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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Escola de Química
ANÁLISE DE GESSO
EQI 472 - Processos Inorgânicos Experimental
Grupo I:
Ana Karolina Muniz– DRE:
Larissa Paiva – DRE: 107351699
Maria Isabel Freitas – DRE: 107351429
Renata Alves - DRE: 105084636
Sarah Vidal – DRE:
Vanessa Gabiatti Monteiro – DRE: 105035271
Victor Hugo Gomes – DRE:
Professoras: Valéria Castro e Fabiana Araújo
ÍNDICE
1. CÁLCULOS E RESULTADOS
1.1. Determinação da umidade e da água de cristalização (ABNT MB-3417) 3
1.1.1. Umidade 3
1.1.2. Água de cristalização 4
1.2. Cálculo da Consistência da Mistura Gesso/Água 4
1.2.1. Preparo dos corpos de prova 5
1.3. Relação entre temperatura X tempo de pega 6
1.4. Relação entre altura X tempo de pega 10
1.5. Cálculo da Absorção de Água 11
1.6. Cálculo da Difusão 12
2. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
2.1. Determinação da umidade e da água de cristalização (ABNT MB-3417) 16
2.1.1. Umidade 16
2.1.2. Água de cristalização 16
2.2. Consistência 17
2.3. Relação entre temperatura X tempo de pega 17
2.4. Relação entre altura X tempo de pega 18
2.5. Absorção de Água 19
2.6. Ensaio de Difusão 20
3. CONCLUSÃO 21
4. BIBLIOGRAFIA 22
- CÁLCULOS E RESULTADOS
1.. Determinação da umidade e da água de cristalização (segundo a
Norma ABNT MB-3417):
1...1... Umidade:
Para determinação da percentagem de água retida fisicamente no gesso,
aqueceu-se um pesa-filtro contendo 50 g de gesso finamente pulverizado por 2 horas
em estufa, a 40°C. Após o aquecimento, o pesa-filtro contendo a amostra de gesso
permaneceu em um dessecador por 15 minutos, como apresentado na figura I.
1...2... Água de cristalização:
Para determinação do teor de hidratação do gesso, procedeu-se com o aquecimento
da amostra obtida no ensaio de umidade. A amostra foi aquecida durante 24h em uma
temperatura de 230°C.
Após aquecimento, o pesa-filtro retornou ao dessecador, onde permaneceu por mais
15 min. A massa do pesa-filtro+amostra após o aquecimento a 230°C obtida foi de
108,71g.
O percentual de água de cristalização do gesso foi calculado a partir da seguinte
equação:
Onde:
= massa da amostra após aquecimento a 40°C (item 1.1) = B = 49,89g
= massa da amostra após aquecimento a 230°C = 108,71 - 62,14 = 46,57g.
Portanto, o percentual de água de cristalização obtido para amostra de gesso
utilizada no experimento foi de:
2.. Cálculo da Consistência da Mistura Gesso/Água
As consistências para tal experimento foram pré-definidas como sendo 70 e 90. Já as
massas de gesso foram definidas de acordo com os moldes disponíveis (copos
plásticos de café e prismas construídos com lâminas de vidro).
De posse dessas informações, calculou-se o volume de água necessário para
cada consistência a partir da seguinte equação:
Considerando a densidade da água e a do gesso como sendo 1g/cm^3 , as massas/
volumes de gesso e água utilizados na construção dos corpos de prova foram os
demostrados na tabela II:
Corpo de Prova Consistência Massa de Gesso (g)
Volume de Água (mL) Copinho de Café 70 50 35 90 50 45 Prisma Retangular 70 70 49 90 70 63
Tabela II – Mistura Gesso/Água dos corpos de prova
2...1... (^) Preparo dos corpos de prova:
Os corpos de prova foram preparados com a rápida mistura do gesso na água (de
acordo com os dados da tabela II), com auxílio de vasilhames de plástico e espátulas.
Em seguida, a mistura era vertida diretamente para cada molde, dando pequenas
batidas para eliminação do ar.
O procedimento está ilustrado na Figura II:
Figura II : Procedimento para preparação dos corpos de prova
Para cada molde foram conformados 3 corpos de prova que, após
endurecimento do gesso, foram desenfomados como apresentado na figura III.
Tabela IV – Ensaio (2) de T X tempo de
(Teste1) Tempo (min) Temperatura (Teste 2) Tempo (min) Temperatura
- 1 25, - 2 24, - 3 25, - 4 25, - 5 25, - 6 26, - 7 27, - 8 28, - 9 29,
- 10 30,
- 11 32,
- 12 34,
- 13 36,
- 14 39,
- 15 41,
- 16 43,
- 17 44,
- 18 45,
- 19 45,
- 20 45,
- 21 45,
- 22 45,
- 23 45,
- 24 45,
- 25 44,
- 26 44,
- 27 44,
- 28 43,
- 29 43,
- 30 43,
- pega para consistência - Consistência - 1 24, (°C) - 2 24, - 3 24, - 5 25, - 6 25, - 7 25, - 8 25, - 9 25,
- 12 26,
- 13 27,
- 14 27,
- 15 28,
- 16 29,
- 17 29,
- 18 31,
- 19 32,
- 20 33,
- 21 35,
- 22 36,
- 23 38,
- 24 39,
- 25 40,
- 26 41,
- 27 41,
- 28 41,
- 29 41,
- 30 41,
- 31 41,
- 32 41,
- 33 41,
- 35 40, - pega para consistência Tabela V – Ensaio (1) de T X tempo de - Consistência - 1 24, (°C) - 2 24, - 3 24, - 4 24, - 5 24, - 7 25, - 8 25, - 9 25, - 10 25, - 11 26, - 12 26, - 14 27, - 15 28, - 17 29, - 18 30, - 19 32, - 20 33, - 21 35, - 22 37, - 23 38, - 24 39, - 25 40, - 26 41, - 27 41, - 28 41, - 29 41, - 30 41, - 31 41, - 32 41, - 33 41, - 34 40, - 35 40, - de pega para consistência Tabela VI – Ensaio (2) de T X tempo
Figura VIII : Corpo de prova após teste Vicat
Os resultados obtidos da realização deste ensaio para os corpos de prova com
consistências de 70 e 90 estão dispostos nas Tabelas VIII, IV, X e XI.
Consistência 70 (Teste 1) Tempo (s)
Altura (mm) 158 0 202 0 220 0 250 0 271 0 292 0 315 1 330 5 350 13 380 18 394 18 416 22 448 22 465 24 475 25 490 26 505 29 518 30 539 37 550 38 560 40 577 41 595 41 600 42 626 42
Tabela VIII – Ensaio 1 Altura X tempo
de pega para consistência 70
Consistência 70 (Teste 2) Tempo (s)
Altura (mm)
Tabela IX– Ensaio 2 Altura X tempo
de pega para consistência 70
Consistência 90 (Teste 1) Tempo (s)
Altura (mm)
70 0 130 0 190 0 250 0 310 0 370 0 430 1 460 3 490 9 520 14 550 18 580 20 610 24 640 28 670 32 700 35 730 36 760 36 790 37 820 38 850 38 880 38 Consistência 90 (Teste 2) Tempo (s)
Altura (mm)
70 0 130 0 190 0 250 0 310 0 370 0 430 1 460 2 490 8 520 15 550 18 580 19 610 26 640 27 670 30 700 35 730 35 760 36 790 37 820 37 850 38
Em um bécher ferveu-se até ebulição uma quantidade suficiente de água de
modo a manter todos os corpos de prova imersos.
Os corpos de prova foram pesados e em seguida colocados no recipiente com
água, descontinuando o aquecimento, por onde permaneceram por duas horas,
mantendo-os sempre cobertos pela água.
Transcorridas as duas horas, os corpos de prova foram retirados da água e o
excesso de água da superfície foi seco até que o corpo não apresentasse mais brilho.
De acordo com a equação abaixo, foram calculadas a porcentagem de
absorção de água para cada consistência.
Onde:
= massa do gesso úmido
= massa do gesso seco
Os resultados estão descritos na tabela XII:
Consistência Massa de
gesso seco (g)
Massa de
gesso úmido
(g)
Absorção de
água
MÉDIA 41,
MÉDIA 56,
13
Tabela XII – Absorção de água
6.. Cálculo da difusão:
Primeiramente, os corpos de prova foram presos através de uma garra acima
de um recipiente contendo permanganato de potássio, sem que os corpos entrassem
em contato com a solução. O nível de solução foi completado dentro do recipiente até
que entrasse em contato com o corpo de prova, momento no qual se iniciou a
contagem do tempo.
Nos intervalos de 4, 9 e 14 minutos, foram marcadas as alturas atingidas pela
água (já que esta apresentou uma altura maior de absorção do que o permanganato
de potássio) nas 4 faces do corpo de prova. Para cada tempo registrado retirou-se a
média das alturas e calculou-se a difusão da solução no gesso através da seguinte
equação:
Onde:
= difusão no gesso (cm 2 /s)
= altura da absorção medida no corpo de prova (cm)
= tempo de leitura (s)
Os resultados obtidos estão descritos na tabela XIII:
Consistência Tempo
(s)
Média das alturas (cm) Média Total
das alturas
(cm)
Difusão no
gesso
Prisma 1 Prisma 2 Prisma 3 (cm 2 /s)
14
em que
O gesso é o sulfato de cálcio hemiidratado, ou seja,. Ele é obtido pelo
aquecimento da gipsita a temperaturas entre 160°C e 175°C.
A água de cristalização é a água presente na rede de compostos cristalinos, ou
seja, é a água que dá o teor de hidratação do composto. As relações entre os valores
de n e os percentuais de água de cristalização para o sulfato de cálcio se encontram
na tabela XIV:
Valor de n (^) mg/mol CaSO 4 CaSO 4 (%) H 2 O(%) 1/2 145 93,79 6, 1 154 82,31 11, 2 172 79,06 20,
Tabela XIV – Relação de n e %H 2 O cristalização
Desta maneira, pode-se confirmar que para o gesso utilizado nos
experimentos já que a água de cristalização obtida foi de 6,65%, o que representa um
erro de apenas 7,08%. Isto prova a qualidade do gesso utilizado, que demonstra
possuir um alto grau de pureza.
1.2.. Consistência:
A consistência do gesso está diretamente ligada com a trabalhabilidade do
mesmo e, por isso, é uma característica importante de estudo. Quanto maior a relação
água/gesso, maior é a consistência e trabalhabilidade do gesso, porém menor é a
sua resistência.
1.3.. Relação entre temperatura x tempo de pega:
O tempo de pega é o tempo necessário para que ocorra a re-hidratação do gesso. A
reação envolvida na mistura de gesso com água é a seguinte:
16
Esta reação é exotérmica e, por isso, é possível determinar o tempo de pega
pela análise da variação da temperatura da mistura.
Pode ser observado nas figuras V e VI que a temperatura, após a mistura, se
mantém constante inicialmente e então começa a aumentar quase linearmente. No
momento em que se inicia esse aumento gradual da temperatura se tem o início da
pega, pois é neste momento que se inicia a reação exotérmica de re-hidratação do
gesso. Esse aumento de temperatura ocorre até um determinado tempo, conhecido
como limite de pega, a partir do qual a temperatura começa a decrescer. No limite de
pega, o sulfato de cálcio di-hidratado já foi formado e, portanto, o gesso endureceu,
indicando o término da reação.
Desta forma, através da figura V, é possível identificar que o tempo de início de
pega médio para a consistência 70 é de aproximadamente 9 minutos e o tempo limite
de pega médio é de 20 minutos. Do mesmo modo, pela análise da figura VI, verifica-se
que o tempo de início de pega médio para a consistência 90 é de aproximadamente 15
minutos e o tempo limite de pega médio é de 30 minutos.
O tempo limite de pega é maior para a consistência 90, pois a maior quantidade de
água (ou seja, a menor proporção gesso/ água) torna a reação mais lenta já que as
partículas de gesso estão mais afastadas umas das outras na solução. Desta maneira,
os materiais com consistência 70 têm menor tempo de pega e são menos trabalháveis
do que aqueles de consistência 90.
Além disso, é possível notar que o limite de pega na consistência 70 ocorre em uma
temperatura maior que na consistência 90. Isto ocorre porque o corpo com
consistência 70 possui menos água do que o com consistência 90. Portanto, como o
tempo de pega é caracterizado pelo tempo necessário para a mistura se re-hidratar,
ocorrendo a transformação do hemi-hidrato com liberação de calor, na consistência
onde a proporção água/ gesso é menor (menor consistência), a liberação de calor é
maior.
1.4.. Relação entre altura X tempo de pega:
17
observada nas aulas da disciplina por vários grupos, podendo os erros estarem ligados
também aos equipamentos utilizados nos ensaios.
1.5.. Absorção de água:
A absorção de água é um parâmetro que está relacionado diretamente com a
quantidade de poros de um material. Quanto maior a absorção de água, maior é a
porosidade do corpo, ou seja, a água encontrou mais espaço livre (poros) para
penetrar.
No ensaio realizado com os corpos de prova obtidos, a absorção de água média dos
corpos com consistência 70 foi de 41,73%, enquanto a absorção de água média dos
corpos com consistência 90 foi de 56,91%.
Desta maneira, pode-se concluir que quanto maior a consistência do gesso, maior é a
porosidade do mesmo. Isto pode ser explicado pelo fato de que quanto maior o teor de
água utilizado na mistura, mais afastadas estão as partículas de gesso umas das
outras e então, quando o sulfato de cálcio di-hidratado é formado, há mais espaço livre
estre seus cristais, ou seja, uma maior porosidade.
1.6.. Ensaio de difusão:
Na figura XI, é possível notar que o coeficiente de difusão se mantém
praticamente constante com o passar do tempo, o que demonstra que o corpo de
prova apresenta uma porosidade bastante uniforme e, desta forma, a difusão no corpo
se deu com uma velocidade aproximadamente constante.
Além disso, verifica-se que o coeficiente de difusão é maior nos corpos de
consistência 90, como já era esperado.
Este fenômeno ocorre porque quanto maior a consistência, maior o teor de
água presente, o que promove uma precipitação mais espaçada do gerando um maior
19
número de poros. Assim, mais facilmente a solução permeia pelo corpo de prova,
levando menos tempo para difundir.
- CONCLUSÃO
O gesso é um material que possui inúmeras aplicações e é largamente usado
na área de construção civil, medicina, odontologia, dentre outras. Além disso, os
moldes utilizados na indústria no processo de colagem por barbotinas são feitos deste
material.
A trabalhabilidade do gesso é uma característica muito importante de estudo,
em especial para aqueles que trabalham na área de construção civil que precisam de
20
