Apostila de Cal e Ciemento

Apostila de Cal e Ciemento

(Parte 1 de 5)

ASSUNTOS
01- CAL02
1.1 - HISTÓRIA02
1.2 - MATÉRIA-PRIMA02/03
1.3 - COMPOSIÇÃO DOS CALCÁRIOS03
1.4 - APLICAÇÕES DA CAL03/06
1.5 - PROPRIEDADES DA CAL06
1.6 - TIPOS DE CAL06/08
1.7 - FABRICAÇÃO DA CAL08
1.7.1 - SEQUÊNCIA DE ESTÁGIOS PARA FAB. DA CAL08/09
1.7.2 - TROCA DE ENERGIA NA CONVERSÃO QUÍMICA09/10
1.8 - TIPOS DE FORNO12
1.8.1 - ZONAS DE FORNO12
1.9 - CONDIÇÕES ESPECÍFICAS12
1.10 - TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO12/13

1.1 - ANÁLISES EMPREGADAS NO CONTROLE DE QUALIDADE. 13

02- CIMENTO14
2.1 - INTRODUÇÃO14
2.2 - CIMENTO PORTLAND14
2.3 - HISTÓRIA14
2.4 - CLINQUER14
2.5 - EMPREGO14
2.6 - DEFINIÇÃO DO CIMENTO15
2.7 - MATÉRIAS-PRIMAS PARA FABRICAÇÃO DO CIMENTO15
2.8 - TIPOS DE CIMENTO15/16
2.9 - PROCEDIMENTOS DE FABRICAÇÃO16/19
2.10 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS E CONVERSÕES QUÍMICAS20
2.1 - REAÇÕES QUÍMICAS20
2.12 - COMPONENTES MINERALÓGICOS DO CLINQUER20/21
2.13 - COMPONENTES FUNDAMENTAIS21
2.14 - COMPONENTES SECUNDÁRIOS2
2.15 - PEGA E ENDURECIMENTO DO CIMENTO2
2.15.1 - PEGA23
2.15.2 - PROCEDIMENTOS P/ DETERM. TEMPO DE PEGA23/24
2.16 - FUNÇÕES DOS COMPOSTOS DO CIMENTO24
2.17 - ANÁLISES QUÍMICAS P/ CONTROLE DO CIMENTO24
2.18 - TESTES FÍSICOS24/26
OCASIÃO DA HIDRATAÇÃO..................................................... 26/27
2.20 - ESPECIFICAÇÕES26/27

2.19 - OCORRÊNCIA C/ OS COMPOSTOS DO CIMENTO POR 3.0 - BIBLIOGRAFIA................................................................................... 28

01. CAL:

1.1. História

A fabricação da cal e o seu emprego são conhecidos pelo homem há mais de 2.0 anos. Suas primeiras aplicações constam de construções de cais, de pavimentos e edificações. Na América Colonial, a simples calcinação do calcário foi um dos processos primitivos de fabricação adotado pelos colonizadores. Usavam, então fornos escavados num barranco, com paredes de tijolos ordinários ou de pedra, com fogo de carvão ou de madeira no fundo, durante 72 horas. Estes fornos ainda podem ser vistos em muitas das regiões de povoamento mais antigo no país. Foi só recentemente, sob a influência de pesquisa, que a fabricação da cal desenvolveu-se numa grande indústria, com um controle técnico exato, produzindo um material uniforme a custo baixo.

1.2. Matéria-Prima

A matéria-prima utilizada é o Carbonato de Cálcio (CaCO3)

Ocorrência - Encontra-se na natureza em grandes quantidades, sob diversas modalidades, tais como:

a) Aragonita - é o carbonato de cálcio cristalizado no sistema rômbico; quando é cristalizado acima de 30°C, separam-se cristais de aragonita; abaixo desta temperatura separam-se cristais de calcita. A aragonita, abaixo de 30°C, se encontra em estado metaestável.

b) Calcita - é outra forma de carbonato de cálcio cristalizado no sistema trigonal.* Os cristais de calcita são comumente embaçados e opacos; quando são transparentes e incolores recebem o nome de espato de Islândia, que apresenta nitidamente o fenômeno de dupla refração.

c) Mármore - é um agregado de microcristais de calcita.

* A Propriedade de um mesmo composto cristalizar-se em dois ou mais sistemas cristalinos diferentes chama-se POLIMORFISMO.

d) Calcário - é o carbonato de cálcio, não nitidamente cristalizado, numa forma impura. Constitui às vezes grandes regiões da crosta terrestre. O calcário é também chamado de “greda”.

O carbonato de cálcio é insolúvel na água. Quando em suspensão na água, dissolve-se pela passagem de uma corrente de gás carbônico, em virtude de formação de um bicarbonato de cálcio solúvel.

Apresenta as reações gerais dos carbonatos; assim, reage com ácidos com formação de sais de cálcio correspondentes e desprendimento de gás carbônico:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2

Seu principal emprego é na fabricação de cal viva. É a principal fonte de obtenção de gás carbônico, tanto em laboratório como na indústria. É matéria prima de fabricação de carbonato de sódio. Usado como fundente em siderurgia forma com a ganga silicosa, um silicato de cálcio que constitui a escória.

1.3. Composição dos calcários:

1.4. Aplicações da Cal

Cal de Construção: usa-se como argamassa e com fins ornamentais por seu fácil trabalho em consequência da plasticidade. Dá um reboco elástico e livre de fendas para exteriores, e combinada com cimento, pode-se empregar até 20% (de peso de cimento) sem prejuízo da resistência e com a vantagem de aumentar muito o volume e facilitar o trabalho.

Cal para adubo: a forma em que a cal é aplicada na terra, varia segundo as qualidades do solo.

Tratando-se de terreno com escasso conteúdo em colóides e portanto muito expostos a lixiviação, corrige-se sua falta de cal c/ caliça moída. Nos terrenos mais compactos usa-se cal viva (virgem) em pó que facilita o espalhamento para corrigir pH de solos ácidos.

Cal para Indústria: Sempre que se necessita de uma ação básica, em uma indústria, a mais fácil de se obter e a mais barata é a cal. Seu mais largo emprego tem lugar na indústria siderúrgica para formar escória. - é usada no abrandamento da água;

- serve de matéria-prima básica na produção de sais de cálcio; - tem emprego como matéria-prima na fabricação de carbeto

de cálcio (C2Ca)2500° C
Ex.: CaO + 3 C → C2 Ca + COCarbeto de Cálcio
C2Ca + 2 H2O → C2H2 + Ca(OH)2acetileno

Seu maior emprego é na fabricação do hidróxido de cálcio. Em laboratório é empregado na secagem de gases, por exemplo, do NH3. Este não pode ser secado com cloreto de cálcio porque é absorvido pelo mesmo, com formação de um amoniacato: CaCl2 .

8NH3; também não pode ser secado com ácido sulfúrico concentrado porque reage com o mesmo dando sulfato de amônio; usa-se então na secagem do gás amoníaco, a cal viva.

A cal viva é usada na purificação da sacarose; forma-se um sacarato solúvel, que é separado por filtração das impurezas (insolúveis). Passando-se uma corrente de gás carbônico precipita-se o carbonato de cálcio, ficando a sacarose em solução. Os sacaratos de cálcio conhecidos são:

C12H22O11 . CaO . 2H2O
C12H22O11 . 2CaO . 2H2O
C12H22O11 . 2CaO . 3H2O

É usado na obtenção de hidrogênio puro: conduz-se uma mistura de monóxido de carbono e vapor de água sobre o óxido de cálcio aquecido a 500° C.

CaO + H2O + CO → CaCO3 + H2

Hidróxido de Cálcio: Ca(OH)2 - É obtido a partir da cal viva, pela reação com água:

CaO + H2O → Ca(OH)2

É também chamada cal apagada. É pouco solúvel na água; ao contrário do que acontece com a maioria das substâncias, sua solubilidade diminui com a elevação da temperatura. A solução de hidróxido de cálcio em água chama-se água de cal; a suspensão de grande quantidade de hidróxido de cálcio em água, chama-se leite de cal. A água de cal exposta ao ar, absorve gás carbônico tornando-se leitosa, devido a formação de carbonato de cálcio, que é insolúvel.

Ca(OH)2+ CO2 → CaCO3 + H2O

A água de cal é usada em Química Analítica Qualitativa, na identificação do gás carbônico e dos carbonatos.

Apresenta as reações gerais dos hidróxidos; assim reage com os ácidos dando os sais de cálcio correspondentes:

Ca(OH)2+ 2HCL → CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2+ H2SO4 → CaSO4 + 2H2O

O maior emprego da cal extinta é na preparação da argamassa, usada no assentamento de tijolos nas construções. A argamassa é preparada misturando-se cal extinta, areia e água: obtém-se uma massa espessa que exposta ao ar perde água e solidifica-se, endurecendo depois gradativamente, à medida que absorve gás carbônico, formando-se então carbonato de cálcio.

O hidróxido de cálcio é empregado na fabricação: a) da cal clorada, ou cloreto de cal;

Ca(OH)2 + Cl2 → CaCl . ClO + H2O b) do hidróxido de sódio, a partir do carbonato:

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH c) do sulfeto ácido de cálcio, que é empregado na depilação de couros: o pêlo incha e é separado por simples raspagem:

Ca(OH)2 + 2H2S → Ca(HS)2 + 2H2O d) de sulfito ácido de cálcio que é empregado na extração de celulose da madeira e também como antisséptico:

Ca(OH)2 + SO2 → Ca(HSO3)2

O hidróxido de cálcio é usado na purificação do gás de hulha, pois absorve vários gases, tais como CO2, H2S, SO2 etc. É também empregado na fabricação de vidros.

1.5 - Propriedades da Cal:

O óxido de cálcio aquecido à chama do maçarico oxídrico, emite uma luz branca, muito intensa, denominada “luz de cal”.

Seu ponto de fusão é extremamente alto; superior a 2500° C. Como é um óxido básico, reage: a) com água, dando hidróxido; b) com ácidos, dando os sais de cálcio correspondentes; c) com óxidos ácidos, dando os sais de cálcio correspondentes.

a) CaO + H2O → Ca++ + 2 OH-
b) CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O
c) CaO + SiO2 → CaSiO3 CaO + CO2 → CaCO3

A reação com água é tão exotérmica, que a água em excesso chega a ferver; o hidróxido de cálcio obtido é conhecido como cal extinta. Grande parte de cal viva obtida é convertida em cal extinta, em enormes aplicações.

1.6 - Tipos de Cal (Classificação):

Cal Clorada: Produto químico obtido pela reação do gás cloro com a cal extinta. Pó branco de composição muito complexa, que contém hipoclorito de cálcio, Ca(ClO)2. Parcialmente solúvel em água. Importante na indústria sendo empregado para vários fins, por exemplo:

como descorante alvejante, como desinfetante, como oxidante, na preparação de clorofórmio, etc. Recebe também a denominação imprópria de cloreto de cal.

Cal Extinta ou Cal Apagada: [ Ca(OH)2 ] Hidróxido de

Cálcio. É obtido pela reação de cal viva com água: CaO + H2O →

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