Indústrias do CimentoIndústrias do Cimento

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIAINSTITUTO DE QUÍMICA

Alexandre Andrade CerqueiraAlexandre Andrade Cerqueira

Janeiro 2015

IntroduçãoIntrodução

A humanidade descobriu, há muito tempo que algumas rochas naturais, depois de uma simples calcinação, davam um produto que endurecia com a simples adição de água.

Panteão – GréciaPanteão – Grécia Coliseu Coliseu RomaRoma

As grandes obras gregas e romanas, foram construídas com o uso de solos de origem vulcânica, que possuíam propriedades de endurecimento sob a ação da água.

Histórico

Histórico• Em 1756 o Engenheiro Inglês Jonh Smeaton

verificou que uma mistura composta de calcário e argila, tornava-se depois de seca, tão resistente quanto as pedras de construção. Ele usou este material para a reconstrução do farol de Edystone na Inglaterra

O construtor Joseph Aspdin em 1824 patenteou a descoberta, feita pela calcinação do calcário argiloso, batizando-a de cimento Portland, numa referência à Portlandstone, tipo de pedra arenosa muito usada em construções na região de Portland, Inglaterra.

Definição:Definição:• Cimento Portland é o produto que se obtém

pela pulverização do clínquer constituído essencialmente por silicatos de cálcio hidráulicos, a que não se fizeram adições subsequentes à calcinação, exceto a de água e/ou sulfato de cálcio bruto, além da adição de outros materiais, que podem ser intercominuídos com o clínquer em teor que não exceda a 1%, à vontade do fabricante.

Existem vários tipos de cimento portland, com teores variáveis de compostos do clínquer:

Tipo I – Cimento Portland comum

Tipo II – Cimento Portland com baixo calor de endurecimento

Tipo III – Cimento Portland de alta resistência inicial

Tipo IV – Cimento Portland de baixo calor de hidratação

Tipo V – Cimento Portland resistente aos sulfatos

Matérias - primasMatérias - primasMistura e calcinação de materiais calcários e argilosos, em proporções apropriadas.

Algumas fábricas usam produtos artificiais, como:escória de alto-forno,carbonato de cálcio precipitado,

em pequenas proporções:areia, refugos de bauxita,minério de ferro.

Adiciona-se gesso para regular o tempo de pega e endurecimento do cimento. Gipsita (CaSO4. 2H2O), bassanita (CaSO4. 0,5H2O) e anidrita (CaSO4).

Fabricação do cimento PortlandFabricação do cimento Portland

As matérias-primas são beneficiadas, separadas, através de operações unitárias, nas proporções necessárias e no estado físico apropriado de cominuição e de contato íntimo, para que as conversões químicas possam ocorrer na temperatura de calcinação no forno.

Processos Úmido e SecoProcessos Úmido e Seco

Em ambos os processos, a etapa de moagem das matérias-primas é muito importante. A moagem em circuito fechado é preferida à moagem em circuito aberto para a preparação das matérias-primas, pois, no primeiro método, os finos são separados e os grossos retornam ao circuito, enquanto no último a matéria-prima é continuamente cominuída até que sua granulometria média tenha atingido o valor desejado.

No processo a úmidoprocesso a úmido, o material sólido depois da britagem à seco, é reduzido a um estado de divisão fina em moinhos tubulares, ou de bolas à úmido, e passa, na forma de uma suspensão, por classificadores de cuba ou por peneiras.

A suspensão é bombeada para os tanques corretores, onde os braços giratórios mantém a mistura da lama grossa homogênea e se fazem os ajustes finais na composição, antes de alimentar o forno.

No processo a seco, processo a seco, é especialmente aplicável a rocha de cimento natural a as misturas de calcário e argila, folhelo ou ardósia.

Neste processo os materiais são britados grosseiramente a seco, passam por moinhos giratórios ou a martelos, são secados, classificados e cominuídos mais finamente em moinhos tubulares, e depois classificados pneumaticamente.

Nesta sequência, incluem-se dispositivos de proporcionamento das substâncias.

Antes de entrar no forno, fazem-se uma mistura completa pneumática. Este material seco, pulverizado, entra no forno rotatório, onde ocorrem as reações químicas.

Nos fornos rotatórios, o calor é proveniente da queima de óleo, ou de gás natural ou de carvão.

Os fornos rotatórios são compridos e ligeiramente inclinados, de modo que a carga caminha lentamente pelo equipamento.

O aumento do comprimento do forno é uma tendência para elevar a eficiência térmica do processo.

No processo a seco os fornos podem ser tão curtos quanto 46m.

No processo a úmido, os fornos podem chegar a 182m.

Os fornos rotatórios (velocidade = 0,5 a 2 RPM) giram, rodam, lentamente, de forma inclinada, de modo que o material que entra pela extremidade superior avança lentamente para a extremidade de queima, mais baixa, levando de 1 a 3 horas no percurso.

Para se ter maior economia de calor, parte da água é removida da lama do processo a úmido.

Assim sendo, empregam-se filtros de lama e espessadores Dorr.

Os gases de descarga dos fornos são tratados com filtros de sacos e precipitadores eletrostáticos. Em alguns casos usam-se caldeiras a calor perdido, a fim de conservar o calor.

Esse emprego de caldeiras é econômico particularmente no processo a seco, pois os gases de descarga do forno são mais quentes que os provenientes do processo a úmido e podem atingir 800ºC.

Em virtude de o revestimento do forno rotatório extenso ter que resistir a uma abrasão severa e ao ataque químico em temperaturas elevadas (1450oC), na zona de formação de clínquer, a escolha do revestimento refratário é uma questão difícil.

São usados tijolos de alta alumina (Al2O3) e de alta magnésia (MgO). O produto final que sai do forno é o clínquer. O clínquer é descarregado do forno em arrefecedores pneumáticos.

Nestes arrefecedores do clínquer, é ao mesmo tempo, pré-aquecido o ar de combustão do óleo, gás natural ou carvão.

A pulverização, seguida da moagem fina em moinhos tubulares de bolas, e pelo ensacamento automático, completa o processo.

Durante a moagem fina, adicionam-se diversos agentes retardadores, como gesso, carreadores de ar, dispersores e impermeabilizadores.

Compostos do cimentoCompostos do cimento

Os cimentos portland contém uma mistura de compostos em quantidades que dependem, em parte, do grau de equilíbrio atingido durante a queima.

Diante de inúmeras análises de cimento portland, fica evidente que a composição do cimento portland se aproxima, da do sistema CaO – SiOCaO – SiO22 e, em aproximações sucessivas, dos sistemas CaO – SiOCaO – SiO22 – Al – Al22OO33, CaO - SiO, CaO - SiO22 – Al – Al22OO33 – Fe– Fe22OO33, CaO – SiO, CaO – SiO22 – Al – Al22OO33 – Fe – Fe22OO33 – MgO – MgO.

Pega e endurecimento do cimentoPega e endurecimento do cimento

A hidratação e a hidrólise do cimento são responsáveis pelo processo de pega e endurecimento do mesmo.

Os produtos de hidratação e hidrólise do cimento portland tem uma solubilidade baixa (muito baixa) em água.

Se não fosse assim, o concreto em contato com a água seria logo atacado.

Fluxograma, em perspectiva isométrica, dos processo a seco e a úmido de fabricação do cimento portlandFluxograma, em perspectiva isométrica, dos processo a seco e a úmido de fabricação do cimento portland

Forno RotativoForno RotativoO forno rotativo é um reator químico, no qual o processo de sinterização da mistura de calcário, argila e outros fundentes resultam em clínquer, a matéria-prima básica do cimento Portland.

Perfil térmico e subdivisões do fornoO perfil térmico do forno varia ao longo de sua extensão, dependendo da temperatura e das reações químicas envolvidas durante o processo.Um forno pode ser subdividido em diversas zonas ou regiões, que estão expostas não somente a desgastes térmicos e químicos, mas também a esforços mecânicos. A influência de um ou mais destes fatores, em maior ou menor proporção, determina o tipo de revestimento refratário requerido para cada zona:

• Zona de descarbonatação: de 300ºC a 900°C Esta etapa pode ocorrer dentro do forno rotativo ou em modernos precalcinadores, e se constitui de duas etapas: a primeira, entre 300°C e 650°C, em que acontece o aquecimento da farinha acompanhado por uma reação de desidratação; e a segunda, entre 650°C e 900°C, quando começa o processo de descarbonatação do calcário em CO2 e CaO.O primeiro passo é caracterizado pelos seguintes aspectos:• Presença da farinha crua (não há fases minerais formadas); Erosão (devido ao fluxo da farinha); Elevada temperatura;• Evaporação e desidratação (da água) relacionada quimicamente à matéria-prima.Nesta zona é muito importante que os refratários tenham a capacidade de proteger o acionamento do forno (bom grau de isolamento) e boa resistência aos impactos de colagens anômalas. Tijolos com conteúdo de SiO2 inferior a 45% são adequados. Além disso, quando sais alcalinos estão presentes, pode-se desenvolver uma camada vítrea com o álcali na superfície do tijolo, prevenindo sua propagação ou posterior infiltração.Na segunda etapa das reações, ocorre o desenvolvimento de novas fases mineralógicas:- Formação de CaO e CO2; Formação de CA e C2S; Variação de temperatura; Ataque de álcali.Normalmente, recomenda-se utilizar tijolos com um conteúdo de 70% Al2O3, que oferece uma elevada resistência mecânica, baixa porosidade, com o propósito de torná-los resistentes ao ataque químico

• Zona de transição superior: de 900ºC a 1150°C

É a zona mais instável e difícil para se especificar o tijolo adequado. Embora a faixa de temperatura esteja entre 900°C e 1150°C, são frequentes as incidências de sobrecargas térmicas. Tal fato é ligado à forma da chama, ao tipo de combustível e ao desenho do queimador do forno. Portanto, é nesta região onde começa a aparecer a colagem, embora possa ser instável, afetando a estabilidade operacional do forno.

• Zona de sinterização: de 1150ºC a 1450°C (+)

Região em que ocorre a clinquerização e onde são alcançadas as temperaturas mais elevadas. Nesta etapa, a reação da CaO livre com o C2S gera o C3S. A fase líquida alcança seu ponto mais elevado a 1450°C. Se o processo estiver sob controle, formará uma colagem estável que protege a zona de queima. Os refratários devem resistir a temperaturas elevadas, infiltração dos silicatos da fase líquida e/ou dos sulfatos alcalinos e facilitar o desenvolvimento de uma colagem estável.Normalmente podemos encontrar nesta zona do forno:• Presença de fase líquida de 18 a 32%, CaO livre e C2S;• Desenvolvimento de C3S pela reação de CaO e C2S, infiltração de fase líquida e formação de revestimento;• Ataque químico de sulfatos alcalinos;• Elevada temperatura operacional.

• Zona de transição inferior: de 1450ºC a 1400°C (+)

Nesta região, que geralmente opera entre 1400°C e 1200°C, a temperatura começa a cristalizar as fases minerais do clínquer, mas não totalmente. Embora ainda possa ocorrer a presença de fase líquida, é uma etapa de baixa atividade química, considerando que a maior parte de C3S já deve ter sido formada. Apesar disso, é uma zona submetida a intensas variações de temperatura, pois está sob a influência do fluxo de ar secundário do resfriador.Esta zona é caracterizada pelos seguintes aspectos:• Presença da fase líquida;• Ataques químicos de sulfatos alcalinos;• Frequentes variações de temperatura;• Exposição dos refratários a choques térmicos;• Atmosfera Redox;• Influência de fadiga mecânica proveniente dos anéis de rodamento do forno.Para suportar as variações de temperatura sob stress mecânico, esta parte do processo requer a utilização de tijolos básicos com elevada flexibilidade estrutural, baixa permeabilidade a gás, elevado módulo de ruptura a quente e alta elasticidade.

• Zona de pré-resfriamento: de 1400ºC a 1100°C (+)

Tem a finalidade de promover o resfriamento das fases de clínquer mineral recém-formadas nas regiões anteriores e depende do tipo do resfriador projetado para este forno. Está situada em uma faixa de temperatura que vai de 1150°C até 1100°C. É a zona submetida à abrasão elevada (nódulos de clínquer), acentuada erosão de descarga (pelo pó carreado pelos gases de resfriamento) e esforço mecânico (placas do nariz e anel de retenção dos refratários).As principais características desta zona do forno são:• Elevada abrasão/erosão;• Choques térmicos frequentes;• Elevado esforço mecânico.Na maioria dos fornos modernos equipados com resfriadores de alta eficiência, esta zona não se encontra mais dentro do forno, mas sim no primeiro compartimento de resfriamento.

• O cimento Portland desencadeou uma verdadeira revolução na construção, pelo conjunto inédito de suas propriedades de MOLDABILIDADE, HIDRAULICIDADE (endurecer tanto na presença do ar como da água), elevadas resistências aos esforços e por ser obtido a partir de matérias-primas relativamente abundantes e disponíveis na natureza.

Composição

• O cimento Portland é composto por um pó fino com propriedades aglomerantes que endurece sob ação da água.

• Depois de endurecido e mesmo sob ação da água não se decompõem mais (aglomerante hidráulico)

• É o clínquer resultante da queima de uma mistura de argila e calcário, ou de materiais semelhantes.

Composição

• Constituintes do Cimento Portland:

– Calcário + Argila + Minério de Ferro = Clínquer

– Clínquer + Gesso = Cimento

Cimento Portland 34

Composição

• Clínquer:– Tem como matérias primas o CalcárioCalcário e a argilaargila

situada nas proximidades das fábricas.

Cimento Portland 35

Composição do cimento

•Calcário;

•Argila;

•Gesso.

Composição do cimento• Calcário:

São constituídos basicamente de carbonato de cálcio CaCO3 e dependendo da sua origem geológica podem conter várias impurezas, como magnésio, silício, alumínio ou ferro. O carbonato de cálcio é conhecido desde épocas muito remotas, sob a forma de minerais tais como a greda, o calcário e o mármore. O elemento cálcio, que abrange 40% de todo o calcário, é o quinto mais abundante na crosta terrestre, após o oxigênio, silício, alumínio e o ferro.

Composição do cimento

• Tipos de Calcário:

1. calcário calcítico (CaCO3):

2. calcário dolomítico (CaMg(CO3)2);

3. calcário magnesiano (MgCO3)

Composição do cimento• Argila: • São silicatos complexos contendo alumínio e ferro como

cátions principais e potássio, magnésio, sódio, cálcio, titânio e outros.

• A escolha da argila envolve disponibilidade, distância,

relação sílica/alumínio/ferro e elementos menores como álcalis.

• A argila fornece os componentes Al2O3, Fe2O3 e SiO2. Podendo ser utilizado bauxita, minério de ferro e areia para corrigir, respectivamente, os teores dos componentes necessários, porém são pouco empregados.

Composição do cimento• Gesso: • É o produto de adição final no processo de fabricação do

cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasião das reações de hidratação. É encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4. 2H2O), hemidratado ou bassanita (CaSO4. 0,5H2O) e anidrita (CaSO4). Utiliza-se também o gesso proveniente da indústria de ácido fosfórico a partir da apatita:

Ca3(PO4)2+ 3H2SO4 + 6H2O → 2H3PO4 + 3(CaSO4 2H2O)

Fabricação de cimento

O cimento é preparado com 75-80% de calcário e 20-25% de argila. A matéria prima é extraída das minas, britada e misturada nas proporções corretas. Esta mistura é colocada em um moinho de matéria prima (moinho de crú)

Fabricação de cimento

Finalmente o clinquer é reduzido a pó em um moinho (moinho de cimento) juntamente com 3-4% de gesso. O gesso tem a função de retardar o endurecimento do cliquer pois este processo seria muito rápido se água fosse adicionada ao cliquer puro.

Processo de fabricação

• Dois métodos utilizados : processo seco e o processo úmido;

• Nos dois métodos os materiais são extraídos das minas e britados de forma mais ou menos parecidas, a diferença porém é grande no processo de moagem, mistura e queima.

• Dos dois métodos produz-se clinquer e o cimento final é idêntico nos dois casos.

Processo ÚmidoA mistura é moída com a adição de aproximadamente 40% de água, entra no forno rotativo sob a forma de uma pasta de lama. e posteriormente cozidas em um forno rotativo a temperatura de 1450ºC.

Processo Úmido

• Este foi o originalmente utilizado para o inicio de fabricação industrial de cimento e é caracterizado pela simplicidade da instalação e da operação dos moinhos e fornos. Além disso consegue-se uma excelente mistura e produz muito pouca sujeira necessitando de sistemas bem primitivos de despoeiramento.

Processo Seco• A mistura é moída totalmente seca e alimenta o

forno em forma de pó. Para secar a mistura no moinho aproveita-se os gases quentes do forno ou de gerador de calor.

Processo Seco X Processo Úmido

• O processo seco tem a vantagem determinante de economizar combustível já que não tem água para evaporar no forno.

• Comparativamente, um forno de via úmida consome cerca de 1250 kcal por kg de clinquer contra 750 kcal de um forno por via seca.

• O forno de um processo por via seca é mais curto que um forno por via úmida, porém suas instalações de moagem e do forno são muito mais complexas.

Fabricação do cimento• Os componentes que mais interessam na fabricação do

cimento são:CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3

• O Calcário e a argila são misturados e moídos a fim de se obter uma mistura crua para descarbonatação e clinquerização.

• No processo de moagem o material entra no moinho encontrando em contra corrente o ar ou gás quente (~220°C), propiciando a secagem do material. O material que entra com umidade em torno de 5% sai com umidade em torno de 0,9% a uma temperatura de final de 80 graus.

• Depois de moído o material é estocado em silos onde pode ser feito a homogeneização do mesmo;

Fabricação do cimento• Clinquerização:

É o processo de cozedura do cimento cru onde a temperatura pode chegar a 1450°C.

• Para que ocorra o aquecimento do material cru, o mesmo é lançado numa torre de ciclones onde em fluxo contrário, correm os gases quentes da combustão. Nos ciclones ocorrem a separação dos gases e material sólido. Os gases são lançados na atmosfera após passarem por um filtro onde as partículas, ainda presentes dos gases são precipitadas e voltam ao processo.

Fabricação do cimento• O processo de clinquerização divide-se em:1. Evaporação da água livre:

H2O (líquido 100°C) → H2O (vapor, 100°C) ΔH = - 539,6 cal/g

2. Decomposição do carbonato de magnésio

MgCO3 (sólido 340°C) → MgO (sólido) + CO2 (gasoso) ΔH=- 270 cal/g

3. Decomposição do carbonato de cálcio

CaCO3 (sólido)→ CaO (sólido)+ CO2 (gás) ΔH= - 393 cal/g

Fabricação do cimento• Processo de clinquerização (continuação):

4. Desidroxilação das argilas

5. Formação do 2CaO.SiO2

2CaO + SiO2 (1200°C) → 2CaO.SiO2 = silicato dicálcico (C2S)

6. Formação do 3CaO.SiO2

2CaO.SiO2 + CaO (1260 a 1450°C) →3CaO.SiO2 = silicato tricálcico (C3S)

7. Primeiro e segundo resfriamento

Fabricação do cimentoFabricação do cimento• Termoquímica da calcinação• A formação dos compostos do clínquer consomem pouca

caloria e os principais valores da formação a 1300°C são:

• 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 ΔH=- 146 cal/g

• 3CaO + SiO2 → 3CaO.SiO2 ΔH=- 111 cal/g

• 3CaO + Al2O3 → 3CaO.Al2O3 ΔH=- 21 cal/g = aluminato de tricalcio (C3A)

• 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 → 4CaO. Al2O3.Fe2O3 ΔH=- 25 cal/g = aliminoferrito de tetracálcio (C4AF)

Fabricação do cimento

Tipos de cimento• Os tipos se diferenciam de acordo com a

proporção de clínquer e sulfatos de cálcio, material carbonático e de adições, tais como escórias, pozolanas e calcário, acrescentadas no processo de moagem. Podem diferir também em função de propriedades intrínsecas, como alta resistência inicial, a cor branca etc.

Tipos de cimentoCP-I Cimento portland comum

CP-II Cimento portland composto

CP-III Cimento portland alto forno

CP-IV Cimento portland pozolano

CP-V-ARI Cimento portland de alta resistência

Tipos de cimentoCimento Portland Comum: Um tipo de Cimento Portland sem quaisquer adições além do gesso (utilizado como retardador da pega) é muito adequado para o uso em construções de concreto em geral quando não há exposição a sulfatos do solo ou de águas subterrâneas. O Cimento Portland comum é usado em serviços de construção em geral, quando não são exigidas propriedades especiais do cimento.

Tipos de cimentoCimento Portland Composto: Gera calor numa velocidade menor do que o gerado pelo Cimento Portland Comum. Seu uso, portanto, é mais indicado em lançamentos maciços de concreto, onde o grande volume da concretagem e a superfície relativamente pequena reduzem a capacidade de resfriamento da massa. Este cimento também apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no solo. Recomendado para obras correntes de engenharia civil sob a forma de argamassa, concreto simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e artefatos de cimento.

Tipos de cimento

Cimento de alto forno: Apresenta maior impermeabilidade e durabilidade, além de baixo calor de hidratação, assim como alta resistência à expansão devido à reação álcali-agregado, além de ser resistente a sulfatos. É um cimento que pode ter aplicação geral em argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armado, de concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro e outras. Mas é particularmente vantajoso em obras de concreto-massa, tais como barragens, peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, pilares de pontes ou obras submersas, pavimentação de estradas e pistas de aeroportos.

Tipos de cimentoCimento Portland Pozolânico: É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. O concreto feito com este produto se torna mais impermeável, mais durável, apresentando resistência mecânica à compressão superior à do concreto feito com Cimento Portland Comum, a idades avançadas. Apresenta características particulares que favorecem sua aplicação em casos de grande volume de concreto devido ao baixo calor de hidratação.

Tipos de cimento

Cimento Portland de alta resistência inicial: É recomendado no preparo de concreto e argamassa para produção de artefatos de cimento em indústrias de médio e pequeno porte, como fábricas de blocos para alvenaria, blocos para pavimentação, tubos, lajes, meio-fio, mourões, postes, elementos arquitetônicos pré-moldados e pré-fabricados. Pode ser utilizado no preparo de concreto e argamassa em obras desde as pequenas construções até as edificações de maior porte, e em todas as aplicações que necessitem de resistência inicial elevada e desforma rápida. O desenvolvimento dessa propriedade é conseguido pela utilização de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer, e pela moagem mais fina do cimento. Assim, ao reagir com a água o CP V ARI adquire elevadas resistências, com maior velocidade.

Adições

• São matérias primas que misturadas ao clínquer na fase de moagem, permitem a fabricação de diversos tipos de cimento.

• Essas matérias primas são:– GessoGesso– Escória de alto fornoEscória de alto forno– Materiais PozolânicosMateriais Pozolânicos– Materiais CarbonáticosMateriais Carbonáticos

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Composição/Adições

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Adições

• O Gesso:O Gesso:

– Tem a função de controlar o tempo de pega do Cimento.– Se não se adicionasse o gesso á moagem do clínquer, o cimento

quando entrasse em contato com a água endureceria quase que instantaneamente.

– O Gesso é uma adição presente em todos os tipos de cimento portland.

– A quantidade adicionada na mistura é pequena em torno de 3% de gesso para 97% de clínquer

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Adições

• Escória de Alto Forno:Escória de Alto Forno:

– São obtidas durante a produção de ferro gusa nas indústrias siderúrgicas.

– Adicionadas ao clínquer e gesso apresenta melhoria de algumas propriedades como a durabilidade e a resistência final.

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Adições

• Materiais Pozolânicos:Materiais Pozolânicos:

• São rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza.

• O cimento composto desse material apresenta maior impermeabilidade a mistura.

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Adições• Materiais Carbonáticos:Materiais Carbonáticos:

• São rochas moídas que apresentam carbonato de cálcio em sua constituição tais como o próprio calcário.

• Tal adição serve para tornar os concretos e argamassas mais trabalháveis, pois funciona como lubrificante.

• Quando presentes no cimento são conhecidos como fíler calcário.

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Fabricação

• O cimento é produzido em instalações industriais de grande porte localizadas próximas as jazidas das matérias primas constituintes.

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Fabricação

• As matérias primas utilizadas na fabricação do Cimento Portland são usualmente misturas de materiais calcários e argilosos em proporções adequadas

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Fabricação

• O processo de fabricação do cimento comporta seis operações:

1. Extração da matéria-prima;

2. Britagem;

3. Moldura e mistura

4. Queima

5. Moedura do clínquer

6. Expedição

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1. Extração da Matéria Prima

Rochas e xistosRochas e xistos: Através de técnicas de exploração usuais de pedreiras.

ArgilasArgilas: Através de escavações e dragagens.

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2. Britagem

• A matéria prima quando rochosa é submetida a uma operação de beneficiamento com o propósito de reduzir o material à condição de grãos de tamanho conveniente.

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3. Mistura

o Preparação da mistura crua (Moagem de cru)

o O Calcário e argila são misturados e moídos a fim de se obter uma mistura crua para descarbonatação e clinquerização.

o O processo de moagem desta mistura envolve a pesagem do calcário e argila na proporção adequada ao projeto de produção.

o O processo de moagem consiste na entrada dos materiais dosados, num moinho de bolas ou de rolos, onde a moagem ocorre com impacto e por atrito.

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3. Mistura

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:

4. Queimao Para que ocorra o aquecimento do material cru, o mesmo é lançado numa

torre de ciclones onde em fluxo contrário, corre os gases quentes da combustão.

o Nos ciclones ocorrem a separação dos gases e material sólido. o Os gases são lançados na atmosfera após passarem por um filtro

eletrostático onde as partículas, ainda presentes dos gases são precipitadas e voltam ao processo.

o Após passagem pelos ciclones o material entra no forno rotativo onde ocorrem as reações de clinquerização.

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4. Queima da Farinha ou cru

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Fabricação

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5. Moedura do Clínquer• Após a clinquerização o clínquer formado é bruscamente resfriado com ar frio em

contra corrente.

• O Clínquer daí é estocado em silos para a produção do cimento.

• O cimento é produzido moendo-se o clínquer produzido no forno, com o gesso.

• O gesso é destinado ao controle do tempo de pega do cimento, para propiciar o manuseio ao adicionar água.

• O teor de gesso varia em torno de 3% no cimento.

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5. Moedura do Clínquer

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6. Expedição

• O Clínquer com seus aditivos mencionados, passam ao moinho para a moagem final, onde devem ser asseguradas granulometrias convenientes para qualidade do cimento.

• Após moído o cimento é transportado para silos de estocagem, onde são extraído e ensacados em ensacadeiras automáticas em sacos de 50 ou 25Kg.

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Propriedades do Cimento

– Finura;– Expansibilidade;– Tempo de pega;– Calor de Hidratação;– Resistência a compressão;

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Finura

• Está relacionada com o tamanho dos grãos do cimento;

• O aumento da finura melhora a resistência do cimento;

• Aumenta a impermeabilidade;• Diminui a segregação da mistura (exsudação);

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Expansibilidade

• Quando em sua constituição o cimento apresentar teores elevados de cal livre e magnésio livre.

• Essa reação química provoca aumento de volume e um concreto com este cimento teria fissuração excessiva.

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Tempo de Pega

• È o momento em que a pasta adquire certa consistência que a torna imprópria para o trabalho.

• Tal conceito se estende as argamassas e concretos onde a pasta de cimento se encontra e tem função aglutinadora dos agregados.

• A pega inicia uma hora depois do término do amassamento da mistura (concreto ou argamassa)

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Calor de Hidratação

• As reações dos compostos do cimento são exotérmica ou seja liberam calor para o meio externo durante o processo de hidratação.

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Resistência

• A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela ruptura a compressão de corpos de prova realizados com argamassa.

• Valores de resistência segundo NBR 5732:– Aos 3 dias de idade: 8 MPA– Aos 7 dias de idade: 15 MPA– Aos 28 dias de idade: 25 MPA

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Classificação do Cimento Portland

• Os mais empregados nas diversas obras de construção civil são:

– Cimento Portland Comum;– Cimento Portland Composto;– Cimento Portland de Alto-Forno;– Cimento Portland Pozolânico;

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Classificação do Cimento Portland

• Os menos empregados nas obras de construção civil:

– Cimento Portland de Alta resistência Inicial;

– Cimento Portland resistente aos sulfatos;

– Cimento Portland Branco;

– Cimento Portland de baixo calor de hidratação;

– Cimento para poços petrolíferos.

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