Materiais de Construção I

1. Materiais de Construção I Cimento Portland

2. Cimento Portland • Definição; • Histórico; • Composição; • Adições; • Fabricação; • Propriedades: • Classificação • Normalização • Armazenamento • Aplicações

3. Definição: • Cimento Portland é a denominação convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construção civil como cimento.

4. Histórico • A procura por segurança e durabilidade nas Edificações o homem foi conduzido a experimentar vários materiais aglomerantes. • Os Romanos chamavam esses materiais de “Caementum” termo que originou a palavra cimento

5. Histórico • Por volta de 1756 o Engenheiro Inglês Jonh Smeaton procurava um aglomerante que endurecesse mesmo em presença da água, de modo a facilitar o trabalho de reconstrução do farol de Edystone na Inglaterra

6. Histórico • Em suas tentativas verificou que uma mistura composta de calcário e argila, tornava-se depois de seca, tão resistente quanto as pedras de construção

7. Histórico • Coube ao construtor Joseph Aspdin em 1824 patentear a descoberta, batizando-a de cimento Portland, numa referência à Portlandstone, tipo de pedra arenosa muito usada em construções na região de Portland, Inglaterra. • No pedido de patente constava que o calcário era moído com argila, em meio úmido, até transformar-se em pó impalpável.

8. Histórico • A água era evaporada pela exposição ao sol ou por irradiação de calor. • Os blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem finos.

9. Histórico • Aquele produto no entanto, exceto pelos princípios básicos, estava longe do cimento Portland que atualmente se conhece, resultante de pesquisas que determinam as proporções adequadas da mistura, o teor de seus componentes, o tratamento térmico requerido e a natureza química dos materiais.

10. Histórico • O cimento Portland desencadeou uma verdadeira revolução na construção, pelo conjunto inédito de suas propriedades de MOLDABILIDADE, HIDRAULICIDADE (endurecer tanto na presença do ar como da água), elevadas resistências aos esforços e por ser obtido a partir de matérias-primas relativamente abundantes e disponíveis na natureza.

11. Composição • O cimento Portland é composto por um pó fino com propriedades aglomerantes que endurece sob ação da água. • Depois de endurecido e mesmo sob ação da água não se decompõem mais (aglomerante hidráulico)

12. Composição • Constituintes do Cimento Portland: • Calcário + Argila + Minério de Ferro = Clínquer • Clínquer + Gesso = Cimento

13. Composição • Clínquer: • Tem como matérias primas o Calcário e a argila situada nas proximidades das fábricas.

14. Adições • São matérias primas que misturadas ao clínquer na fase de moagem, permitem a fabricação de diversos tipos de cimento. • Essas matérias primas são: • Gesso • Escória de alto forno • Materiais Pozolânicos • Materiais Carbonáticos

15. Composição/Adições

16. Adições • O Gesso: • Tem a função de controlar o tempo de pega do Cimento. • Se não se adicionasse o gesso á moagem do clínquer, o cimento quando entrasse em contato com a água endureceria quase que instantaneamente. • O Gesso é uma adição presente em todos os tipos de cimento portland. • A quantidade adicionada na mistura é pequena em torno de 3% de gesso para 97% de clínquer

17. Adições • Escória de Alto Forno: • São obtidas durante a produção de ferro gusa nas indústrias siderúrgicas. • Adicionadas ao clínquer e gesso apresenta melhoria de algumas propriedades como a durabilidade e a resistência final.

18. Adições • Materiais Pozolânicos: • São rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza. • O cimento composto desse material apresenta maior impermeabilidade a mistura.

19. Adições • Materiais Carbonáticos: • São rochas moídas que apresentam carbonato de cálcio em sua constituição tais como o próprio calcário. • Tal adição serve para tornar os concretos e argamassas mais trabalháveis, pois funciona como lubrificante. • Quando presentes no cimento são conhecidos como fíler calcário.

20. Fabricação • O cimento é produzido em instalações industriais de grande porte localizadas próximas as jazidas das matérias primas constituintes.

21. Fabricação • As matérias primas utilizadas na fabricação do Cimento Portland são usualmente misturas de materiais calcários e argilosos em proporções adequadas

22. Fabricação • O processo de fabricação do cimento comporta seis operações: • Extração da matéria-prima; • Britagem; • Moldura e mistura • Queima • Moedura do clínquer • Expedição

23. Extração da Matéria Prima • Rochas e xistos: Através de técnicas de exploração usuais de pedreiras. • Argilas: Através de escavações e dragagens.

24. 2. Britagem • A matéria prima quando rochosa é submetida a uma operação de beneficiamento com o propósito de reduzir o material à condição de grãos de tamanho conveniente.

25. 3. Mistura • Preparação da mistura crua (Moagem de cru) • O Calcário e argila são misturados e moídos a fim de se obter uma mistura crua para descarbonatação e clinquerização. • O processo de moagem desta mistura envolve a pesagem do calcário e argila na proporção adequada ao projeto de produção. • O processo de moagem consiste na entrada dos materiais dosados, num moinho de bolas ou de rolos, onde a moagem ocorre com impacto e por atrito.

26. 3. Mistura :

27. 4. Queima • Para que ocorra o aquecimento do material cru, o mesmo é lançado numa torre de ciclones onde em fluxo contrário, corre os gases quentes da combustão. • Nos ciclones ocorrem a separação dos gases e material sólido. • Os gases são lançados na atmosfera após passarem por um filtro eletrostático onde as partículas, ainda presentes dos gases são precipitadas e voltam ao processo. • Após passagem pelos ciclones o material entra no forno rotativo onde ocorrem as reações de clinquerização.

28. 4. Queima da Farinha ou cru

29. Fabricação

30. 5. Moedura do Clínquer • Após a clinquerização o clínquer formado é bruscamente resfriado com ar frio em contra corrente. • O Clínquer daí é estocado em silos para a produção do cimento. • O cimento é produzido moendo-se o clínquer produzido no forno, com o gesso. • O gesso é destinado ao controle do tempo de pega do cimento, para propiciar o manuseio ao adicionar água. • O teor de gesso varia em torno de 3% no cimento.

31. 5. Moedura do Clínquer

32. 6. Expedição • O Clínquer com seus aditivos mencionados, passam ao moinho para a moagem final, onde devem ser asseguradas granulometrias convenientes para qualidade do cimento. • Após moído o cimento é transportado para silos de estocagem, onde são extraído e ensacados em ensacadeiras automáticas em sacos de 50 ou 25Kg.

33. Propriedades do Cimento • Finura; • Expansibilidade; • Tempo de pega; • Calor de Hidratação; • Resistência a compressão;

34. Finura • Está relacionada com o tamanho dos grãos do cimento; • O aumento da finura melhora a resistência do cimento; • Aumenta a impermeabilidade; • Diminui a segregação da mistura (exsudação);

35. Expansibilidade • Quando em sua constituição o cimento apresentar teores elevados de cal livre e magnésio livre. • Essa reação química provoca aumento de volume e um concreto com este cimento teria fissuração excessiva.

36. Tempo de Pega • È o momento em que a pasta adquire certa consistência que a torna imprópria para o trabalho. • Tal conceito se estende as argamassas e concretos onde a pasta de cimento se encontra e tem função aglutinadora dos agregados. • A pega inicia uma hora depois do término do amassamento da mistura (concreto ou argamassa)

37. Calor de Hidratação • As reações dos compostos do cimento são exotérmica ou seja liberam calor para o meio externo durante o processo de hidratação.

38. Resistência • A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela ruptura a compressão de corpos de prova realizados com argamassa. • Valores de resistência segundo NBR 5732: • Aos 3 dias de idade: 8 MPA • Aos 7 dias de idade: 15 MPA • Aos 28 dias de idade: 25 MPA

39. Classificação do Cimento Portland • Os mais empregados nas diversas obras de construção civil são: • Cimento Portland Comum; • Cimento Portland Composto; • Cimento Portland de Alto-Forno; • Cimento Portland Pozolânico;

40. Classificação do Cimento Portland • Os menos empregados nas obras de construção civil: • Cimento Portland de Alta resistência Inicial; • Cimento Portland resistente aos sulfatos; • Cimento Portland Branco; • Cimento Portland de baixo calor de hidratação; • Cimento para poços petrolíferos.