CEB - Chimica Edile do Brasil

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CHIMICA EDILE DO BRASIL Ltda
DRY D1 NG
CONCRETO CELULAR
RELATÓRIO TÉCNICO
ON
CONCRETO CELULAR
Novo
Tecnologias
Autor: Eng. PAOLO MARONE – IS.I.M. Diretor
Data: Janeiro de 2014
RELATÓRIO TÉCNICO – REV. JANEIRO DE 2014
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Índice
1) História dos materiais de construção leve.
2) Traço e matéria-prima.
3) Tecnologia para mistura e bombeamento.
4) A espuma.
5) O “CLC” e “CLM”
6) O ciclo de mistura.
7) Possíveis usos.
8) Densidade.
9) Resistência à compressão
10) Resistência à flexão
11) Módulo de elasticidade
12) Retração
13) Avaliação do ciclo de vida – qualidade ambiental – menos uso de matérias-primas
14) Radioatividade e vantagens eletromagnéticas
15) Condutividade térmica e energia segura de matérias
16) Qualquer sistema com a ausência de pontes térmicas
17) Permeabilidade ao ar e vapor de água
18) Resistência ao fogo
19) Absorção e isolação sadia
20) Benefícios para a saúde
21) Vantagens de peso
22) Antissísmica
23) Vantagens de resistência ao impacto
24) Análise económica
25) Análise de mercado
26) Análise de criticidade
27) Conclusões e desenvolvimentos de pesquisas
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1- História dos materiais de construção leve (autoclave ou cimento)
No passado, agregados de pedra naturais leve (geralmente vulcânicos) foram usados para fazer o
concreto leve (cal ou gesso).
No ano de 1880, w. Michaelis teve uma primeira experiência em concreto leve: uma mistura de
gesso, a areia natural e a água em vapor sob pressão. No ano de 1889, e. Hoffmann testou uma
expansão de argamassas tradicionais de sistema para diminuir a densidade.
Então no ano de 1924, J.A. Eriksson começado a produção de concreto auto clavado "Beton"
(cimento), também conhecido como "Thermopierre" (pedra, airbeton, concreto aerado ou AAC) com
base em uma mistura de areia fina de quartzo, gesso, água e uma pequena porcentagem de pós
metálicos.
Em 1945, foi fixado um método com barra de pré-tratamento e reforçando a segurança ao longo do
elemento de concreto celular auto clavado.
Depois tivemos o crescimento de grandes plantas industriais para materiais leves, como Siporex na
Suécia, Ytong na Bélgica, Xella (Ytong) em França, Itália e outros países, o grupo de concreto
aerado/RDB na Itália e muitas outras empresas no mundo com autoclaves caros e/ou sistemas
similares.
Na Alemanha, em 1975, H.G. Kessler testou um novo produto ("espuma") para a produção de
cimento celular leve ou concreto "CLC" tão fácil e simples, (sem o uso de sofisticada mistura auto
clavada e pó metálica e sem necessidade de construir instalações industriais sofisticadas e caras).
Em 1979, LECA começou a utilização de argila expandida em uma matriz de CLC e consequente
aumento da resistência mecânica de concreto celular (concreto celular alveolar-ACLC)
Em junho de 2013, planta-piloto no grupo Bunker, Ing. Paolo Marone e outros pesquisadores
começaram a teste na mistura de argamassa leve, com uma porcentagem consistente de resíduos pó
de pedra, grossa e aditivos pozolânicos, pedra, areia e outros aditivos para controlar a retração; o
nome destes novos produtos "argamassa leve eco-Celular" (ECO-CLM). Em março de 2013,
Riccardo Vannetti, do grupo Chimica Edile assinou um acordo de pesquisa para estudar os efeitos
e benefícios que o aditivos expansivo DRY D1 NG, pode dar o composto, em conjunto com o
IS.I.M., Universidade Frderico II de Napoli e Bunker de Casandrino.
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2- Traço e possível matéria prima
Para a preparação de concreto leve auto clavado (AAC) com alume expansiva agente são geralmente
requer os seguintes elementos:
Areia de quartzo/sílica
…. 70,00%
Cimento ……………
…. 16,00%
Gesso…………………
…. 14,00%
Agente expansiva metálica (Al) … 0,05%
Agua
A reação química principal para a expansão e a porosidade do material é:
2Al + 3Ca (OH)3 + 6H2 => 3 CaO * Al2O3 * 6H2O + 3H2
CIMENTO
QUARTZO ALUME
ADITIVO
AGUA
MIX
AUTOCLAVE
10 bar & 100°C
CURA
Acima, o ciclo de trabalho é sofisticado e precisa de enormes investimentos.
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Para a preparação do concreto celular leve (CLC) com espuma os seguintes itens são necessários:
Cimento……………………… aprox. 400 kg/m3
Espuma (Agua + mix Espuma) aprox. 500-700 Lt
Agua
espuma
Ar
Agua
CIMENTO
ADITIVO
AGUA
Máquina de
espuma
1º MIX
2º MIX
CURA
Processamento moderno acima, o ciclo é muito simples e requer investimento muito baixo.
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Para a preparação de argamassa leve celular (CLM) com espuma os seguintes itens são necessários:
Cimento……..…………….. aprox. 250-350 kg/m3
Agregado (Pó de pedra)
..aprox. 50-900 kg/m3
Espuma (Agua + mix espuma)
…. 100-700 Lt
Agua
Espuma
Ar
Agua
Aditivo ……………………aprox.
CEMENTO
POLVERE
5-20 kg/m3
ADDITIVO
ACQUA
Máquina de
espuma
1º MIX
2º MIX
CURA
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4- Tecnologia para mistura e bombeamento de concreto celular CLC e argamassa
celular CLM
Dispositivo para a preparação de espuma e sua geração pode ser uma unidade independente ou pode
ser um dispositivo a bordo de máquinas para mistura e bombeamento (única máquina).
Gerador de espuma está equipado com 2 motores: Electro-compressor e bomba.
Tanque da espuma e agente líquido de armazenamento para conexão de água externa.
Controle a quantidade de espuma em cada mistura é regulada por um timer (*)
Em 1 minuto (60 segundos) pode ser injetado uma quantidade de 120 litros de espuma.
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Compacta máquina para bombear e misturar argamassas tradicionais ou CLC/CLM
capacidade de produção de 1-2 m3 / hora
Plantas com capacidade de produção > 5-10 m3/hora, gerador de espuma, mistura e sistema de
bombeamento. O motor é diesel.
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Planta móvel para a produção do CLC com gerador de espuma a bordo, misturador e bomba.
Capacidade de produção horária pode estar perto 1-2 m3. Os motores podem ser elétrico ou diesel.
5 A "espuma"
A espuma ou o "mousse" é uma mistura de ar, água e uma mistura de espuma de tenso-ativos (fluido
de material biológico ou artificial) com uma densidade de cerca de 85 kg/m3. Os estudos científicos
de ponta é considerada a densidade da espuma acima do mínimo para obter uma qualidade adequada
e a durabilidade da espuma dentro da mistura. Pesquisa aplicada é sempre o melhor teste de espuma,
em termos de propriedades físicas do produto final e menos problemático para desidratar e
endurecimento da argamassa fresca.
A quantidade da mistura de espuma, ligada à água, é muito baixa; Geralmente, 2,5%; para algum
tipo de espuma pode ser um pouco menos.
O gerador de espuma está equipado com uma válvula automática para alterar a quantidade de agente
formador de espuma (%) e fluxo de espuma dentro da mistura, este dispositivo especial chamado
"Dosatron”.
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DOSATRON
Colocação % da quantidade de agente de espuma "2,5%" do total de água. Para 100 litros de água,
iremos usar agente de espuma de 2,5 lt: 100 x 2,5% = 2,5 Lt ou Kg
Para uma densidade de espuma de 85 kg/m3 teremos um aumento no volume de água e agente 12,4
vezes (1000/85) para a introdução de ar para a matriz de agua e agente tenso ativo.
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Controle de densidade da espuma
Verificação do peso 1,30 kg por 10 Lt (Volume) de espuma menos o peso do cesto plástico 0,45 kg =
0,85 kg (850 gr para 10 Lt = 85 kg/m3)
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6 A primeira fase da mistura – a preparação da "argamassa”
Para a preparação da "argamassa", você pode usar:
-
Cimento Portland: até 400 kg/m3 até um mínimo de 250 kg/m3
-
Pó granulado normal (0-3 mm e não muito alta densidade) temos a pedreira de pedra ou moinho
de resíduos: de um mínimo de 50 kg/m3 para 600 kg/m3
-
Fino pó (0-1 mm) de um mínimo de 50 kg/m3 para 350 kg/m3
-
Aditivo expansivo: DRY D1 NG (7 kg/m ³ e um máximo de 10-12 kg/m ³) controlar o anular a
retração hidráulica + "Pozolânico" naturais ou artificiais para aumentar a resistência à
compressão,
durabilidade
e
desempenho
térmico;
Se
necessário
também
artificial
fibras/artificial/natural de vidro para aumentar a resistência à flexão e tração, outros aditivos se
necessário, de acordo com as características necessárias.
-
Água em quantidades adequadas, de acordo com a dosagem de cimento, pó/areia e condições
atmosféricas (temperatura e umidade relativa).
Hagerman cone para verificar a plasticidade adequada e acabamento de argamassa.
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O diâmetro da borda deve ser mais de 20 cm! Slump Teste positivo!
7 A segunda fase do MIX - mistura de argamassa com a espuma
Depois de preparar a argamassa, com o controle de Slump, você pode adicionar a espuma e obter
uma mistura "homogênea" da argamassa e espuma.
Aumentando e diminuindo a quantidade de espuma vão mudar a densidade final do CLC-CLM (400
kg/m3 até 1.400 ou 1.600kg/m3); aumentando ou diminuindo a quantidade de cimento irá alterar a
resistência mecânica (250 kg/m3 até 350 ou 450 kg/m3); aumentando ou diminuindo a areia "grão
grosso" vai mudar a resistência à abrasão (de 0 até 500 kg/m3).
Mix de argamassa e espuma.
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Controle da densidade da mistura.
A mistura fresca é geralmente entre 7 a 10% de ganho de peso em comparação com o material seco,
devido a evaporação de uma parte da água em excesso.
A quantidade de espuma pode ir de 800 Lt/m3 para material muito leve ate 350 Lt/m3 ou uma
pequena quantidade (como um aditivo para cimento ou concreto tradicional).
Por exemplo, com 63 Lt de agua, sobre 1,58 de agente de espuma, você pode fazer 800 litros de
espuma pronto (com um aumento no volume de aproximadamente 12,4 vezes).
Método fácil de endurecimento: cimento 42.5 R entre 16-10 horas, temperatura entre 15 e 30° C.
8 Possíveis usos
As utilizações possíveis do CLC ou CLM é cada dia aumentando no setor de materiais de construção
e de obras civis:
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-
Tijolos para paredes exteriores
-
Tijolos para paredes interiores
-
Camada de telhado
-
Camada de paredes internas
-
Externo e interno de gesso
-
Painéis pré-fabricados
-
Leves itens
-
Telhados
-
Barreira para as autoestradas
-
Barreiras de segurança para aeroportos
-
Elementos arquitetônicos e decorativos
-
Sistemas estruturais para a construção das casas
-
Paredes estruturais em zonas sísmicas
-
Materiais especiais para construção verde
-
Etc.
Painéis pré-fabricados (reforçados com barras)
Painéis pré-fabricados para estruturas horizontais (andaimes e lajes)
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Blocos para paredes de concreto de revestimento vertical
Blocos para a cobertura horizontal
Blocos para paredes
Blocos com entrelaçadas
Tijolos para paredes
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Sistema integrado para a construção de casas
Aplicação de bitolinha
Aplicação de gesso
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Densidade
É importante classificar a densidade da mistura fresca e material seco (min após 28-45 dias).
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Fresca
~450
~650
~900
~1100
~1320
~1440
~1750
Seco
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Verifique o tamanho e o percentual de
porosidade.
Relatórios da densidade da mistura fresca
Se você está usando para o tijolo com baixa densidade, requer o uso de fixadores especiais para
ancoragem adequada dos vários artefatos.
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10 - Resistência a compressão
A resistência à compressão (fc) depende da densidade do material e da quantidade de cimento e
areia/pó. A qualidade da espuma e sua porosidade também pode afetar a resistência à compressão
final.
A tabela a seguir mostra os valores de médios alcançados por um projeto de mistura justa. Sem o uso
do aditivo DRY D1 NG.
MPa
Res.
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
~0.8
~2
~2,2
~3
~4
~6
~10
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Compressão
Densidade
final
Com o uso de 7-8 kg/m3 de DRY D1 NG
MPa
Res.
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
~1.2
~2,6
~2,8
~3,5
~5
~7,5
~13
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Compressão
Densidade
final
O tamanho do corpo de prova pode ser de bloco 15 x 15 x 15 cm ou cilindro d = 15 cm H = 30 cm.
O corpo de prova é normalmente realizada por um período mínimo de 24 horas dentro do molde e
em seguida no ar em condições normais de temperatura e umidade.
Teste de compressão ocorre após 28 dias, secagem a umidade média e temperatura de 20-22° C.
fc em 7 dias é mais ou menos igual a 70-75% de fc28
fc em 90 dias, é mais ou menos iguais a 110-115% de fc28
1 MPa = 1.000.000 N/m2 = 10 kg/cm2
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11 Resistência à flexão
É tipicamente perto de 10-20% da resistência a compressão, mas ao adicionar fibra artificial você
pode conseguir um valor mais alto. A quantidade mínima de fibra deve ser maior que 2,5-3 kg/m3.
MPa
Res.
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
~0.2
~0.4
~0.5
~0,7
~1.0
~1.5
~3.0
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Flexão
Densidade
final
12 Módulo de elasticidade
MPa
Modulo
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
~700
~2.500
~3.000
~5.150
~7.700
~9.700
~18.800
400
600
800
1000
1200
1400
1600
elasticidade
Densidade
final
13 Retração e dilatação térmica
Considerando a quantidade de água e ar, a retração é bastante elevado; Usando aditivos expansivos
(DRY D1 NG) pode reduzir e controlar a retração da Eco argamassa leve para obter a estabilidade
volumétrica durante os primeiros 10 dias.
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μ m/m
Retração
μ m/m
μ m/m
μ m/m
μ m/m
μ m/m
μ m/m
~3000
~2500
~600
~500
~400
~350
~300
~2000
~1000
~300
~250
~200
~175
~150
400
600
800
1000
1200
1400
1600
sem Dry D1
NG
Com
Dry
D1 NG
Densidade
final
Tamanho do corpo de prova: 10 x 10 x 50 cm.
Desmolde a 24 horas e, em seguida, a retração
está sendo monitorado por 30-45 dias. Expansão
térmica é aproximadamente 0,008 mm/m K é
menor do que um padrão de cimento ou
argamassa.
Graças à utilização de Dry D1 NG (7 kg/m3) Você pode reduzir em 50% a retração e dar uma
pequena micro expansão inicial (1-2-3 dias).
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14 Avaliação do ciclo de vida – qualidade ambiental
O CLM é completamente assente da substâncias orgânicas volátil e envolve uma grande melhoria da
eco eficiência.
As emissões radioativas testes (Radon/Thorun-UNSCEAR) é menor do que outros normal tijolo e
argamassa (9-12 Ra).
Devido a porosidade do CLM, você pode diminuir (perto de 100% dentro de uma parede de 20 cm
de espessura), linhas de energia poluição eletromagnética (50-60 Hz), dentro de residências e
escritórios (IMOTEP).
A indústria de construção utiliza uma grande quantidade de matérias-primas que também envolvem
um alto consumo de energia; para uma tradicional argamassa ou concreto mais de 2.000 kg de
matéria-prima é extraída ou processado, enquanto para CLM menos de 1,000 kg de matéria-prima é
extraída ou elaborado graças a capacidade da espuma para gerar ar.
15 Energia segura materiais e condutividade térmica
Para a caracterização do padrão de construção de materiais, bem como para CLM são:
Seu sistema Int. :
W/m°C (Celsius) o W/m°K (Kelvin)
Unidade prática:
kcal/h · m · °C
1 W / m° C = 0,860 kcal / h m °C
O recíproco da condutividade térmica é chamado de resistividade térmica.
Condutividade térmica – lei de Fourier - condução térmica
q - Força térmica
kcal/h
ou
k - Condutividade térmica
A - A superfície da parede
L - A espessura da parede
W
kcal/hm°C
ou W/m°C
m²
m
Tc - Temperatura – Parte quente
°C
Tf - Temperatura – Parte fria
°C
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O valor médio para uma argamassa leve eco celular, estão listados no seguinte padrão:
W/mK
Condução
W/mK
W/mK
W/mK
W/mK
W/mK
W/mK
~0,1
~0,14
~0,18
~0,22
~0,28
~0,34
~0,42
400
600
800
1000
1200
1400
1600
térmica
Densidade
final
Umidade pode alterar a condutividade térmica de cerca de 20-30%, um conglomerado seco tem 0,7 k
Cal/m h ° C enquanto um conglomerado molhado pode atingir até 1,2 k Cal/h m ° c. A água tem
0,55 k Cal /h m °C.
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Densidade Lambda
(W/mK) (kg/m3)
Argamassa e gesso
Gesso em cimento (2-3 cm)
1,4
2200
Cão + gesso em cimento (2-3 cm) 1
1800
Gesso + espuma
0,9
1200
Gesso de Cão
0,8
1600
Gesso + gesso de cão
0,7
1500
0,09
Mais de 250
0,13
Mais de 450
1,4
2200
Cão + argamassa de cimento
1
1800
Argamassa leve < 800 kg/m3
0,28
800
Gesso térmico com perlite
Isopor
< 250 kg/m3
Gesso termo isolante com perlite,
Isopor, mais de 450 kg/m3
Argamassa de cimento
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16 Qualquer sistema com a ausência de pontes térmicas
Uma parede de tijolos pode ter juntas de argamassa grossa, juntas de argamassa vertical e horizontal
ou formas finas e planas ou em ziguezague.
Todos os fatores acima podem aumentar muito ou um pouco a condutividade térmica de parede.
Frente
17
Seção
Permeabilidade ao ar e vapor de água
Este teste indica o tempo necessário para completa evaporação da água para o grau de
permeabilidade.
Europeia Norm
EN 1015-19
Resistência ao vapor de água é devido à densidade da argamassa leve é entre µ = 3 e µ = 10
18 Resistência ao fogo
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Graças a lei de condutividade térmica, lenta migração térmica do materiais seco com
porosidade interna, CLM, tem desempenho bom e eficaz contra fogo e para proteger a
estrutura de concreto armado e efeitos de fogo nu aço. Não produz gases nocivos, gases
tóxicos e um material incombustível inorgânico.
19 Absorção acústica, isolação do ruído
Uma parede de tijolos com argamassa leve, vai oferecer o melhor desempenho de
isolamento acústico por um tijolo tradicional entre 2 e 4 dB.
O coeficiente de absorção é entre 0,3 0.4 que é melhor do que uma parede de concreto ou
tijolo normal de argila.
Uma espessura de parede de 100 mm de baixa densidade tem uma insonorizarão perto 45
dB, Enquanto um de 180 mm de espessura tem 53 dB.
20 Benefícios para a saúde
Controle de umidade dentro de uma sala com tijolos de argamassa leve é melhor do que com
tijolos de argamassa tradicional. Argamassa leve é capaz de compensar e reduzir a umidade
relativa.
21 Benefícios - menos peso e instalação rápida
Instalando com argamassa leve às dimensões do tijolo grande e baixo peso, é mais rápido do
que uma parede de tijolo tradicional (tamanho pequeno, tijolos muito pesados e difícil de
gesso).
Graças a espuma e a baixa densidade da mistura é facilitado seu bombeamento.
22 Vantagens sísmicas
Forças sísmicas são proporcionais à gravidade do edifício, assim que o peso da construção
irá diminuir a ação sísmica no irá diminuir o efeito sobre a estrutura.
Para paredes estruturais usando fibra reforçada na produção de tijolos de argamassa leve e
barras verticais para o seu reforço. Assim, é possível construir as paredes estruturais sob
força de tração e compressão com baixo peso.
23 Vantagens de resistência ao impacto
Argamassa leve devido a sua porosidade é capaz de absorver o impacto de alta energia e
absorção de alta energia e a um baixo custo de reparo.
24
Análise económica
Para produzir um m³ e’ necessário um consumo de energia:
Planta 100 com motor elétrico: 3 kW/h, por una produção hora entre 1 e 2 m3/
Planta 100XP com motor diesel: 5 Lt de diesel por una produção hora entre 5 e 7 m3
25 Análise de mercado
Custo de análise para um tijolo de concreto pressionado, considerando com 250 kg/m3 de
cimento e sobre 1500 kg/m3 de areia e inertes. Nu mercado o pequenos tijolos é em torno
de 40 €/ m3.
Análise de custos para uma ECO-CLM: 300 kg/m3 de cimento e 600 kg/m3 de areia e
alguns quilos de aditivos e agentes.
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26
Análise de criticidade
A cultura entre os arquitetos, engenheiros e empresas sobre o concreto leve é profundamente
desenvolvida nos países ocidentais e está começando a ser desenvolvido em outras partes do
mundo.
Você deve ter/Instituto Universitário com laboratórios de teste.
O custo final é apenas ligeiramente mais caro do que um tijolo tradicional ou argamassa,
mas temos vários benefícios, como acima descrito.
27 Conclusão e pesquisas em andamento
O futuro e presente das construções é para diminuir o peso e o consumo de recursos
naturais/materiais e reduzir/salvar os custos de energia de construção, argamassa leve é e
sempre será mais um material de construção inovadora.
Aditivos Dry NG D1 estão ajudando a aumentar o desempenho mecânico,
impermeabilidade e reduzir e/ou cancelar a retração do concretos e argamassas celular.
IS.I.M & Chimica Edile Do Brasil

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