FTC ENGENHARIA CIVILDisciplina: QumicaProfessor: Paulo S. M. Mascarenhas

A procura por segurana e durabilidade para as edificaes conduziu o homem experimentao de diversos materiais aglomerantes. Os romanos chamavam esses materiais de "caementum", termo que originou a palavra cimento.

A origem do cimento remonta h cerca de 4.500 anos. Os imponentes monumentos do Egito antigo j utilizavam uma liga constituda por uma mistura de gesso calcinado. As grandes obras gregas e romanas, como o Panteo e o Coliseu, foram construdas com o uso de solos de origem vulcnica da ilha grega, que possuam propriedades de endurecimento sob a ao da gua.

Panteo GrciaColiseu Roma

O passo seguinte aconteceu em 1758, quando o ingls Smeaton consegue um produto de alta resistncia, por meio da calcinao de calcrios moles e argilosos. Seis anos depois, outro ingls, Joseph Aspdin patenteia o "Cimento Portland", que recebe este nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes s das rochas da ilha britnica de Portland.

O cimento Portland desencadeou uma verdadeira revoluo na construo, pelo conjunto indito de suas propriedades de moldabilidade, hidraulicidade (endurecer tanto na presena do ar como da gua), elevadas resistncias aos esforos e por ser obtido a partir de matrias-primas relativamente abundantes e disponveis na natureza.

Obras cada vez mais arrojadas e indispensveis, que propiciam conforto, bem-estar - barragens, pontes, viadutos, edifcios, estaes de tratamento de gua, rodovias, portos e aeroportos - e o contnuo surgimento de novos produtos e aplicaes fazem do cimento um dos produtos mais consumidos da atualidade, conferindo uma dimenso estratgica sua produo e comercializao.

Calcrio;

Argila;

Gesso.

Calcrio: So constitudos basicamente de carbonato de clcio CaCO3 e dependendo da sua origem geolgica podem conter vrias impurezas, como magnsio, silcio, alumnio ou ferro. O carbonato de clcio conhecido desde pocas muito remotas, sob a forma de minerais tais como a greda, o calcrio e o mrmore. O elemento clcio, que abrange 40% de todo o calcrio, o quinto mais abundante na crosta terrestre, aps o oxignio, silcio, alumnio e o ferro.

Tipos de Calcrio: 1. calcrio calctico (CaCO3):

2. calcrio dolomtico (CaMg(CO3)2);

3. calcrio magnesiano (MgCO3)

Argila: So silicatos complexos contendo alumnio e ferro como ctions principais e potssio, magnsio, sdio, clcio, titnio e outros. A escolha da argila envolve disponibilidade, distncia, relao slica/alumnio/ferro e elementos menores como lcalis.

A argila fornece os componentes Al2O3, Fe2O3 e SiO2. Podendo ser utilizado bauxita, minrio de ferro e areia para corrigir, respectivamente, os teores dos componentes necessrios, porm so pouco empregados.

Gesso: o produto de adio final no processo de fabricao do cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasio das reaes de hidratao. encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4. 2H2O), hemidratado ou bassanita (CaSO4. 0,5H2O) e anidrita (CaSO4). Utiliza-se tambm o gesso proveniente da indstria de cido fosfrico a partir da apatita:

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

xido de clcio(CaO) 64.2% Slica (SiO2) 21.2% Alumina (A2O3) 4.9% xido frrico (Fe2O3) 2.7% Anidrido sulfrico(SO3) 2.6% xido de magnsio (MgO) 2.2% xido de potssio (K2O) 0.4% xido de sdio(Na2O) 0.2% Cloro (C) 0.01%

Os componentes que mais interessam na fabricao do cimento so:CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3O Calcrio e a argila so misturados e modos a fim de se obter uma mistura crua para descarbonatao e clinquerizao. No processo de moagem o material entra no moinho encontrando em contra corrente o ar ou gs quente (~220C), 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 modo o material estocado em silos onde pode ser feito a homogeneizao do mesmo;

Clinquerizao: o processo de cozedura do cimento cru onde a temperatura pode chegar a 1450C.

Para que ocorra o aquecimento do material cru, o mesmo lanado numa torre de ciclones onde em fluxo contrrio, correm os gases quentes da combusto. Nos ciclones ocorrem a separao dos gases e material slido. Os gases so lanados na atmosfera aps passarem por um filtro onde as partculas, ainda presentes dos gases so precipitadas e voltam ao processo.

O processo de clinquerizao divide-se em:1. Evaporao da gua livre:

H2O (lquido 100C) H2O (vapor, 100C) H = - 539,6 cal/g

2. Decomposio do carbonato de magnsio

MgCO3 (slido 340C) MgO (slido)+ CO2 (gasoso) H=- 270 cal/g

3. Decomposio do carbonato de clcio

CaCO3 (slido) CaO (slido)+ CO2 (gs) H= - 393 cal/g

Processo de clinquerizao (continuao):

4. Desidroxilao das argilas

5. Formao do 2CaO.SiO2

2CaO + SiO2(1200C) 2CaO.SiO2 = silicato diclcico

6. Formao doCaO.SiO2

2CaO.SiO2 +CaO(1260 a 1450C) 3CaO.SiO2 = silicato triclcico

7. Primeiro e segundo resfriamento

Termoqumica da calcinaoA formao dos compostos do clnquer consome pouca caloria e os principais valores da formao a 1300C so:

2CaO + SiO2 2CaO.SiO2 H=- 146 cal/g

3CaO + SiO2 3CaO.SiO2 H=- 111 cal/g

3CaO + Al2O3 3CaO.Al2O3 H=- 21 cal/g

4CaO + Al2O3 + Fe2O3 4CaO. Al2O3.Fe2O3 H=- 25 cal/g

Os tipos se diferenciam de acordo com a proporo de clnquer e sulfatos de clcio, material carbontico e de adies, tais como escrias, pozolanas e calcrio, acrescentadas no processo de moagem. Podem diferir tambm em funo de propriedades intrnsecas, como alta resistncia inicial, a cor branca etc.

CP-ICimento portland comumCP-IICimento portland compostoCP-IIICimento portland alto fornoCP-IVCimento portland pozolanoCPV-ARICimento portland de alta resistncia

Cimento Portland Comum: Um tipo de Cimento Portland sem quaisquer adies alm do gesso (utilizado como retardador da pega) muito adequado para o uso em construes de concreto em geral quando no h exposio a sulfatos do solo ou de guas subterrneas. O Cimento Portland comum usado em servios de construo em geral, quando no so exigidas propriedades especiais do cimento.

Cimento Portland Composto: Gera calor numa velocidade menor do que o gerado pelo Cimento Portland Comum. Seu uso, portanto, mais indicado em lanamentos macios de concreto, onde o grande volume da concretagem e a superfcie relativamente pequena reduzem a capacidade de resfriamento da massa. Este cimento tambm apresenta melhor resistncia 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 pr-moldados e artefatos de cimento.

Cimento de alto forno: Apresenta maior impermeabilidade e durabilidade, alm de baixo calor de hidratao, assim como alta resistncia expanso devido reao lcali-agregado, alm de ser resistente a sulfatos. um cimento que pode ter aplicao geral em argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armado, de concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro e outras. Mas particularmente vantajoso em obras de concreto-massa, tais como barragens, peas de grandes dimenses, fundaes de mquinas, pilares, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para conduo de lquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, pilares de pontes ou obras submersas, pavimentao de estradas e pistas de aeroportos.

Cimento Portland Pozolnico: especialmente indicado em obras expostas ao de gua corrente e ambientes agressivos. O concreto feito com este produto se torna mais impermevel, mais durvel, apresentando resistncia mecnica compresso superior do concreto feito com Cimento Portland Comum, a idades avanadas. Apresenta caractersticas particulares que favorecem sua aplicao em casos de grande volume de concreto devido ao baixo calor de hidratao.

Cimento Portland de alta resistncia inicial: recomendado no preparo de concreto e argamassa para produo de artefatos de cimento em indstrias de mdio e pequeno porte, como fbricas de blocos para alvenaria, blocos para pavimentao, tubos, lajes, meio-fio, moures, postes, elementos arquitetnicos pr-moldados e pr-fabricados. Pode ser utilizado no preparo de concreto e argamassa em obras desde as pequenas construes at as edificaes de maior porte, e em todas as aplicaes que necessitem de resistncia inicial elevada e desforma rpida. O desenvolvimento dessa propriedade conseguido pela utilizao de uma dosagem diferente de calcrio e argila na produo do clnquer, e pela moagem mais fina do cimento. Assim, ao reagir com a gua o CP V ARI adquire elevadas resistncias, com maior velocidade.