Materiais de Construo AglomerantesMarcio Varela

AglomerantesCIMENTOMaterial pulverulento de cor acinzentada, resultante da queima do calcrio, argila e posterior adio de gesso.

AglomerantesMatrias-primas para Produo do CimentoO Cimento portland depende, principalmente, para sua fabricao, dos seguintes produtos minerais: Calcrio;Argila eGesso.

AglomerantesCALCRIOO calcrio o carbonato de clcio (CaCO3) que se apresenta na natureza com impurezas como xidos de magnsio (MgO).Carbonato de clcio puro ou calcita, sob ao do calor, decompe-se do seguinte modo:

AglomerantesARGILAA argila empregada na fabricao do cimento essencialmente constituda de um silicato de alumno hidratado, geralmente contendo ferro e outros minerais, em memores propores. A argila fornece os xidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3 necessrios ao processo de fabricao do cimento.

AglomerantesGESSOO gesso o produto de adio final no processo de fabricao do cimento portland, com o fim de regular o tempo de pega por ocasio das reaes de hidratao. encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4.2H2O), hemidrato ou bassanita (CaSO4.0,5H2O) e anidrita (CaSO4).

AglomerantesFabricao do Cimento Portlandpreparo e dosagem da mistura crua;homogeneizao;cliquerizao;esfriamento;adies finais e moagem; eensacamento.

AglomerantesPreparo da mistura cruaCalcrio e as argilas, em propores predeterminadas, so enviadas ao moinho de cru (moinho de bolas, de barras, de rolos) onde se processa o incio da mistura ntima das matrias-primas e, ao mesmo tempo, a sua pulverizao, de modo a reduzir o dimetro das partculas a 0,050 mm, em mdia.A moagem, conforme se trate de via mida ou seca, feita com ou sem presena de gua.

AglomerantesDosagem da mistura cruaA determinao da porcentagem de cada matria-prima na mistura crua depende essencialmente da composio qumica das matria-primas e da composio que se deseja obter para o cimento portland, quando terminado o processo de fabricao.

AglomerantesSo numerosos os mtodos de controle da composio qumica da mistura crua, sendo os mtodos seguintes as mais empregados:Mdulo hidrulico (Michaelis)Mdulo de slicaMdulo de alumina-ferro

AglomerantesHomogeneizaoA matria-prima devidamente dosada e reduzida a p muito fino, aps a moagem, deve ter a sua homogeneidade assegurada da melhor forma possvel.

AglomerantesProcesso de fabricao por via midaA matria-prima moda com gua e sai dos moinhos sob a forma de uma pasta contendo geralmente de 30 a 40% de gua, e bombeada para grandes tanques cilndricos, onde se processa durante vrias horas a operao de homogeneizao.

Processo de fabricao por via secaA matria-prima sai do moinho j misturada, pulverizada e seca.Normalmente os moinhos de cru do sistema por via seca trabalham com temperaturas elevadas (300 - 400c) no seu interior, o que permite sec-la (menos de 1 % de umidade).

Clinquerizao

No processo por via mida, todo o processamento termo-qumico necessrio produo do clnquer se d no forno rotativo.

No processo por via seca, at temperatura da ordem de 900C a 1000C, o processamento da mistura crua se d em intercambiadores de calor do tipo ciclone ou de contra-corrente. O processamento restante realiza-se no forno, de comprimento reduzido, que recebe a mistura j na referida temperatura.

EsfriamentoNo forno, como resultado do tratamento sofrido, a matria-prima transforma-se em clnquer. Na sada, o material apresenta-se na forma de bolas de dimetro mximo varivel entre 1cm a 3cm. As bolas que constituem o clnquer saem do forno a uma temperatura da ordem de 1200C a 1300C, pois h um incio de abaixamento de temperatura, na fase final, ainda no interior do forno.

O clnquer sai do forno e passa ao equipamento esfriador, que pode ser de vrios tipos. Sua finalidade reduzir a temperatura, mais ou menos rapidamente, pela passagem de uma corrente de ar frio no clnquer. Dependendo da instalao, na sada do esfriador o clnquer apresenta-se com temperatura entre 50C e 70C, em mdia.

O clnquer, aps o esfriamento, transportado e estocado em depsitos.

Adies FinaisO cimento portland de alta resistncia inicial NBR 5733 (EB-2) - , o cimento portland branco, o cimento portland de moderada resistncia aos sulfatos e moderado calor de hidratao (MRS), e o cimento portland de alta resistncia a sulfatos (ARS) NBR 5737 (EB-903) no recebem outros aditivos, a no ser o gesso.

O cimento portland de alto forno NBR 5735 (EB-208) -, alm de gesso, recebe 25 a 65% de escria bsica granulada de alto forno.

O cimento portland pozolnico NBR 5736 (EB 758) recebe, alm do gesso, a adio de material pozolnico (cinza volante, argila calcinada ou pozolana natural), nos seguintes teores: de 10 a 40% para o tipo 250 e de 10 a 30% para o tipo 320.

para o cimento portland comum NBR 5732 (EB-1) permitida a adio de escria granulada de alto forno num teor de at 10% de massa total do aglomerante.

O clnquer portland e seus aditivos passam ao moinho para a moagem final, onde se assegura ao produto a finura conveniente, de acordo com as normas.

Ensacamento

O cimento portland resultante da moagem do clnquer, com os aditivos permitidos, transportado mecnica e pneumaticamente para os silos de cimento a granel, onde estocado.Aps os ensaios finais de qualidade do cimento estocado, ele enviado aos silos para a operao de ensacamento,operao feita em mquinas especiais que automaticamente enchem os sacos e os soltam assim que atingem o peso especificado de 50 Kg.

CLNQUER PORTLAND E SEUS COMPOSTOS ANIDROSNo interior do forno de produo de cimento, a slica, a alumina, o xido de ferro e a cal reagem dando origem ao clnquer, cujos compostos principais so os seguintes: silicato triclcico ................... 3CaO . SiO2 ................. (C3S) * silicato diclcico ................... 2CaO . SiO2 ................ (C2S) * aluminato triclcico ............... 3CaO . Al2O3 ................ (C3A) * ferroaluminato tetraclcico .... 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 ..... (C4AF) *

Todos esses compostos tm a propriedade de reagir em presena da gua, por hidrlise, dando origem, ento, a compostos hidratados.

O esfriamento brusco do clquer se destina, sobretudo, a impedir a formao de periclsio, pois os cristais de periclsio do cimento portland podero transformar-se em Mg(OH)2 ( hidrxido de magnsio ou brucita), quando o concreto que os contenha seja empregado em obras sujeitas presena de umidade.

AglomerantesHidratao do Cimento Portland

As questes tcnicas relacionadas com a hidratao do cimento portland so extremamente complexas. H, entretanto, alguns aspectos gerais que permitem que se forme uma idia global da questo, encarada do ponto de vista de cristalizao e das reaes qumicas.

CristalizaoOs compostos anidros do cimento portland reagem coma gua (hidrlise), dando origem a compostos hidratados de duas categorias:a) compostos cristalinos hidratados; e,b) gel.

Formao do GelEntrando em contato com a gua, comea, no fim de algum tempo, a apresentar, em sua superfcie, sinais de atividade qumica, pelo aparecimento de cristais que vo crescendo lentamente e pela formao de uma substncia gelatinosa que o envolve, ou seja o gel. O gel que se forma inicialmente possui uma porcentagem muito elevada de gua e designada por gel instvel (o gel uma gelatina, sendo o gel instvel uma gelatina muito mole).

Compostos CristalinosPara se desenvolverem, necessitam de gua, que ao cabo de pouco tempo inteiramente transformada em gel. O processo de desenvolvimento dos cristais se faz retirando a gua do gel instvel, que medida que vai perdendo gua, transforma-se em gel estvel e torna-se responsvel, em grande parte, pelas propriedades mecnicas de resistncia das pastas hidratadas

Hidratao dos principais compostos do cimento.

profundidade alcanada pela hidratao em mcrons com o tempo

TempoC3AC3SC2S3 horas4,351,68-1 dia -2,250,283 dias5,68--7 dias-4,320,6228 dias5,684,440,835 meses--3,5

A inspeo do Quadro acima evidencia que a resistncia do cimento portland:a) at os 3 dias assegura pela hidratao dos aluminatos e silicatos triclcicos;b) at os 7 dias praticamente pelo aumento da hidratao de C3S;c) at os 28 dias continua a hidratao do C3S responsvel pelo aumento de resistncia, com pequena contribuio do C2S; e,d) acima de 28 dias o aumento de resistncia passa a ser devido hidratao de C2S.

Aplicaes de cada tipo de Cimento

Exigncias das NormasAs principais exigncias, particularmente da NBR 5732 (EB-1/77), que interessam sobretudo ao consumidor de cimento, so a seguir indicadas:

Quanto composio qumicaPerda de fogoO ensaio de perda de fogo NBR 5743 (MB-510) se faz por diferena de pesagens de amostra de cimento portland elevada temperatura de 900C a 1000C em cadinho de platina. Dessa forma mede-se:

a) perda de gua de cristalizao o que constitui uma indicao sobre o eventual incio de hidratao do cimento;b) perda de CO2 se houve incio de carbonatao (reao com o CO2 do ar) ou se existir, misturado no cimento, p de CaCO3; e,c) a perda ao fogo de, no mximo, 4,0% de acordo com a NBR 5732 (EB-1/77).

Quanto as caractersticas fsicasFinuraAs dimenses dos gros do cimento portland podem ser avaliadas por meio de vrios ensaios, porm, praticamente, o mais utilizado o seguinte:Por peneiramento NBR 7215 (ABNT MB-1): a peneira empregada no ensaio a ABNT 0,075mm (n 200) e deve satisfazer norma NBR 5734 (EM-22). A norma indica para o CPC um resduo mximo de 15% para os tipos 250 e 320, e mximo de 10% para o tipo 400;

Resistncia a Compresso

A resistncia compresso uma das caractersticas mais importantes do cimento portland e determinada em ensaio normal descrito na NBR 7215 (MB-1).

Os cimentos CPC, AF, POZ, ARS, MRS e ARI devem apresentar, no mnimo, as seguintes resistncias:

AglomerantesCPC Cimento Portland Comum

Tipo 250Tipo 320Tipo 400MPaKgf/cm2MPaKgf/cm2MPaKgf/cm23 dias88010 100141407 dias1515020 200 2424028 dias252503232040400

AglomerantesCimento Portland de Alto Forno (CP-AF)

Tipo 250Tipo 320MPaKgf/cm2MPaKgf/cm23 dias88010 1007 dias151501818028 dias2525032320

Aglomerantes

Cimento Portland Pozolnico (CP-Z ou CP-POZ)

Tipo 250Tipo 320MPaKgf/cm2MPaKgf/cm23 dias77010 1007 dias1515018 180 28 dias252503232090 dias3232040400

AglomerantesCimento Portland de Alta Resistncia a Sulfatos (CP-ARS)Cimento Portland de Moderada Resistncia a Sulfatos (CP-MRS)

ARSMRSMPaKgf/cm2MPaKgf/cm23 dias----7 707 dias1010013130 28 dias2020025250

AglomerantesCimento Portland de Alta Resistncia Inicial (CP-ARI)

ARIMPaKgf/cm23 dias111107 dias2222028 dias31310

AglomerantesEnsaio de Resistncia a Compresso - NBR 7215

O mtodo compreende a determinao da resistncia compresso de corpos-de-prova cilndricos de 50 mm de dimetro e 100 mm de altura.

O ensaio feito com argamassa normal, de trao 1:3 e o fator gua/cimento em 0,48 para o ensaio normal.

A colocao da argamassa na forma feita com o auxlio da esptula, em quatro camadas de alturas aproximadamente iguais, recebendo cada camada 30 golpes uniformes com o soquete normal, homogeneamente distribudos.

Esta operao deve ser terminada com a rasadura do topo dos corpos-de-prova, por meio da rgua que o operador faz deslizar sobre as bordas da forma em direo normal rgua, dando-lhe tambm um ligeiro movimento de vaivm na sua direo.

ResultadosResistncia individualCalcular a resistncia compresso, em megapascals, de cada corpo-de-prova, dividindo a carga de ruptura pela rea da seo do corpo-de-prova.Resistncia mdiaCalcular a mdia das resistncias individuais, em megapascals, dos quatro corpos-de-prova ensaiados na mesma idade. O resultado deve ser arredondado ao dcimo mais prximo.

Reaes qumicasOs compostos anidros do cimento portland reagem com a gua, por hidrlise, dando origem a numerosos compostos hidratados. Em forma abreviada so indicadas algumas das principais reaes de hidratao dos compostos do cimento:

a) O C3A o primeiro a reagir, da seguinte forma:

C3A + CaO + 12H2O Al2O3 . 4CaO . 12H2O

b) O C3S reage a seguir:C3S + 4,5 H2O SiO2 . CaO . 2,5 H2O + 2Ca (OH)22C3S + 6H C3S2 . 3 H + 3Ca (OH)2dando origem ao silicatos monoclcicos hidratados.

c) O C2S reage muito mais tarde, do seguinte modo:C2S + 3,5 H2O SiO2 . CaO . 2,5 H2O + Ca (OH)2 2C2S + 4H C3S2.3H + Ca (OH)2

Definio dos Tipos de Cimentos

Cimento Portland de Alto Forno NBR 5735 (EB-208/74)O cimento portland de alto forno, de acordo com a NBR 5735 (EB-208), o aglomerante hidrulico obtido pela moagem de clnquer portland e escria granulada de alto forno, com adio eventual de sulfato de clcio.O contedo de escria granulada de alto forno deve estar compreendido entre 25% e 65% da massa total.

O cimento portland de alto forno de emprego generalizado em obras de concreto simples, concreto armado e protendido. Alm disso, considera-se indicado o seu emprego em concreto exposto a guas agressivas com gua do mar e sulfatadas, dentro de certos limites.

O emprego de cimento portland de alto forno em obras martimas, sobretudo em pases tropicais ou sub-tropicais, e em terrenos com guas sulfatadas, justificado pelo fato de possurem pequena proporo de aluminato triclcico e maior proporo de silicatos de clcio de menor basicidade, que produzem na hidratao menor quantidade de hidrxido de clcio.

Cimento Portland Pozolnico - NBR 5736 (EB 758/74)O cimento portland pozolnica, de acordo com a NBR 5736 (EB 758/74), o aglomerante hidrulico obtido pela moagem da mistura de clnquer portland e pozolana, sem adio durante a moagem de outra substncia a no ser uma ou mais formas do sulfato de clcio.

De acordo com a seo 3.1 da norma acima citada, o teor de pozolana de 10% a 40% da massa total do cimento portland pozolnico para o tipo 250 e 10% a 30% da massa total do cimento pozolnico para o tipo 320.

O cimento portland pozolnico de emprego generalizado no concreto no havendo contra-indicao quanto ao seu uso, desde que respeitadas as suas peculiaridades, principalmente quanto s menores resistncias nos primeiros dias e a necessidade conseqente de cuidadosa cura.

Cimento Portland BrancoO cimento portland branco um cimento portland comum, produzido com matria-prima que no apresente colorao prejudicial sua brancura caracterstica.Assim, reduz-se ao mnimo o teor de ferro, sendo evitado o emprego de argilas que contenham ferro e outros elementos como mangans, magnsio, titnio etc.

Os xidos de ferro usados na fabricao do cimento so fundentes e, portanto, reduzem a temperatura de clinquerizao. No caso dos cimentos brancos, devido a ausncia de fundente, a clinquerizao se d a temperaturas mais elevadas, da ordem de 1500 C, acarretando o emprego, no forno, de refratrios de maior custo, alm de exigir maior consumo de combustvel.

O cimento portland branco apresenta resistncia compresso elevada, mais seu emprego geralmente visa fins estticos e como matria-prima na fabricao de tintas. Guias e sarjetas revestidas de argamassa de cimento branco tm o seu uso indicado no interior de tneis, sub-solo de edifcios etc.