Cimento Portland

Cimento Portland

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Trabalho apresentado à Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente da Universidade Federal do Pará – UFPA, como avaliação da disciplina Materiais de uso na Construção Civil. Orientador: Prof.ª Karina Felícia Fischer Lima.

"Nos dias de hoje, cada vez mais, acentua-se a necessidade de ser forte. Mas não há uma fórmula mágica que nos faça chegar à força sem que antes tenhamos provado a fraqueza." Pe. Fábio de Melo

4 LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 01 – Definição de nomenclatura14
FIGURA 02 – Número de minas brasileiras de Calcário, em cada classificação, em 20052
FIGURA 03 - Jazida de calcário23
FIGURA 04: Britador operando em mina de calcário24
FIGURA 05 – Diagrama do circuito básico de moagem e classificação de Calcário25
FIGURA 06- Silos verticais28
FIGURA 07 - Moinho de cru vertical29
FIGURA 08 - Interior do silo central30
FIGURA 09 - Forno e torre de ciclones31
FIGURA 10 – Embalagens de cimento3
FIGURA 1 – Caminhão silo3

FIGURA 12 – Fluxograma da fabricação do cimento..............................................................34

5 SUMÁRIO

1INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 7
2DEFINIÇÃO .................................................................................................................... 8
3COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND ............................................................ 8
3.1CLÍNQUER ....................................................................................................................... 9
3.2GESSO .............................................................................................................................. 9
3.3ESCÓRIA DE ALTO FORNO ....................................................................................... 10
3.4MATERIAIS POZOLÂNICOS ....................................................................................... 10
3.5MATERIAIS CARBONÁTICOS ................................................................................... 1
4PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ........................................................................ 1
4.1DENSIDADE .................................................................................................................. 1
4.2FINURA .......................................................................................................................... 12
4.3TEMPO DE PEGA .......................................................................................................... 12
4.4RESISTÊNCIA ................................................................................................................ 13
4.5EXSUDAÇÃO ................................................................................................................ 13
5CLASSIFICAÇÃO ........................................................................................................ 14
6PRODUTOS ................................................................................................................... 15
6.1CP I – CIMENTO PORTLAND ..................................................................................... 16
6.2CIMENTO PORTLAND COMUM CP I E CP I-S ......................................................... 17
6.2CIMENTO PORTLAND CP I ....................................................................................... 17
6.3CIMENTO PORTLAND CP I-Z (COM ADIÇÃO DE MATERIAL POZOLÂNICO) 17
GRANULADA DE ALTO-FORNO)18
CARBONÁTICO - FÍLER)18
6.6CP I - CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO................................................... 18
6.7CP IV - CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO ......................................................... 19
6.8CP V – ARI - O CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL ......... 20
6.9CP - RS - OS CIMENTOS PORTLAND RESISTENTES AOS SULFATOS ............... 20
6.10 CP- DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO21

6.4 CIMENTO PORTLAND COMPOSTO CP I-E (COM ADIÇÃO DE ESCÓRIA 6.5 CIMENTO PORTLAND COMPOSTO CP I-F (COM ADIÇÃO DE MATERIAL 6.1 CPB - CIMENTO PORTLAND BRANCO .................................................................... 21

6.12 CPP - CIMENTO PARA POÇOS PETROLÍFEROS2
7MINERAÇÃO – ORIGEM ......................................................................................... 2
7.1PRINCIPAIS EMPRESAS PRODUTORAS ................................................................. 23
7.2LAVRA .......................................................................................................................... 24
7.3PROCESSAMENTO ...................................................................................................... 25
7.4USO DO CALCÁRIO NA INDÚSTRIA DE CIMENTO .............................................. 27
8METODOLOGIA DE PRODUÇÃO ........................................................................... 28
8.1EXTRAÇÃO DA MATÉRIA - PRIMA ......................................................................... 28
8.2BRITAGEM E TRANSPORTE DO MATERIAL BRITADO ....................................... 28
8.3ARMAZENAMENTO .................................................................................................... 29
8.4DOSAGEM ..................................................................................................................... 29
8.5MOAGEM DE CRU ....................................................................................................... 29
8.6ENSILAGEM E HOMOGENEIZAÇÃO DO CRU ........................................................ 30
8.7COZEDURA ................................................................................................................... 31
8.8RESFRIADOR ................................................................................................................ 3
8.9MOAGEM FINAL .......................................................................................................... 3
8.10 EMBALAGEM3
9QUALIDADE DOS PRODUTOS ................................................................................ 35
10APLICAÇÃO ................................................................................................................. 37
1CONCLUSÃO ................................................................................................................ 38

6 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 39

7 1 INTRODUÇÃO

A palavra cimento é originada do latim caementu, que na antiga Roma designava uma espécie de pedra natural de rochedos não esquadrejada (quebrada). O produto é o componente básico do concreto, que é hoje o segundo material mais utilizado pelo homem, ficando somente atrás do elemento água (SNIC1, 2003).

Foi em meados de 1830 que o inglês Joseph Aspdin patenteou o processo de fabricação de um ligante que resultava da mistura calcinada em proporções certas e definida, de calcário e argila, conhecida mundialmente até hoje. O resultado foi um pó que, por apresentar cor e características semelhantes a uma pedra abundante na Ilha de Portland, foi denominado “cimento portland”. A partir daí, seu uso e sua comercialização cresceram de forma gradativa em todo o mundo (SNIC, 2003).

No Brasil, a primeira tentativa de fabricação do cimento portland aconteceu em 1888, quando o comendador Antônio Proost Rodovalho instalou em sua fazenda na cidade de Santo Antônio, interior de São Paulo, uma pequena indústria. A Usina Rodovalho, operou de 1888 a 1904 e foi extinta definitivamente em 1918.

O desenvolvimento do Brasil no fim do século XIX já exigia a implantação de uma indústria nacional de cimento. A remodelação da cidade do Rio de Janeiro e, posteriormente, a Primeira Guerra Mundial abriram um grande mercado adicional para o produto (SNIC, 2003).

O cimento começou a ser produzido no Brasil em escala industrial a partir de 1926. Na década de 70, a produção cresceu intensamente, com uma elevação do patamar de 9,8 milhões de toneladas por ano para 27,2 milhões de toneladas no início dos anos 80, período em que a recessão da economia nacional provocou queda no consumo.

Há tempos havia no Brasil, praticamente, um único tipo de cimento portland. Com a evolução dos conhecimentos técnicos sobre o assunto, foram sendo fabricados novos tipos. A maioria dos tipos de cimento portland hoje existente no mercado serve para o uso geral. Alguns deles, entretanto, têm certas características e propriedades que os tornam mais adequados para determinados usos, permitindo que se obtenha um concreto ou uma argamassa com a resistência e durabilidade desejadas, de forma bem econômica (ABCP2, 2002).

_ 1 SNIC – SINDICATO NACIONAL DA INDÚSTRIA DO CIMENTO. 2 ABCP - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND

8 2 DEFINIÇÃO

Cimento portland é a denominação convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construção civil como cimento.

O cimento portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação da água. Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido à ação da água, o cimento portland não se decompõe mais (ABCP, 2002).

Por definição, é um “aglomerante hidráulico resultante da mistura homogênea de clínquer Portland, gesso e adições normatizadas finamente moídas” (MARTINS et al., 2008).

Aglomerante porque tem a propriedade de unir outros materiais. Hidráulico porque reage (hidrata) ao se misturar com água e depois de endurecido ganha características de rocha artificial, mantendo suas propriedades, principalmente se permanecer imerso em água por aproximadamente sete dias (MARTINS et al., 2008).

As matérias primas utilizadas na fabricação de cimento devem conter Cálcio (Ca),

Silício (Si), Alumínio (Al) e Ferro (Fe), pois são estes os elementos químicos que, combinados, vão produzir compostos hidráulicos ativos (ROBERTO, 2001). Os materiais corretivos mais empregados na indústria do cimento são areia, bauxita e minério de ferro. A areia é utilizada quando ocorre deficiência em SiO2; a mistura de óxidos de alumínio hidratados é utilizada quando ocorre deficiência em alumínio nas matérias primas; e o minério de ferro (geralmente hematita) é utilizada quando corre deficiência em ferro.

3 COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND

Uma das melhores maneiras de conhecer as características e propriedades dos diversos tipos de cimento portland é estudar sua composição.

O cimento portland é composto de clínquer e de adições. O clínquer é o principal componente e está presente em todos os tipos de cimento portland. As adições podem variar de um tipo de cimento para outro e são principalmente elas que definem os diferentes tipos de cimento.

As adições são outras matérias-primas que, misturadas ao clínquer na fase de moagem, permitem a fabricação dos diversos tipos de cimento portland hoje disponíveis no mercado. Essas outras matérias-primas são o gesso, as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos.

3.1 CLÍNQUER

O clínquer é o principal item na composição de cimentos portland. Tem como matérias-primas o calcário e a argila (ABCP, 2003). É fonte de Silicato tricálcico (CaO)3SiO2 e Silicato dicálcico (CaO)2SiO2. Estes compostos trazem acentuada característica de ligante hidráulico e estão diretamente relacionados com a resistência mecânica do material após a hidratação.

O clínquer em pó tem a peculiaridade de desenvolver uma reação química em presença de água, na qual ele, primeiramente, torna-se pastoso e, em seguida, endurece, adquirindo elevada resistência e durabilidade (ABCP, 2003).

3.2 GESSO

A gipsita, sulfato de cálcio di-hidratado, é comumente chamada de gesso e é adicionada na moagem final do cimento.

O gesso tem como função básica controlar o tempo de pega, isto é, o início do endurecimento do clínquer moído quando este é misturado com água. Caso não se adicionasse o gesso à moagem do clínquer, o cimento, quando entrasse em contato com a água, endureceria quase que instantaneamente, o que inviabilizaria seu uso nas obras. Por isso, o gesso é uma adição presente em todos os tipos de cimento portland (ABCP, 2002).

O gesso (CaSO4 • 2 H2O) é adicionado em quantidades geralmente inferiores a 3% da massa de clínquer. É uma adição obrigatória, presente desde os primeiros tipos de cimento

Portland.

10 3.3 ESCÓRIA DE ALTO FORNO

A escória de alto-forno é subproduto da produção de ferro em alto-forno, obtida sob forma granulada por resfriamento brusco (MARTINS et al., 2008).

São obtidas durante a produção de ferro-gusa nas indústrias siderúrgicas e se assemelham aos grãos de areia. Antigamente, as escórias de alto-forno eram consideradas como um material sem maior utilidade, até ser descoberto que elas também tinham a propriedade de ligante hidráulico muito resistente, ou seja, que reagem em presença de água, desenvolvendo características aglomerantes de forma muito semelhante à do clínquer. Essa descoberta tornou possível adicionar a escória de alto-forno à moagem do clínquer com gesso, guardadas certas proporções, e obter como resultado um tipo de cimento que, além de atender plenamente aos usos mais comuns, apresenta melhoria de algumas propriedades, como maior durabilidade e maior resistência final (ABCP, 2002).

3.4 MATERIAIS POZOLÂNICOS

Os materiais pozolânicos são rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza, certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas (550ºC a 900ºC) e derivados da queima de carvão mineral nas usinas termelétricas, entre outros (ABCP, 2002).

Também há possibilidade de se produzir pozolana artificial queimando-se argilas ricas em alumínio a temperaturas próximas de 700ºC. A adição de pozolana propicia ao cimento maior resistência a meios agressivos como esgotos, água do mar, solos sulfurosos e a agregados reativos. Diminui também o calor de hidratação, permeabilidade, segregação de agregados e proporciona maior trabalhabilidade e estabilidade de volume, tornando o cimento pozolânico adequado a aplicações que exijam baixo calor de hidratação, como concretagens de grandes volumes (MARTINS et al., 2008).

Outros materiais pozolânicos têm sido estudados, tais como as cinzas resultantes da queima de cascas de arroz e a sílica ativa, um pó finíssimo que sai das chaminés das fundições de ferro-silício e que, embora em caráter regional, já têm seu uso consagrado no Brasil, a exemplo de outros países tecnologicamente mais avançados.

1 3.5 MATERIAIS CARBONÁTICOS

São rochas moídas, que apresentam carbonato de cálcio em sua constituição tais como o próprio calcário.

A adição de fíler calcário finamente moído é efetuada para diminuir a porcentagem de vazios, porque os grãos ou partículas desses materiais têm dimensões adequadas para se alojar entre os grãos ou partículas dos demais componentes do cimento, assim como para melhorar a trabalhabilidade, o acabamento e até elevar a resistência inicial do cimento. (MARTINS et al., 2008)

4 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

As propriedades físicas do cimento portland são consideradas sob três aspectos distintos: propriedades do produto em sua condição natural em pó, da mistura de cimento e água e proporções convenientes de pasta e, finalmente, da mistura da pasta com agregado padronizado – as argamassas. As propriedades da pasta e argamassas são relacionadas com o comportamento desse produto quando utilizado, ou seja, as suas propriedades potenciais para a elaboração de concretos e argamassas. Tais propriedades se enquadram em processos artificialmente definidos nos métodos e especificações padronizados, oferecendo uma utilidade quer para o controle de aceitação do produto, quer para a avaliação de suas qualidades para os fins de utilização dos mesmos.

4.1. DENSIDADE

A densidade absoluta do cimento portland é usualmente considerada 3,15, embora, na verdade possa variar para valores ligeiramente inferiores. Nas compactações usuais de armazenamento e manuseio do produto, a densidade aparente do mesmo é da ordem de 1,5.

Na pasta do cimento, a densidade é um valor variável com o tempo, aumentando à medida que progride o processo de hidratação. Tal fenômeno é conhecido como retração. Esta ocorre nas pastas, argamassas e concretos.

4.2. FINURA

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