensaios tem por objetivo verificar a "pureza" da cal hidratada, avaliando o processo de fabricação do produto e a qualidade da sua matéria prima. Os ensaios químicos têm influência direta sobre o desempenho do produto.

Além disso, a partir desses ensaios, pode-se verificar a existência de impurezas na matéria prima da cal hidratada. Quanto maior a porcentagem de impurezas, menor será a quantidade de cal que o consumidor estará efetivamente comprando.

Nesta categoria, encaixam-se os seguintes ensaios:

Anidrido Carbônico (CO2):

O anidrido carbônico, ou gás carbônico, é liberado na queima das rochas que formarão a cal virgem. Se a rocha que deu origem à cal foi pouco "queimada", diminui o seu poder de "colar" na parede e de unir os outros constituintes da argamassa.

Logo, neste ensaio "queima-se" a cal e verifica-se o quanto de gás carbônico foi liberado.

Óxidos Não Hidratados:

Este ensaio avalia a quantidade de cal virgem que não hidratou com a água. Quanto maior essa quantidade, menor a fração de cal hidratada efetivamente no produto final e, quanto menos cal hidratada, menor o poder de "colar" a argamassa terá. Esse ensaio também verifica se há possibilidade de ocorrer o surgimento de pequenas "bolhinhas" na parede, que podem surgir na argamassa depois de seca, resultantes da liberação de calor da hidratação da cal.

Óxidos Totais:

Quanto maior for a fração de impurezas presentes na amostra, menor será a fração de óxidos totais. Pode-se dizer então que este ensaio verifica a qualidade da matéria prima utilizada na fabricação da cal hidratada.
ENSAIOS FÍSICOS:

Os ensaios que pertencem a esta categoria verificam se a cal foi bem moída no processo de fabricação, se é econômica, se a argamassa desta cal é de boa trabalhabilidade e se a argamassa retém a água da mistura ou a perde para a alvenaria onde a argamassa foi assentada.



Finura:

Neste ensaio faz-se um peneiramento das amostras, em duas peneiras diferentes, e verifica-se quanto de material ficou retido em cada peneira. A norma especifica um valor máximo para estas quantidades, por que quantidades maiores do que as especificadas demonstram que a cal não foi bem moída.



Plasticidade:

Este ensaio avalia se a argamassa feita com a amostra de cal está bem trabalhável, ou seja, se tem uma boa plasticidade. Uma mistura com boa plasticidade permite uma maior qualidade no serviço, pois facilita o trabalho no manuseio da argamassa.


Retenção de Água:

A água utilizada na argamassa não deve ser, rapidamente, perdida para os tijolos ou para a estrutura de concreto onde esta argamassa foi aplicada, caso contrário, a argamassa poderá apresentar pequenas rachaduras, depois de seca, comprometendo a beleza da argamassa colocada na parede. Este ensaio avalia então a capacidade da cal reter água.



Incorporação de Areia:

A argamassa é constituída de areia, água e cal hidratada. Se for possível acrescentar mais areia na argamassa, sem prejudicar seu desempenho, mais econômica será a cal. Logo este teste verifica se a quantidade de areia incorporada na argamassa atende a um valor mínimo.



Estabilidade:

Este ensaio verifica a presença de substâncias expansivas na cal hidratada, ou seja, que têm a tendência de reagir depois que a argamassa já está colocada e seca na parede. Pode ocorrer então uma expansão de volume dos grãos da argamassa e descolamento de pedaços de argamassa da parede.

É importante destacar que a cal hidratada pode ser classificada em três tipos: CH I, CH I e CH II. Todos os tipos têm que ser submetidos aos mesmos ensaios, mas as exigências de resultados melhores para a cal CH I são maiores do que para a CH I, que exigem mais do que para a CH II. Isto significa que se o consumidor quiser uma cal mais "pura" ele deve adquirir uma CH I, já que para ser definida desta maneira, seus resultados obedecem a limites acima dos exigidos para a CH I. O tipo CH I seria o meio termo.

A informação do tipo de cal hidratada deve estar presente na embalagem do produto.

A cal virgem é classificada em:

• CV-E – cal virgem especial;

• CV-C – cal virgem comum;

• CV-P – cal virgem para pintura.

A ABNT estabelece em sua norma NBR 6453 - Cal virgem para construção civil – Requisitos, limites para os índices químicos da cal virgem, conforme mostra a Figura 6, a seguir, e em sua norma NBR 7175 - Cal hidratada para argamassas, limites para os índices químicos e físicos da cal hidratada, como mostra a Figura 7, a seguir.

Exigências químicas para cal virgem, conforme NBR 6453



Exigências químicas e físicas para cal hidratada, pela NBR 7175


CUIDADOS NO USO DA CAL

O consumidor deve ficar atento à embalagem ou rotulagem dos produtos a serem comprados no mercado, de modo a se proteger da compra de produtos adulterados ou que não se destinam ao uso pretendido pelo consumidor. Caso a embalagem ou o rótulo do produto não contenha informações claras, sobre as características e finalidades de sua utilização, é melhor comprar outra marca que informe claramente qual o produto está sendo comercializado. Outras observações também podem proteger o consumidor, na compra da sua cal hidratada, tais como:

• A designação "CAL HIDRATADA" deve estar bem visível na embalagem, na frente e no verso;

• Atenção para produtos que denominam na embalagem "cal hidratada com adição" ou "cal hidratada com leucofilito" ou "cal pozolânica". Esses produtos não possuem norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT específica para realização de testes;

• A embalagem deve conter a especificação do tipo de caI, na frente e no verso do saco de cal;

• A embalagem deve conter ainda o nome e a marca do fabricante, de forma clara.

O mais comum dos problemas que afetam os trabalhadores na utilização de cal é relacionado ao manuseio da cal virgem (e, mais raramente da cal hidratada). Essa ocorrência é mais constante particularmente nas obras situadas em locais de clima quente, onde a transpiração do trabalhador fornece a água que, com a cal virgem, provoca a reação de hidratação sobre a pele, com desprendimento de calor, provocando queimaduras inclusive graves sem falar no perigo para os olhos.

Destaca-se a necessidade do uso correto e permanente dos EPI’s como medidas preventivas contra eventuais acidentes, com perda ou danos físicos e/ou materiais.



As cales virgem e hidratada devem ter manuseio diferenciados pelo seu comportamento na presença da umidade do ar atmosférico e os diferentes níveis do efeito devido a contatos com operadores. Cabe-se ressaltar que na preparação de leite de cal, a agitação deve ser mecânica e constante, sendo que no caso da cal virgem, essa agitação deve ser mais vigorosa e num espaço de tempo maior, através de tanques de maior volume, no sentido de garantir o melhor nível de hidratação.

Na estocagem da cal em silos – de secção circular, retangular, quadrada ou hexagonal – deve-se considerar: densidade da cal hidratada em 480 kg / m3 e da cal virgem em 880 kg / m3 e ângulo do cone de descarga superior a 60º.

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