FabricaçãO Cimento Portland

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FabricaçãO Cimento Portland

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO I Prof. Fábio Henrique de Melo Ribeiro, MSc. Eng. Civil e Eng. Seg. Trab.
  2. 2. EVOLUÇÃO HISTÓRICA EVOLUÇ HISTÓ • O homem empregava os materiais assim como os encontrava na natureza; não os trabalhava. Com o tempo, ele aprendeu a modelá-los e adaptá-los às suas necessidades . Na construção predominavam a pedra, a madeira e o barro. Os metais eram empregados em menor escala, e, ainda menos, os couros e as fibras vegetais. Com o aumento das exigências, o homem passou a demandar materiais mais resistentes, de maior durabilidade e melhor aparência. Para grandes vãos e cargas: pedra e argila concreto concreto armado concreto protendido. A tecnologia avança com rapidez e o engenheiro precisa estar atualizado para poder aproveitar as técnicas mais avançadas, utilizando materiais de melhor padrão e menor custo.
  3. 3. Cimento Portland • Cimento, na acepção geral da palavra, pode ser considerado todo material com propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos de minerais entre si de modo a formar um todo compacto. • A palavra CIMENTO é originada do latim CAEMENTU, que designava na velha Roma, espécie de pedra natural de rochedos e não esquadrejada. • A ASTM C 150 define Cimento Portland como um aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos, usualmente com uma ou mais formas de sulfatos de cálcio como um produto de adição.
  4. 4. Cimento Portland • HISTÓRICO • A origem do cimento remonta cerca de 4.500 anos. Os imponentes monumentos construídos pelos antigos egípcios já utilizavam uma liga constituída por uma mistura de gesso calcinado. As grandes obras gregas e romanas, como o Panteão e o Coliseu, foram construídas com o uso de terras de origem vulcânica da ilha grega de Santorino ou da cidade italiana de Pozzuoli, que possuem propriedades de endurecimento sob a ação da água. • Os gregos e romanos usavam calcário calcinado e aprenderam, posteriormente, a misturar cal e água, areia e pedra fragmentada, tijolos ou telhas em cacos. Foi o primeiro concreto da história.
  5. 5. Cimento Portland • HISTÓRICO • A sílica ativa e a alumina das cinzas vulcânicas reagia com a cal produzindo o que hoje se conhece como cimento pozolânico, devido ao nome da cidade de Pozzuoli, próxima ao Vesúvio, onde as cinzas vulcânicas foram encontradas pela primeira vez. • A fabricação de cimento era conhecida desde os romanos 2000 anos atrás, mas esta arte foi perdida durante o período negro da idade média, até ser redescoberto industrialmente na virada deste século. O cimento era produzido inicialmente em fornos verticais, e sua exploração industrial começou com a invenção do forno rotativo e do moinho de tubo.
  6. 6. Cimento Portland • HISTÓRICO • O grande passo seguinte no desenvolvimento do cimento foi dado, em 1756, pelo inglês John Smeaton, que consegue um produto de alta resistência por meio de calcinação de calcários moles e argilosos. Em 1818, o francês Vicat obtém resultados semelhantes aos de Smeaton, pela mistura de componentes argilosos e calcários. Ele é considerado o inventor do cimento artificial.
  7. 7. Cimento Portland • HISTÓRICO • Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin queimou juntamente pedras calcárias e argila, transformando-as num pó fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-se tão dura quanto as pedras empregadas nas construções. A mistura não se dissolvia em água e foi patenteada pelo construtor no mesmo ano, com o nome de cimento Portland, que recebe esse nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland.
  8. 8. Cimento Portland • HISTÓRICO • 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.
  9. 9. Cimento Portland • Os constituintes principais do cimento utilizado na construção civil são os calcários. Os cimentos que interessam no preparo do concreto têm a propriedade de endurecer mesmo dentro d’água, devido as reações químicas com este elemento, sendo denominados cimentos hidráulicos. • Os cimentos hidráulicos são constituídos principalmente por silicatos e aluminatos de cálcio e podem ser classificados de forma ampla como cimentos naturais, cimentos Portland e cimentos aluminosos.
  10. 10. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • O Brasil ocupa a sexta posição na produção mundial de cimento, ficando atrás da China(33,49%), Estados Unidos (5,62%), Índia (5,60%), Japão (5,13%) e Coréia do Sul (3,54%). A região Sudeste concentra 54% da produção, seguida pelas regiões Nordeste (19%), Sul(15%), Centro- Oeste (9%) e Norte (3%). Dispõe de um parque industrial de última geração e alto grau de desenvolvimento, comparável aos principais produtores mundiais.
  11. 11. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • Sendo os silicatos de cálcio, os principais constituintes do cimento Portland, as materiais primas para a produção do cimento devem suprir cálcio e sílica em formas e proporções adequadas. • Os materiais de carbonato de cálcio, que ocorrem naturalmente como pedra calcária, giz, mármore e conchas do mar, são as fontes industriais comuns de cálcio, tendo argila e dolomita como as principais impurezas. Argilas e xistos argilosos, ao invés de quartzo e arenitos, são as fontes preferidas de sílica suplementar na mistura de matérias-primas para a produção de silicatos de cálcio, pois a sílica quartzíca não reage facilmente.
  12. 12. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • As argila também contém alumina, e freqüentemente óxido de ferro e álcalis. • A presença de Al2O3, Fe2O3, MgO e álcalis na mistura de matérias- primas tem um efeito mineralizante na formação de silicatos de cálcio. Portanto, quando não estão presentes em quantidades suficientes de Al2O3 e Fe2O3 nas materiais primas principais, estes são propositadamente incorporados à mistura por adição de materiais secundários como a bauxita e o minério de ferro. Como resultado além dos silicatos de cálcio, o produto final também contém aluminatos e ferroaluminatos de cálcio.
  13. 13. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • Obtenção do Clinquer: • Matéria-prima calcinação composto anidros (Clinquer) • α 1400 C • O Cimento é fabricado com 75-80% de calcário e 20-25% de argila, ou por outros componentes que contenham os mesmos componentes químicos. A matéria prima é tirada das minas, britada e misturada nas proporções corretas. Esta mistura é colocada em um moinho de matéria prima e posteriormente cozidas em um forno rotativo, a temperatura de 1450 °C. Esta mistura cozida sofre uma série de reações químicas complexas deixando o forno com a denominação de clínquer. • O produto resultante se encontra em forma de esferas irregulares compactadas com cerca de 0,5 a 3 cm de diâmetro nesta forma ainda não se tem propriedades hidráulicas satisfatórias.
  14. 14. Cimento Portland • Os clínqueres são nódulos de 5 a 25mm de diâmetro de um material sinterizado, produzido com o aquecimento, a altas temperaturas, de uma mistura de matérias-primas de composição pré- determinada.
  15. 15. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • O pó resultante tem grande avidez por água e se posto em contato com está , endurece imediatamente. • A operação final no processo de produção do cimento Portland consiste na moagem do Clinquer em partículas menores que 75 µm. Aproximadamente 5% de Gipsita ou de sulfato de cálcio é usualmente moída junto com o Clinquer com finalidade de controlar as reações iniciais de pega e endurecimento, pois este processo seria muito rápido se água fosse adicionada ao clíquer puro.
  16. 16. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • Dois métodos ainda são utilizados para a fabricação de cimento: processo seco e o processo úmido. Nos dois métodos os materiais são extraídos das minas e britados de forma parecida, a diferença porém é grande no processo de moagem, mistura e queima. Dos dois métodos produz-se clínquer e o cimento final é idêntico nos dois casos. • No processo úmido a mistura é moída com a adição de aproximadamente 40% de água, entra no forno rotativo sob a forma de uma pasta de lama. No processo seco a mistura é moída totalmente seca e alimenta o forno em forma de pó. Para secar a mistura no moinho aproveita-se os gases quentes do forno ou de gerador de calor.
  17. 17. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • O processo úmido foi o originalmente utilizado para o inicio de fabricação industrial de cimento e é caracterizado pela simplicidade da instalação e da operação dos moinhos e fornos. Além disso consegue-se uma excelente mistura e produz muito pouca sujeira necessitando de sistemas bem primitivos de despoeiramento. • O processo seco tem a vantagem determinante de economizar combustível já que não tem água para evaporar no forno. Comparativamente, um forno de via úmida consome cerca de 1250 kcal por kg de clinquer contra 750 kcal de um forno por via seca.
  18. 18. Cimento Portland • FABRICAÇÃO • ESQUEMA DE FABRICAÇÃO • Transporte de matéria prima → britagem de calcário → armazenamento de calcário e da argila → moinho de brita → silo de farinha → pré aquecedor → forno → resfriamento → silo de clínquer e silo Gipsita → mistura → moagem final → silos de cimento → ensacamento
  19. 19. Cimento Portland
  20. 20. Cimento Portland
  21. 21. Cimento Portland
  22. 22. Cimento Portland
  23. 23. Cimento Portland Cimento não é como vinho (quanto mais velho melhor) Os estoques de cimento devem ser dimensionados de tal forma que o prazo de validade do cimento não seja ultrapassado. A norma brasileira estipula a validade do cimento em 90 dias.
  24. 24. PARA REFLETIR...

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