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Cimento Portland
Cimento PortlandDefinies
Cimento Portland (Mehta e Monteiro, 1994) Aglomerante hidrulico produzido pela moagem do
clnquer, que consiste essencialmente de silicatosde clcio hidrulicos, usualmente com uma ou maisformas de sulfato de clcio como produto deadio.
Juntamente com suas modificaes, so osprincipais cimentos usados atualmente para aproduo de concreto estrutural.
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Cimento PortlandDefinies
Aglomerante hidrulico Aglomerantes que no s endurecem atravs da
reao com a gua, como tambm formam umproduto resistente gua.
Clnquer So ndulos de 5 a 25 mm de dimetro de um
material sinterizado, produzido quando uma misturade matrias-primas de composio pr-determinada aquecida a altas temperaturas.
Cimento PortlandHistrico
Termo cimento Latim Caementum - Pedaos de pedras speras e
no talhadas;
Emprego bem antigo Antigos egipcios gesso impuro calcinado; Gregos e Romanos Calcrio calcinado; Gregos aprenderam a misturar cal, gua, areia,
pedra britada Primeiro concreto da histria.
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Cimento PortlandHistrico
Romanos Trituravam a cal com cinzas vulcnicas
Cimento pozolnico. Algumas estruturas romanas onde pedras eram
ligadas com argamassa como o Coliseu e oPanteo de Roma resistem at hoje.
Outros exemplos: Pontes, aquedutos e obrasmartimas.
Cimento PortlandHistrico
Idade Mdia Declnio geral na qualidade e uso do cimento.
Sc. XVIII Avano da tecnologia dos cimentos; John Smeaton 1756 Farol de Eddystone
Descobriu que se obtinha um argamassa melhor quandoa pozolana era misturada ao calcrio calcinado contendoelevado teor de argila.
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Cimento PortlandHistrico
1824 Joseph Aspdin Patente sobre o cimento Portland; Na realidade seu cimento ainda era uma cal
hidrulica, porque no chegava temperatura defuso incipiente.
1830 Surgimento da primeira fbrica decimento - Frana.
Cimento PortlandHistrico
Revoluo industrial permitiu maiorestemperaturas e melhor moagem
Ainda vem sendo aperfeioado nos dias atuais.
Considera-se a primeira fbrica de cimentoPortland verdadeiro 1844
Inglaterra Isaac Johnson
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Cimento PortlandHistrico
Cimento introduzido na Amrica em 1870 Primeira fabricao EUA 1874.
Brasil Primeira fabricao: 1888 Sorocaba; Grande produo 1926 Companhia de cimento
Perus.
Cimento PortlandFabricao
Atualmente produzido em instalaesindustriais de grande porte, localizadasprximas s jazidas;
Matrias-primas Devem suprir clcio e slica em formas e
propores adequadas para produo dos silicatosde clcio
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Cimento PortlandFabricao
Matrias-primas Materiais de carbonato de clcio
Pedra calcria, giz, mrmore, conchas do mar Argila e Xistos argilosos
Fontes de slica Contm alumina (AlO3) e xido de ferro (Fe2O3)
Efeito mineralizante na formaao dos silicatos de clcio.
Vista Geral de Jazida
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Desenho esquemtico de unidade fabril
Composio usual das matrias-primas e da farinha para o cimento
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Cimento PortlandFabricao
Resumo do Processo de produo
1. A mistura do calcrio e da argila feita atravsde moagem com adicionamento de outrosingredientes em menor quantidade, na forma midaou seca;
2. A mistura levada para a extremidade superiorde um forno rotatrio levemente inclinado;
Cimento PortlandFabricao
Resumo do Processo de produo
3. A medida que a mistura se move dentro do forno,ela encontra um progressivo aumento detemperatura e vrias transformaes qumicas temlugar no forno
Temperatura de clinquerizao Temperatura na qual a mistura levada a incipiente fuso; 1500C Formao do clinquer.
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Reaes no processo de clinquerizao e resfriamento
Cimento PortlandFabricao
Resumo do processo de fabricao
4. O clinquer resfriado e modo at a formao deum p;
5. Uma pequena porcentagem de gesso adicionada durante a moagem para controlar otempo de pega do cimento Portland
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Cimento PortlandFabricao
Resumo do processo de fabricao
6. Para cimentos compostos, neste momento,tambm so inseridas as suas adies respectivasnas quantidades adequadas;
7. Cimento Portland armazenado em silos Enviado para local de consumo
Embalado em papel Kraft ou em containers.
Fluxograma simplificado do Processo de produo do cimento
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Forno Rotativo
Transformaes de fase ao longo do forno rotativo
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Composio qumica do cimento Portland
Consiste essencialmente de vrios compostosde clcio;
Os resultados de anlises qumicas soexpressos em termos de xidos dos elementospresentes.
Composio qumica aproximada do clinquer do cimento Portland
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Principais constituntes do cimento Portland
Composio qumica do cimento Portland
Propriedades do cimento Portland sorelacionadas ao teor dos compostos
Difcil extrair concluses a partir da anlise docimento expressa em xidos.
Prtica comum, calcular o teor dos compostos docimento Portland, a partir da anlise dos xidos,usando uma srie de equaes
Equaes de Bogue.
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Equaes de Bogue% C3S = 4,017C 7,6 S 6,718 A -1,430F -2,85 S*
%C2S = 2,867 S 0,7544C3S
%C3A = 2,65A 1,692 F
%C4AF = 3,043F
Composio qumica do cimento Portland
Equaes de Bogue Aplicveis aos cimentos Portland com relao A/F
menor que 0,64; Admitem que as reaes qumicas de formao
dos compostos estejam completas e as impurezas possam ser ignoradas;
Em alguns casos, a composio calculada, especialmente dos teores de C3A e C4AF podem se desviar consideravelmente da composio real;
Composio potencial do cimento.
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Composio qumica do cimento Portland
No exatamente a expressa pelas frmulados compostos
Nas altas temperaturas de formao do clinquer asimpurezas tem a capacidade de entrar nassolues slidas com cada um dos compostos;
Reatividade dos compostos com a gua influenciada por suas estruturas cristalinas
Imperfeies estruturais explicam a instabilidade doscompostos em meio aquoso.
Composio e propriedades tecnolgicas dos principais compostos do clinquer de cimento Portland
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Finura do cimento Portland
Alm da composio, a finura do cimentoinfluncia a sua reao com a gua
Quanto mais fino, mais rpido ele reagir. Controle da qualidade da finura
Resduo na peneira padro #200 e #375; Partculas de cimento maiores do que 45 m so
difceis de hidratar e maiores que 75 m nunca sehidratam completamente.
Hidratao do cimento Cimento anidro
No aglomera areia e agregado grado; S adquire propriedade adesiva quando misturado
com a gua; Reao qumica entre o cimento anidro e a gua
Hidratao do cimento; Gera produtos que possuem caractersticas de pega e
endurecimento.
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Hidratao do cimento
Mecanismos de hidratao do cimento Portland Hidratao por dissoluo-precipitao; Mecanismo topoqumico ou hidratao no estado
slido.
Hidratao do cimento Dissoluo-precipitao
Dissoluo de componentes anidros em seusconstituntes inicos, formao de hidratos nasoluo e, devida a sua baixa solubilidade, umaeventual precipitao dos hidratos provenientes dasoluo supersaturada.
Visa uma completa reorganizao doscomponentes originais durante o processo dehidratao;
Dominante nos estgios iniciais da hidratao.
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Hidratao do cimento Mecanismo topoqumico
Reaes ocorrem diretamente na superfcie doscomponentes do cimento anidro sem entrarem emsoluo;
Em estgios posteriores, quando a mobilidadeinica na soluo se torna restrita, a hidratao dapartcula residual de cimento pode ocorrer porreaes no estado slido.
Hidratao do cimento Cimento Potland formado de uma mistura
heterognea de vrios compostos Processo de hidratao consiste na ocorrncia de
reaes simultneas dos compostos anidros com agua;
Os compostos no se hidratam na mesmavelocidade
Aluminatos se hidratam muito mais rapidamente que ossilicatos.
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Hidratao do cimento Enrijecimento (perda da consistncia) e pega
(solidificao) determinados pelas reaesenvolvendo aluminatos;
Silicatos (75% do cimento) tem papelimportante na determinao das caractersticasde endurecimento e na taxa dedesenvolvimento da resistncia.
Hidratao do cimento Silicato Triclcico C3S
Componente mais rico em cal, sendo o mais instvel dos silicatos
Maior rapidez na reao com a gua; Inicia a reao em poucas horas; Desenvolve elevadas resistncias iniciais; Tem pega lenta e endurecimento rpido; Libera grande calor de hidratao; Libera grande quantidade de cal.
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Hidratao do cimento Silicato Triclcico C3S
+ + + 120 cal/gALITA2(C3S)
100
GUA5H2O
24
C-S-H3CaO.2SiO2.3H2O
75
PORTLANDITA3Ca(OH)2
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Hidratao do cimento Silicato Diclcico C2S
Inicia a reao de hidratao lentamente, aps dias;
Desenvolve elevadas resistncias a longo prazo; Tm pega e endurecimento lento; Libera pouco calor de hidratao; Liberta pouca quantidade de cal.
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Hidratao do cimento Silicato Diclcico C2S
+ + + 62 cal/gBELITA2(C2S)
100
GUA4H2O
21
C-S-H3CaO.2SiO2.3H2O
100
PORTLANDITA3Ca(OH)2
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Hidratao do cimento Aluminato triclcico C3A
Reao do C3A puro e a gua muito rpida,ocorrendo a pega instatnea;
Adio de gesso (gipsita) no clinquer previne apega instatnea;
Mecanismo de retardo do C3A pela gipsita A solubilidade do C3A diminuda pela presena de ons
hidroxila, lcalis e sulfatos, provenientes da gipsita Produto cristalizado
Trissulfoaluminato de clcio (etringita ) Monossulfoaluminato de clcio.
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Hidratao do cimento Aluminato triclcico C3A
[AlO4] + 3[SO4]-2 + 6[Ca]+2 + aq. C6AS*3H32 (Etringita)
[AlO4] + [SO4]-2 + 4[Ca]+2 + aq. C4AS*H18(Monosulfato)
Hidratao do cimento Aluminato triclcico C3A
Depois do sulfato ser consumido, quando aconcentrao dos aluminatos se eleva novamentepela renovao da hidratao do C3A e C4AF, aetringita torna-se instvel e gradativamenteconvertida em monossulfato de clcio.
C6AS*H32 + 2C3A C4AS*H18
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Hidratao do cimento Aluminato triclcico C3A
Desenvolve pequena resistncia inicial; Libera grandes quantidades de calor; No libera cal; muito sensvel a ao dos sulfatos.
Hidratao do cimento Ferroaluminato tetraclcico C4AF
Inicia a reao de hidratao em alguns minutosaps o amassamento;
Desenvolve pequena resistncia inicial; Tem pega e endurecimento em tempo semelhante
ao C3S; Libera pouco calor de hidratao; Possui tima resistncia ao ataque de guas
agressivas e sulfatos.
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Hidratao do cimento Ferroaluminato tetraclcico C4AF
+ + + + 100 cal/g
BROWMILLERITAC4AF100
PORTLANDITA2Ca(OH)2
30
GUA10H2O
37
FERRITO3CaO.Fe2O3.6H2O
89
ALUMINATO3CaO.Al2O3.6H2O
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Tipos de cimento Portland no Brasil
Conhecimento dos compostos do cimentoPortland torna possvel a previso daspropriedades do cimento;
A manipulao da sua composio pode serusada para modificar certas propriedades docimento com o objetivo de se obter umdesempenho mais satisfatrio para certasaplicaes.
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Tipos de cimento Portland no Brasil
Principais tipos de cimento Portland no Brasil Cimento Portland Comum CP I; Cimento Portland Composto CP II; Cimento Portland de Alto forno CP III; Cimento Portland Pozolnico CP IV; Cimento Portland de alta resistncia inicial CP V.
Todos regidos por normas da ABNT
Tipos de cimento Portland no Brasil
Cimento Portland Comum CP I Aglomerante hidrulico obtido pela moagem de
clinquer Portland ao qual se adiciona, durante aoperao, a quantidade necessria de uma ou maisformas de sulfato de clcio. Durante a moagem permitido adicionar a esta mistura materiaispozolnicos, escrias granuladas da Alto forno e/oumateriais carbonticos.
Atualmente no so encontrados comercialmente.
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Tipos de cimento Portland no Brasil
Cimento Portland Compostos CP II Consistem esesencialmente de uma mistura intima
e uniforme de escria de alto forno, pozolana oufiller calcrio com cimento Portland efrequentemente sulfato de clcio;
Vantagens Diminuio do calor de hidratao; Excelente durabilidade; Economia de energia e preservao de recursos
naturais; Custo mais baixo do que o do cimento Portlan comum.
Composio dos cimentos Portland comuns e compostos
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Tipos de cimento Portland no Brasil
Cimentos Portland de Alto forno e Pozolnico Alternativa para diminuio do consumo energtico
no processo de fabricao do cimento Substituio do cimento Portland por escrias
granuladas de alto forno e materiais pozolnicos.
Cimento Portland de alto forno Obtido pela moagem de clinquer Portland ne escria de
alto forno
Tipos de cimento Portland no Brasil
Cimentos Portland de Alto forno e Pozolnico Cimento portland Pozolnico
Obtido pela moagem de clinquer Portland e pozolana.
Apresentam geralmente, pega e endurecimento um pouco mais lento que o cimento Portland comum e compostos.
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Composio dos cimentos Portland de alto forno e pozolnico
Tipos de cimento Portland no Brasil
Cimento Portland de alta resistncia Inicial CP V-ARI
Particularidade de conseguir altas resistncias j nos primeiros dias de aplicao;
Pode ser obtido: Cimentos com alta porcentagem de C3S e C3A; Menor quantidade de SO3 adicionada; Cimentos com maiores finuras.
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Composio do cimento Portland de alta resistncia inicial
Tipos de cimento Portland no Brasil
Outros tipos de cimento Portland menos consumidos:
Cimento Portland resistente a sulfatos; Cimento Portland com baixo calor de hidratao; Cimento Portland branco; Cimento Portland para poos petrolferos.
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Nomenclatura dos cimentos Portland nacionais
Exigncias fsicas dos cimentos Portland nacionais
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Exigncias qumicas dos cimentos Portland nacionais
Influncia dos tipos de cimentos nas argamassas e concretos
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Principais aplicaes dos cimentos Portland nacionais normalizados
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