Quais são as quatro principais fases hidratadas formadas na reação do cimento com a água e em qual proporção aproximada?

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O enunciado pergunta sobre as quatro principais fases hidratadas que se formam quando o cimento reage com a água, além de suas proporções aproximadas. Isso está ligado ao estudo da hidratação do cimento, que é o processo químico essencial para o endurecimento e ganho de resistência do cimento. Para resolver isso, vamos precisar entender quais são essas fases hidratadas e como elas se distribuem em termos de quantidade.

Passo 2

Primeiro, vamos falar um pouco sobre o que acontece quando a água se mistura com o cimento. O cimento Portland, que é o tipo mais comum, é composto principalmente por sílica (SiO₂), aluminato de cálcio (C₃A) e silicato cálcio (C₃S e C₂S). Quando adicionamos água, esses componentes reagem químicamente para formar diferentes produtos hidratados.

Passo 3

A primeira fase hidratada importante é o hidróxido de cálcio, representado pela fórmula química . Ele é formado principalmente pela hidratação do silicato de cálcio tricálcico (C₃S). O hidróxido de cálcio contribui para o aumento do pH na mistura de cimento, mas em proporções relativamente baixas, cerca de 15-20% da massa total dos produtos hidratados.

Passo 4

A segunda fase é a silicato de cálcio hidratado, conhecido como C-S-H (do inglês Calcium-Silicate-Hydrate). Essa é a principal responsável pela resistência e durabilidade do concreto. O C-S-H é formado a partir da hidratação do silicato de cálcio tricálcico (C₃S) e dicálcico (C₂S). Ele representa aproximadamente 60-70% dos produtos hidratados, sendo crucial para a estrutura sólida do concreto.

Passo 5

A terceira fase é a ettringita, cuja fórmula química é . A ettringita se forma a partir da reação entre o aluminato de cálcio (C₃A) e o sulfato de cálcio (CaSO₄) presente no cimento. Ela é responsável pela expansão inicial do cimento e ocupa cerca de 10-15% dos produtos hidratados.

Passo 6

A quarta fase é o monocarboxilato, que se forma quando toda a ettringita disponível reage com o aluminato de cálcio para formar . Essa fase ajuda a controlar a expansão do cimento e compõe aproximadamente 5-10% dos produtos hidratados.

Resposta

As quatro principais fases hidratadas na reação do cimento com a água são:
  1. Silicato de cálcio hidratado (C-S-H) – cerca de 60-70%
  2. Hidróxido de cálcio ( ) – aproximadamente 15-20%
  3. Ettringita – em torno de 10-15%
  4. Monocarboxilato – cerca de 5-10%

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