cimento cimento pozolnico modo de compatibilidade

8/20/2019 Cimento Cimento Pozolnico Modo de Compatibilidade

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CIMENTO PORTLAND

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Histórico

1824 - invenção - Joseph Aspdin na Inglaterra;

1838 - indústria de cimento portland – eng. Brunél - obra do túnelsob o rio Tamisa na França;

1888 - Brasil: primeiras tentativas descontínuas em SP;

1924 - Perus – SP - Companhia Brasileira de Cimento Portland -

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distribuição ao mercado consumidor;

Atualmente – Brasil satisfaz as necessidades internas e exportae possui fábricas modernas com linhas de produção

automatizadas e de elevada capacidade.


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Conceitos

Cimento -material particulado que, em contato com água dá origem amisturas plásticas, as quais, após algum tempo, se solidificam e,gradativamente, adquirem resistência mecânica;

Cimento portland - aglomerante hidráulico obtido pela queima atemperaturas elevadas de uma mistura adequada de calcário e argila aqual, após o processo de queima, transforma-se em um materialsinterizado e peletizado denominado clinquer portland;

Aglomerantes ou materiais cimentícios - compostos de uma ou mais

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,

conseqüência, unir materiais heterogêneos de distintas naturezas;

Aglomerantes hidráulicos - só endurecem através de reações com a água eformam um produto resistente a ela;

Sinterização - processo em que duas ou mais partículas sólidas seaglutinam pelo efeito do aquecimento a uma temperatura inferior à defusão, mas suficientemente alta para possibilitar a difusão dos átomosdas redes cristalinas.


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Conceitos

Cimento portland - aglomerante hidráulico obtido pelaqueima a temperaturas elevadas de uma mistura

adequada de calcário e argila a qual, após o processode queima, transforma-se em um material sinterizadoe peletizado denominado clinquer portland;

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Clinquer portland - constituído das fases minerais: silicato tricálcico – alita (3CaO.SiO2) – C3S;

silicato bicálcico - belita (2CaO.SiO2) – C2S;

aluminato tricálcico (3CaO.Al2O3) - C3A;

ferroaluminato tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3) - C4AF.


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Fabricação do Cimento Portland

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Tipos principais

Principais adições do composto - escóriasgranuladas de alto-forno de indústrias

siderúrgicas e materiais pozolânicos;

Requisitos químicos, físicos e de

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desempenho para produção de cimentosportland - controle ABNT;

CP II – Z e CP IV – adição de materiaispozolânicos.


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Materiais Constituintes (%)Cimento Portland

Sigla Clinquer+ Gesso

Calcário Pozolana EscóriaormaABT(BR)

CP I 100 0Comum

CP I – S 95 – 99 1 – 5

5732/91

CP II – E 56 – 94 0 - 10 0 6 - 34CP II – Z 76 – 94 0 - 10 6 - 14 0CompostoCP II - F 90 – 94 0 - 10 0 0

11578/91

Alto-Forno CP III 25 – 65 0 - 5 35 – 70 5735/91

9

PozolânicoCP IV

45 – 85 0 - 5 15 - 50 0 5736/91Alta ResistênciaInicial (ARI)

CP V –ARI

95 – 1000 – 5 0 0

5733/91

Resistentes aSulfatos

RS Equivalente aos cimentos dos quais deriva 5737/92

Destinados àcimentação de poços

petrolíferosCPPclasse G 100 0 9831/91


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Resistência à Compressão aos 28 dias(MPa)*Cimento Portland Classe

Limite Inferior Limite Superior

Comum (CP I, CP I-S),

Composto (CP II-F, CP II-Z, CP II-E) eAlto-Forno (CP III)

25

3240

25,0

32,040,0

42,0

49,0-

Pozolânico (CP IV) 25 25,0 42,0

11

, ,

Resistência à Compressão aos 7 dias(MPa)*

Limite Inferior Limite Superior Alta Resistência Inicial (CP V-ARI)

-34,0 -


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Processos de Hidratação e Endurecimento do Cimento Portland

Hidratação do CP – transformação, na presença de H2O, das fasesanidras e metaestáveis do clinquer portland, cujos campos deestabilidade envolvem temperaturas > 1000 °C, em novas faseshidratadas estáveis sob condições ambientes;

Processo de hidratação - dividido em quatro períodos;Inicial -reações quase instantâneas e intensas;

- -

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Aceleração - nova intensificação das reações de hidratação; a misturadeixa o estado plástico e adquire coesão e resistência mecânica -fenômeno da “pega” do cimento - de 3 a 12 h;

Desaceleração - declínio da intensidade das reações de hidratação.


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Conceito

Material pozolânico - todo material natural ou artificial,silicoso ou sílico-aluminoso, que por si só não possuanenhuma atividade hidráulica - não reageisoladamente na presença de água -,

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...

Se finamente moído exibe a capacidade de secombinar com hidróxido de cálcio em presença deágua e a temperatura ambiente, proporcionando aformação de novos compostos com propriedadescimentícias e insolúveis em água.

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Definições e Conceitos Básicos de Argilas

Definição 1 -Depósito natural, inconsolidado,de aspecto terroso e de baixa granulometria,

que geralmente apresenta uma certaplasticidade quando em contato com a água;

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Definição 2 – refere-se somente àgranulometria sem considerar sua

composição e é utilizada para caracterizar osmateriais que ocorrem na “fração argila” <2µm.


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Definições e Conceitos Básicos de Argilominerais

Grupo de minerais que ocorrem preferencialmentena fração argila;

Pertencem ao grupo dos filossilicatos ecomposicionalmente são classificados comoaluminossilicatos em folhas hidratadas;

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Característica comum - morfologia em camadas euma perfeita clivagem no plano (001);

Camadas podem ser do tipo 1:1, constituídas poruma folha de cada tipo, ou 2:1, quando 2 folhastetraédricas englobam a folha octaédrica.


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Argilominerais - Gênese da Caulinita

Argilominerais derivam de minerais primários ou de argilomineraispreexistentes ou de suspensões coloidais ou de íons em soluçãoaquosa - detríticos ou neoformados ou transformados deargilominerais preexistentes;

Área Bonsucesso – argilominerais: caulinita e ilita;

Ilita - proveniente de erosão de rochas sedimentares oumetassedimentares - a maioria de origem detrítica;

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Caulinita - produto de intemperismo ou alteração hidrotermal oumineral sedimentar autigênico;

Caulinita secundária – sedimentar: depositadas em camadas

com outras rochas sedimentares;

Caulinita - maioria dos depósitos econômicos.


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Área Bonsucesso – argilominerais: caulinita e ilita;

Ilita - proveniente de erosão de rochas sedimentares ou

metassedimentares - a maioria de origem detrítica;

-

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mineral sedimentar autigênico;

Caulinita primária se forma in situ pela alteração de silicatos -

resultado do intemperismo de superfície ou dos movimentos deágua sob a superfície ou por ação hidrotermal.


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Formação - K-feldspato, ilita, muscovita;

Hidrólise - reação do intemperismo – silicato argilomineral;

Condições físico-químicas – depende: clima; fatores quecontrolam a intensidade do intemperismo podem serrelacionados com a temperatura, pluviosidade e vegetação - pH

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Formação dos argilominerais - favorecida em regiões tropicais,caracterizadas por elevadas temperatura e pluviometria;

Caulinita resulta de elevado grau de alteração, provocado porcondições de intemperismo químico intenso, ou prolongado;


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Bissialitização

2,3KAlSi3O8 + 8,4H2O Si3,7Al0,3O10Al2(OH)2K 0,3+ 3,2H4SiO4+ 2K(OH)

Monossialitizaçãoesmectita K-feldspato sílica potássioágua

Reações do intemperismo - hidrólise

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3 8 + 2 2 2 5 4+ 2 +

Alitização

KAlSi3O8 + 8H2O Al(OH)3+ 3H4SiO4 + K(OH)

caulinita K-feldspato sílica potássioágua

gibbsita K-feldspato sílica potássioágua


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Calcinação de Argilominerais: caulinita

Argila calcinada pozolana;

Reatividade das argilas calcinadas - emfunção da desordem provocada no retículocristalino dos argilominerais como resposta da

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ação térmica;

Reatividade – depende das condições de

calcinação e do tipo mineralógico dosargilominerais;

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Temperatura de queima ideal é aquelanecessária para provocar a desestruturação

do argilomineral - deve ser obtida porexperimentos próprios;

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Esmectitas de 600 a 800 °C;

Caulinitas de 700 a 800 °C ou 500 a 900 °C ;

Ilitas de 900 a 1000 °C;

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Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3.2SiO2 + 2H2O ( I )

2(Al2O3.2SiO2) 2Al2O3.2SiO2 + SiO2 ( II )

600 °C

(reação endotérmica)

(placas hexagonais euédricas)

925 °C

(reação exotérmica)metacaulinita

caulinita metacaulinita vapor

(placas hexagonais euédricasseudomorfas da caulinita

Espinélio Al/Si amorfo

Calcinação de argilominerais: caulinita

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1,5(2Al2O3.2SiO2) 3Al2O3.2SiO2 + 2,5SiO2 ( III )

(placas hexagonais) (placas hexagonais)

1050 °C - 1400 °C

(reação exotérmica)espinélio Al/Si

Cristais aciculares dispondo-se a120°dentro das placas hexagonais

mulita cristobalita


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Verificação de alteração de cor - importantenão haver mudança significativa na cor finaldo cimento;

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Verificação da alteração da cor - útil para olançamento de cimentos diferenciados paraaplicações específicas.


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Mecanismo Químico da Atividade Pozolânica

Propriedade fundamental da pozolana - capacidade de reagir ecombinar com o hidróxido de cálcio na presença de umidade eà temperatura ambiente;

SiO2 + Ca(OH)2 H²O xCaO.ySiO2.zH2O ( I )

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Al2O3 + Ca(OH)2 H²O xCaO.yAl2O3.zH2O ( II )

SiO2 + Al2O3 + Ca(OH)2 H²O xCaO.yAl2O3.zSiO2.wH2O ( III )

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Classificação das Pozolanas

Pozolana - função da capacidade de combinaçãocom o hidróxido de cálcio na presença de umidadea temperatura ambiente;

A maior ou menor proporção de combinaçãodefinirá a maior ou menor atividade pozolânica deum dado material;

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Consenso - pozolanas se dividem em duascategorias básicas: as naturais e as artificiais;

Divergência - argilas calcinadas: ora sãoconsideradas naturais ora artificiais;


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Pozolanas aturais Pozolanas Artificiais

Rochas vulcânicas ácidas Escórias de alto fornoTufos vulcânicos Cinzas volantes (fly ash)Terra diatomácea Folhelho betuminoso – a ós extra ão

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Arenitos e folhelhos opalinos MicrossílicaArgilas calcinadas


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Classificação das Pozolanas Baseada em Atividade-tipo (Mielenz et al. 1951)

Atividade-tipo Substância

1 Vidro vulcânico. Tufos e pumicitos riolíticos: tufos e pumicitosdacíticos; alguns tufos e cinzas andesíticos podem ser reativos; tufos

e cinzas basálticos e andesíticos são inferiores ou totalmenteinsatisfatórios em qualidade

2 Opala. Terra diatomácea e cherts opalinos3 Argilas (obtidas através de calcinação)

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a rg a t po cau n t ca

3 b Argila tipo montmorillonita3 c Argila tipo ilita3 d Argila misturada com vermiculita alterada3 e Paligoskita4 Zeólitas (clinoptilolita, ptilolita e analcima)

5 Óxidos de alumínio hidratados. Bauxitas6 Não pozolânico. Minerais estáveis não reativos com a cal. Quartzo,

feldspato, carbonatos, anfibólios, piroxênios, micas e a maioria dosminerais formadores de rochas.

62/5952-53/5999-100/59


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Classificação das Pozolanas Baseada na Natureza da Matéria-Prima (NBR 5736/91)

Pozolanas naturais

Materiais de origem vulcânica ou sedimentarPozolanas artificiais

Materiais provenientes de tratamento térmico ou subprodutos industriais com atividade pozolânica

Subdivisão das pozolanas artificiais

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Pozolanas calcinadas Cinzas volantes Outros materiais

Argilas calcinadas queadquirem propriedade parareagir com o hidróxido decálcio

Resíduos da combustão decarvão pulverizado ougranulado

Escórias siderúrgicas ácidas;microssílica;rejeito silicoaluminoso decraqueamento de petróleo;cinzas de resíduos vegetais ede rejeito de carvão mineral


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Pozolanas

Classe N Classe C Classe E

Pozolanas naturais queobedeçam aos requisitosaplicáveis nesta norma,

Cinza volante produzida pela queima de carvão

Qualquer pozolana cujosre uisitos diferem das

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como maer as vuc ncos

de caráter petrográficoácido, “cherts” silicosos,

terras diatomáceas e argilascalcinadas.

mnera em usnas

termoelétricas que obedeceaos requisitos aplicáveis

nesta norma.

classes N e C, como as pozolanas calcinadas, porexemplo.


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Propriedades Químicas Classe Classe C Classe E

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 (% mín) 70 70 50SO3 ( % máx) 4,0 5,0 5,0Teor de umidade ( % máx) 3,0 3,0 3,0

Perda ao fogo ( % máx) 10,0 6,0 6,0Álcalis disponíveis em Na2O ( % máx) 1,5 1,5 1,5

Pro riedades Físicas

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Material retido na peneira 45 micra (%máx)

34 34 34

Índice de atividade pozolânica comcimento aos 28 dias, em relação aocontrole ( % min)

75 75 75

Índice de atividade pozolânica com a calaos 7 dias ( MPa) 6,0 6,0 6,0Água requerida ( % máx ) 115 110 110

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Vantagens do Uso de Pozolana no Cimento

Estrutura maciça de concreto estrutural -barragens;

Menor custo de produção;

Menor emissão de CO2;Redução do calor de hidratação;

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sulfatadas;Retardo ou eliminação das reações álcali-agregado;

Melhor plasticidade do concreto;

Diminuição da permeabilidade do concreto;Armazenagem de longa duração e a céu aberto.

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