Cimento Portland

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<ul><li><p>14/05/2012</p><p>1</p><p>ENGC 1023 Materiais da Indstria da Construo Civil II</p><p>CIMENTO PORTLAND</p><p>NOTAS DE AULA</p><p>Prof. Dr. Paulo Srgio Bardella</p><p>14/05/2012 2</p><p>SUMRIOSUMRIO</p><p>1.1. PRODUOPRODUO2.2. SIMBOLOGIASIMBOLOGIA3.3. REAES NO FORNOREAES NO FORNO4.4. CIMENTOS PORTLAND FABRICADOS NO BRASILCIMENTOS PORTLAND FABRICADOS NO BRASIL5.5. MTODOS DE ENSAIOMTODOS DE ENSAIO6.6. COMPOSIO QUMICACOMPOSIO QUMICA7.7. COMPOSIO POTENCIALCOMPOSIO POTENCIAL8.8. CARACTERSTICAS DOS COMPOSTOS POTENCIAISCARACTERSTICAS DOS COMPOSTOS POTENCIAIS9.9. REAES DE HIDRATAO REAES DE HIDRATAO </p></li><li><p>14/05/2012</p><p>2</p><p>14/05/2012 3</p><p>1. PRODUO1. PRODUO</p><p>Matrias PrimasMatrias Primas</p><p> Calcrio (80%) Calcrio (80%) CaOCaO Argila (20 %) Argila (20 %) SiOSiO22; Al; Al22OO33; Fe; Fe22OO33</p><p>Aps CalcinaoAps Calcinao Gipsita Gipsita CaSOCaSO44 . 2H. 2H22OO Adies Adies Pozolanas (cinzas volantes, argilas calcinadas)Pozolanas (cinzas volantes, argilas calcinadas) Escria Granulada de AltoEscria Granulada de Alto--FornoForno Material Carbontico (P Calcrio)Material Carbontico (P Calcrio)</p><p>14/05/2012 4</p><p>1. PRODUO1. PRODUO</p><p>ArgilaArgilaOutrasOutras</p><p>Matrias PrimasMatrias Primas</p><p>EstocagemEstocagem</p><p>CalcrioCalcrio</p><p>EstocagemEstocagem</p><p>Moagem e HomogeneizaoMoagem e Homogeneizao Moagem e HomogeneizaoMoagem e Homogeneizao</p><p>Estocagem e Homogeneizao FinalEstocagem e Homogeneizao Final</p><p>PrPr--AquecedoresAquecedores</p><p>Calcinao Moagem Final Estocagem</p><p>Distribuio</p><p>GipsitaAdies Finais</p><p>Esfriamento</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>3</p><p>14/05/2012 5</p><p>1. PRODUO1. PRODUO</p><p>Jazida de Explorao de matria prima para fabricao de cimento</p><p>14/05/2012 6</p><p>1. PRODUO1. PRODUO</p><p>Fluxograma da Fabricao do </p><p>Cimento Portland</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>4</p><p>14/05/2012 7</p><p>2. Simbologia2. SimbologiaXIDO COMPOSTO SMBOLOCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOK2ONa2OSO3CO2H2O</p><p>xido de ClcioSlicaAluminaxido de Ferroxido de Magnsio</p><p>Trixido de EnxofreDixido de Carbonogua</p><p>lcalis</p><p>CSA</p><p>F</p><p>M</p><p>K</p><p>N</p><p>SCH</p><p>14/05/2012 8</p><p>3. Reaes no Forno3. Reaes no FornoPedra Calcria</p><p>Argila</p><p>CaO + CO2</p><p>SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O</p><p>3CaO . SiO22CaO . SiO23CaoO . AlO34CaO . Al2O3 . Fe2O3</p><p>XIDO ABREVIAO ABREVIAOCOMPOSTOSCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOSO3H2O</p><p>CSA</p><p>F</p><p>M</p><p>SH</p><p>3CaO.SiO22CaO.SiO23CaO.Al2O34CaO.Al2O3.Fe2O34CaO.3Al2O3.SO33CaO.2SiO2.3H2OCaSO4.2H2O</p><p>C3SC2SC3AC4AFC4A3SC3S2H3CSH2</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>5</p><p>14/05/2012 9</p><p>3. REAES NO FORNO3. REAES NO FORNO</p><p>Fluxograma das condies e reaes em um forno rotativo (Via Seca).</p><p>Zona de Resfriamento</p><p>Zona de Clinquerizao</p><p>Zona de Calcinao</p><p>Zona de Desidratao</p><p>Temp. do Alimentador</p><p>Temp. Gs</p><p>1550 C1350 C1000 C600 C</p><p>1550 C1350 C1200 C800 C</p><p>50 C</p><p>450 C Grelhas de Resfriamento</p><p>Sada do Clnquer</p><p>Formao do C3S</p><p>Formao Inicial do C2S</p><p>Formao dos Compostos Iniciais</p><p>Decomposio do Calcrio</p><p>gua Livre</p><p>Sada dos Gases</p><p>Formao do Material Fundido</p><p>Decomposio da Argila</p><p>Entrada da Matria Prima</p><p>14/05/2012 10</p><p>1. PRODUO1. PRODUO</p><p>Forno de calcinao por </p><p>via seca</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>6</p><p>14/05/2012 11</p><p>4. COMPOSIO QUMICA4. COMPOSIO QUMICAFASES DO CLNQUER:</p><p>CaO Principal Composto Deve estar combinado Livre: calor de hidratao; expanso falhas na formulaoMgO Dissolvido na fase vtrea Cristalino (periclsio) ExpansoSiO2 Principal fator de dureza Combinado com CaO - Silicatos</p><p>14/05/2012 12</p><p>4. COMPOSIO QUMICA4. COMPOSIO QUMICAFASES DO CLNQUER:</p><p>Al2O3 Age como fundente Combinado com CaO - AluminatosFe2O3 Age como fundente Combinado com CaO e Al2O3 FerroaluminatosNa2O, K2O Compostos Secundrios Reao lcali-Agregado </p></li><li><p>14/05/2012</p><p>7</p><p>14/05/2012 13</p><p>4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND 4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND CP I Aglomerante hidrulico obtido pela moagem de clnquer Portland ao qual se adiciona, durante a operao, a quantidade necessria de uma ou mais formas de sulfato de clcio NBR 5732/91</p><p>14/05/2012 14</p><p>4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND 4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND CP II Cimento Portland Composto: Adio de Escria de Alto Forno, Material Pozolnico, Material Carbontico e porcentagens pr-estabelecidas.</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>8</p><p>14/05/2012 15</p><p>4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND 4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND </p><p>Cimento Portland de alto-forno Aglomerante hidrulico obtido pela mistura homognea de clnquer Portland e escria granulada de alto-forno, modos em conjunto ou em separado NBR 5735.Cimento Portland Pozolnico Aglomerante hidrulico obtido pela mistura homognea de clnquer Portland e materiais pozolnicos modos em conjunto ou em separado NBR 5736/1991.CP V Aglomerante hidrulico que atende s exigncias de alta resistncia inicial, obtido pela moagem de clnquer Portland, constitudo em sua maior parte de silicatos de clcio hidrulicos, ao qual se adiciona durante a operao a quantidade necessria de uma ou mais formas de sulfato de clcio, durante a moagem permitido a adio de materiais carbonticos, no teor especificado NBR5733/1991.</p><p>14/05/2012 16</p><p>4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND 4. TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND </p></li><li><p>14/05/2012</p><p>9</p><p>14/05/2012 17</p><p>5. MTODOS DE ENSAIO 5. MTODOS DE ENSAIO </p><p> BLAINE Superfcie especfica mtodo de permeabilidade ao ar</p><p>S =K t</p><p>y n</p><p>Onde: S =Superfcie especfica;K = constante de permeabilidade </p><p>do aparelho;t: tempo;y = massa especfica;n = viscosidade do ar.</p><p>14/05/2012 18</p><p>5. MTODOS DE ENSAIO 5. MTODOS DE ENSAIO </p><p> TEMPO DE PEGA: Aparelho de Vicat</p><p>Incio de pega: Tempo que decorre desde o instante de emque se lana gua de amassamento no cimento at que aagulha de Vicat, aplicada tambm sem choque, estaciona a1mm do findo do molde do aparelho.</p><p> Fim de pega: Tempo que decorre desde o lanamento dagua de amassamento at o momento em que a agulha,aplicada suavemente sobre a superfcie da pasta, no deixavestgios apreciveis.</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>10</p><p>14/05/2012 19</p><p>5. MTODOS DE ENSAIO 5. MTODOS DE ENSAIO </p><p> PASTA DE CONSISTNCIA NORMAL: Sonde de TETMAJER</p><p>A pasta tem consistncia normal quando, colocada em umforma em formato de anel, com dimetro interno de 8cm ealtura de 4 cm, a sonda de TATMAJER (d=1cm), colocadasobre a pasta sem choque e sem velocidade inicial,estacionar a 6mm do fundo da forma</p><p> ESTABILIDADE DIMENSIONAL: Agulhas de Le Chatelier</p><p>Medio do afastamento, em milmetros das agulhas, aps7 dias consecutivos em gua fria</p><p>14/05/2012 20</p><p>6. COMPOSIO QUMICA6. COMPOSIO QUMICA</p><p>COMPOSTO TEOR ( %)CSA</p><p>F</p><p>M</p><p>K</p><p>N</p><p>SCH</p><p>60 6717 25 </p><p>3 8 0,5 6,00,1 4,0 </p><p>0,2 1,3 </p><p>1,0 3,0 -</p><p>-</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>11</p><p>14/05/2012 21</p><p>6. COMPOSIO POTENCIAL6. COMPOSIO POTENCIAL</p><p>COMPOSTO FRMULA SMBOLO TEOR (%)</p><p>Silicato TriclcioSilicato DiclcioAluminato TriclcioFerroaluminato Tetraclcio</p><p>3CaO.SiO22CaO.SiO23CaO.Al2O34CaO.Al2O3.Fe2O3</p><p>C3SC2SC3AC4AF</p><p>50 60 20 25 6 12 8 12 </p><p>Frmula de BOGUEC3S= 4,071C 7,600S 6,718A 1,430F 2,85SC2S = 2,867S 0,7544C3SC3A = 2,650A 1,692FC4AF = 3,043F</p><p>*OBS: Presena Obrigatria de Gipsita ~ 3,5%</p><p>14/05/2012 22</p><p>7. CARACTERSTICAS DOS COMPOSTOS 7. CARACTERSTICAS DOS COMPOSTOS POTENCIAISPOTENCIAIS</p><p>Propriedades</p><p>Caractersticas qualitativas dos compostos qumicos do cimento Portland</p><p>C3S B - C2S C3A C4AFResistncia Compresso:Primeiras IdadesIdades PosterioresVelocidade de Hidratao</p><p>Calor Liberado na Hidrat.</p><p>boa fraca boa fracaboa boa fraca fraca</p><p>mdia baixa alta baixa</p><p>mdio baixo elevado baixo</p><p>C3A e C4AFIndispensveis Comercialmente</p><p>Inconvenientes Propriedades Indesejveis</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>12</p><p>14/05/2012 23</p><p>Comportamento Mecnico dos Compostos do </p><p>Cimento</p><p>7. CARACTERSTICAS DOS COMPOSTOS 7. CARACTERSTICAS DOS COMPOSTOS POTENCIAISPOTENCIAIS</p><p>14/05/2012 24</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p> POR CALORIMENTRIA: Taxa de Liberao de Calor ao Longo de Tempo</p><p>HIDRATAO</p><p> POR ANLISE DA FASE LQUIDA: Concentrao de ons da mistura gua-aglomerante ao longo do tempo</p><p> POR OBSERVAO DIRETA DA MICROESTRUTURA DO SISTEMA COM A IDADEMECANISMOS DE REAO Dissoluo-precipitao Topoqumico</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>13</p><p>14/05/2012 25</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>CALOR DE HIDRATAO</p><p>CIMENTO ANIDRO + GUA REAES DE HIDRATAO</p><p>REAES EXOTRMICAS</p><p>CALORCURVAS CALORIMTRICAS</p><p>LIBERAO DE CALOR Vs TEMPO Obs: Cada Composto tem sua curva:Cimento Portland Interao de Todas as Curvas.</p><p>14/05/2012 26</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>HIDRATAO DA FASE SILICATO</p><p> C3S + H C-S-H + 3 CH</p><p> C2S + H C-S-H + 2 CH</p><p>Desenvolvimento da resistncia mecnica e durabilidade</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>14</p><p>14/05/2012 27</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>DESENVOLVIMENTO DA HIDRATAO (Fase Silicato)</p><p>1 ESTGIO REAO INICIAL (~ 15 seg.)</p><p>C3S H2O+ C-S-H (m)</p><p>Reao Rpida Grande Liberao de Calor</p><p>14/05/2012 28</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>DESENVOLVIMENTO DA HIDRATAO</p><p>2 ESTGIO PERODO DE INDUO (~ 2 horas)</p><p>C-S-H (m) C-S-H (s)</p><p>Cristalizao do CHFormao de C-S-H (s)</p><p>Aumento da velocidade de Hidratao</p><p>Maior Liberao de Calor</p><p>Final do Estgio: Incio da Pega</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>15</p><p>14/05/2012 29</p><p>7. REAES DE HIDRATAO7. REAES DE HIDRATAO</p><p>DESENVOLVIMENTO DA HIDRATAO3 ESTGIO PERODO DE ACELERAO (~ 4 a 8 horas)</p><p>Elevao rpida da taxa de Liberao de Calor</p><p>Crescimento de cristais de CHDissoluo do C3S</p><p>Fim do Estgio Mximo Calor LiberadoFim da Pega</p><p>Incio da Fase de Endurecimento</p><p>14/05/2012 30</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>DESENVOLVIMENTO DA HIDRATAO4 ESTGIO PERODO DE DESACELERAO (~ 12 a 24 horas)</p><p> Queda na Taxa de Liberao de Calor Impedimento de Reaes por Dissoluo-Precipitao Hidratao por Difuso Inica atravs da Camada de C-S-H (s)</p><p>5 ESTGIO PERODO DE REAO LENTA E CONTNUA</p><p>Velocidade de Reao</p><p>Liberao de Calor</p><p>BAIXA</p><p>PEQUENA</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>16</p><p>14/05/2012 31</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>HIDRATAO DA FASE SILICATO</p><p>14/05/2012 32</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>HIDRATAO DA FASE ALUMINATO</p><p> C3A + 3 CSH2 + 26 H C3A(CS)3H32 (ETRINGITA AFt)</p><p> 2 C3A + AFt + 4 H C3A(CS)H12 (monossulfoaluminato de clcio AFm)</p><p> C3A + CH + 12 H C4AH13</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>17</p><p>14/05/2012 33</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>HIDRATAO DA FASE INTERSTICIAL ( FASE ALUMINATOS)</p><p>Curva calorimtrica da hidratao do CeA na presena de gipsita.</p><p>Desacelerao proporcionada pela adio de Gipsita</p><p>14/05/2012 34</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>18</p><p>14/05/2012 35</p><p>HIDRATAO DA FASE FERRITA</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>Curva Calorimtrica do C4AF em gua na presena de Gipsita e na presena de Gipsita e Cal.</p><p>14/05/2012 36</p><p>8. REAES DE HIDRATAO (Cimento 8. REAES DE HIDRATAO (Cimento Portland)Portland)</p><p>Representao Esquemtica </p><p>da Hidratao </p><p>do Cimento Portland Comum.</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>19</p><p>14/05/2012 37</p><p>8. REAES DE HIDRATAO8. REAES DE HIDRATAO</p><p>Fases do cimento Portland hidratado</p><p>14/05/2012 38</p><p>9. INFLUNCIA DAS ADIES MINERAIS 9. INFLUNCIA DAS ADIES MINERAIS NAS CARACTERSTICAS FINAIS DOS NAS CARACTERSTICAS FINAIS DOS PRODUTOS DE HIDRATAOPRODUTOS DE HIDRATAO</p><p>Escria de alto-forno e cinza volante Reao Pozolnica</p><p>Cimento PortlandRpida</p><p>Cimento Portland PozolnicoLenta</p><p>Pozolana + CH + H C-S-HC3S +H C-S-H +CH</p><p>Slica Ativa Efeito fler: melhor empacotamento produzido pelos finssimos gros de slica;Reao pozolnica.</p></li><li><p>14/05/2012</p><p>20</p><p>14/05/2012 39</p><p>INFLUNCIA DA UTILIZAO DE INFLUNCIA DA UTILIZAO DE TIPOS DE CIMENTOTIPOS DE CIMENTO</p><p>14/05/2012 40</p><p>LEITURA RECOMENDADALEITURA RECOMENDADA</p><p>MEHTA, P. K. e MONTEIRO, J. M. Concreto: estrutura,propriedades e materiais. Ed. Pini, So Paulo, 1994.Captulo 6.PETRUCCI, E. G. R. Concreto de cimento Portland, Ed.Globo, Porto Alegre Rio de Janeiro, 1992. Captulo 3.</p></li></ul>

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