O documento descreve o processo de fabricação do cimento Portland, incluindo a história, matérias-primas, processos úmido e seco, fornos rotativos, compostos do cimento e endurecimento. Resume os principais pontos do processo, desde a moagem das matérias-primas até a saída do clínquer do forno, bem como as reações químicas envolvidas.

1. Indústrias do CimentoIndústrias do Cimento
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE
JANEIRO
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO DE QUÍMICA
Alexandre Andrade CerqueiraAlexandre Andrade Cerqueira
Janeiro 2015

2. IntroduçãoIntrodução
A humanidade descobriu, há muito
tempo que algumas rochas
naturais, depois de uma simples
calcinação, davam um produto que
endurecia com a simples adição de
água.

3. Panteão – GréciaPanteão – Grécia ColiseuColiseu
RomaRoma
As grandes obras gregas e romanas, foram
construídas com o uso de solos de origem
vulcânica, que possuíam propriedades de
endurecimento sob a ação da água.
Histórico

4. Histórico
• Em 1756 o Engenheiro Inglês Jonh Smeaton
verificou que uma mistura composta de
calcário e argila, tornava-se depois de seca,
tão resistente quanto as pedras de
construção. Ele usou este material para a
reconstrução do farol de Edystone na
Inglaterra

5. O construtor Joseph Aspdin em 1824 patenteou
a descoberta, feita pela calcinação do calcário
argiloso, batizando-a de cimento Portland,
numa referência à Portlandstone, tipo de pedra
arenosa muito usada em construções na região
de Portland, Inglaterra.

6. Definição:Definição:
• Cimento Portland é o produto que se obtém
pela pulverização do clínquer constituído
essencialmente por silicatos de cálcio
hidráulicos, a que não se fizeram adições
subsequentes à calcinação, exceto a de água
e/ou sulfato de cálcio bruto, além da adição
de outros materiais, que podem ser
intercominuídos com o clínquer em teor que
não exceda a 1%, à vontade do fabricante.

7. Existem vários tipos de cimento portland, com
teores variáveis de compostos do clínquer:
 Tipo I – Cimento Portland comum
 Tipo II – Cimento Portland com baixo calor de
endurecimento
 Tipo III – Cimento Portland de alta resistência inicial
 Tipo IV – Cimento Portland de baixo calor de
hidratação
 Tipo V – Cimento Portland resistente aos sulfatos

8. Matérias - primasMatérias - primas
Mistura e calcinação de materiais calcários e
argilosos, em proporções apropriadas.
Algumas fábricas usam produtos artificiais, como:
escória de alto-forno,
carbonato de cálcio precipitado,
em pequenas proporções:
areia,
refugos de bauxita,
minério de ferro.
Adiciona-se gesso para regular o tempo de
pega e endurecimento do cimento. Gipsita (CaSO4.
2H2O), bassanita (CaSO4. 0,5H2O) e anidrita
(CaSO4).

9. Fabricação do cimento PortlandFabricação do cimento Portland
As matérias-primas são beneficiadas, separadas,
através de operações unitárias, nas proporções
necessárias e no estado físico apropriado de
cominuição e de contato íntimo, para que as
conversões químicas possam ocorrer na
temperatura de calcinação no forno.

10. Processos Úmido e SecoProcessos Úmido e Seco
Em ambos os processos, a etapa de moagem
das matérias-primas é muito importante. A
moagem em circuito fechado é preferida à
moagem em circuito aberto para a preparação
das matérias-primas, pois, no primeiro método,
os finos são separados e os grossos retornam ao
circuito, enquanto no último a matéria-prima é
continuamente cominuída até que sua
granulometria média tenha atingido o valor
desejado.

11. No processo a úmidoprocesso a úmido, o material sólido depois
da britagem à seco, é reduzido a um estado de
divisão fina em moinhos tubulares, ou de bolas à
úmido, e passa, na forma de uma suspensão,
por classificadores de cuba ou por peneiras.
A suspensão é bombeada para os tanques
corretores, onde os braços giratórios mantém a
mistura da lama grossa homogênea e se fazem
os ajustes finais na composição, antes de
alimentar o forno.

12. No processo a seco,processo a seco, é especialmente
aplicável a rocha de cimento natural a as misturas de
calcário e argila, folhelo ou ardósia.
Neste processo os materiais são britados
grosseiramente a seco, passam por moinhos
giratórios ou a martelos, são secados, classificados e
cominuídos mais finamente em moinhos tubulares, e
depois classificados pneumaticamente.
Nesta sequência, incluem-se dispositivos de
proporcionamento das substâncias.
Antes de entrar no forno, fazem-se uma mistura
completa pneumática. Este material seco,
pulverizado, entra no forno rotatório, onde ocorrem
as reações químicas.

13. Nos fornos rotatórios, o calor é proveniente da queima de óleo,
ou de gás natural ou de carvão.
Os fornos rotatórios são compridos e ligeiramente inclinados, de
modo que a carga caminha lentamente pelo equipamento.
O aumento do comprimento do forno é uma tendência para
elevar a eficiência térmica do processo.
No processo a seco os fornos podem ser tão curtos quanto
46m.
No processo a úmido, os fornos podem chegar a 182m.
Os fornos rotatórios (velocidade = 0,5 a 2 RPM) giram, rodam,
lentamente, de forma inclinada, de modo que o material que
entra pela extremidade superior avança lentamente para a
extremidade de queima, mais baixa, levando de 1 a 3 horas no
percurso.

14. Para se ter maior economia de calor, parte da água
é removida da lama do processo a úmido.
Assim sendo, empregam-se filtros de lama e
espessadores Dorr.
Os gases de descarga dos fornos são tratados com
filtros de sacos e precipitadores eletrostáticos. Em
alguns casos usam-se caldeiras a calor perdido, a
fim de conservar o calor.
Esse emprego de caldeiras é econômico
particularmente no processo a seco, pois os gases
de descarga do forno são mais quentes que os
provenientes do processo a úmido e podem atingir
800º
C.

15. Em virtude de o revestimento do forno rotatório extenso
ter que resistir a uma abrasão severa e ao ataque
químico em temperaturas elevadas (1450o
C), na zona de
formação de clínquer, a escolha do revestimento
refratário é uma questão difícil.
São usados tijolos de alta alumina (Al2O3) e de alta
magnésia (MgO). O produto final que sai do forno é o
clínquer. O clínquer é descarregado do forno em
arrefecedores pneumáticos.
Nestes arrefecedores do clínquer, é ao mesmo tempo,
pré-aquecido o ar de combustão do óleo, gás natural ou
carvão.
A pulverização, seguida da moagem fina em moinhos
tubulares de bolas, e pelo ensacamento automático,
completa o processo.
Durante a moagem fina, adicionam-se diversos agentes
retardadores, como gesso, carreadores de ar, dispersores

16. Compostos do cimentoCompostos do cimento
Os cimentos portland contém uma mistura de
compostos em quantidades que dependem, em
parte, do grau de equilíbrio atingido durante a
queima.
Diante de inúmeras análises de cimento
portland, fica evidente que a composição do
cimento portland se aproxima, da do sistema
CaO – SiOCaO – SiO22 e, em aproximações sucessivas, dos
sistemas CaO – SiOCaO – SiO22 – Al– Al22OO33, CaO - SiO, CaO - SiO22 – Al– Al22OO33
– Fe– Fe22OO33, CaO – SiO, CaO – SiO22 – Al– Al22OO33 – Fe– Fe22OO33 – MgO– MgO.

17. Pega e endurecimento do cimentoPega e endurecimento do cimento
A hidratação e a hidrólise do cimento são
responsáveis pelo processo de pega e
endurecimento do mesmo.
Os produtos de hidratação e hidrólise do
cimento portland tem uma solubilidade baixa
(muito baixa) em água.
Se não fosse assim, o concreto em contato
com a água seria logo atacado.

18. Fluxograma, em perspectiva isométrica, dos processo a seco e a úmido de fabricação do cimento portlandFluxograma, em perspectiva isométrica, dos processo a seco e a úmido de fabricação do cimento portland

25. Forno RotativoForno Rotativo
O forno rotativo é um reator químico, no qual o
processo de sinterização da mistura de calcário, argila
e outros fundentes resultam em clínquer, a matéria-
prima básica do cimento Portland.
Perfil térmico e subdivisões do forno
O perfil térmico do forno varia ao longo de sua
extensão, dependendo da temperatura e das reações
químicas envolvidas durante o processo.
Um forno pode ser subdividido em diversas zonas ou
regiões, que estão expostas não somente a desgastes
térmicos e químicos, mas também a esforços
mecânicos. A influência de um ou mais destes
fatores, em maior ou menor proporção, determina o
tipo de revestimento refratário requerido para cada
zona:

26. • Zona de descarbonatação: de 300ºC a 900°C
Esta etapa pode ocorrer dentro do forno rotativo ou em modernos
precalcinadores, e se constitui de duas etapas: a primeira, entre 300°C e 650°C,
em que acontece o aquecimento da farinha acompanhado por uma reação de
desidratação; e a segunda, entre 650°C e 900°C, quando começa o processo de
descarbonatação do calcário em CO2 e CaO.
O primeiro passo é caracterizado pelos seguintes aspectos:
• Presença da farinha crua (não há fases minerais formadas); Erosão (devido ao
fluxo da farinha); Elevada temperatura;
• Evaporação e desidratação (da água) relacionada quimicamente à matéria-
prima.
Nesta zona é muito importante que os refratários tenham a capacidade de
proteger o acionamento do forno (bom grau de isolamento) e boa resistência aos
impactos de colagens anômalas. Tijolos com conteúdo de SiO2 inferior a 45% são
adequados. Além disso, quando sais alcalinos estão presentes, pode-se
desenvolver uma camada vítrea com o álcali na superfície do tijolo, prevenindo
sua propagação ou posterior infiltração.
Na segunda etapa das reações, ocorre o desenvolvimento de novas fases
mineralógicas:
- Formação de CaO e CO2; Formação de CA e C2S; Variação de temperatura;
Ataque de álcali.
Normalmente, recomenda-se utilizar tijolos com um conteúdo de 70% Al2O3, que
oferece uma elevada resistência mecânica, baixa porosidade, com o propósito de
torná-los resistentes ao ataque químico

27. • Zona de transição superior: de 900ºC a
1150°C
É a zona mais instável e difícil para se
especificar o tijolo adequado. Embora a faixa de
temperatura esteja entre 900°C e 1150°C, são
frequentes as incidências de sobrecargas
térmicas. Tal fato é ligado à forma da chama, ao
tipo de combustível e ao desenho do queimador
do forno. Portanto, é nesta região onde começa
a aparecer a colagem, embora possa ser
instável, afetando a estabilidade operacional do
forno.

28. • Zona de sinterização: de 1150ºC a 1450°C (+)
Região em que ocorre a clinquerização e onde são alcançadas
as temperaturas mais elevadas. Nesta etapa, a reação da
CaO livre com o C2S gera o C3S. A fase líquida alcança seu
ponto mais elevado a 1450°C. Se o processo estiver sob
controle, formará uma colagem estável que protege a zona
de queima. Os refratários devem resistir a temperaturas
elevadas, infiltração dos silicatos da fase líquida e/ou dos
sulfatos alcalinos e facilitar o desenvolvimento de uma
colagem estável.
Normalmente podemos encontrar nesta zona do forno:
• Presença de fase líquida de 18 a 32%, CaO livre e C2S;
• Desenvolvimento de C3S pela reação de CaO e C2S,
infiltração de fase líquida e formação de revestimento;
• Ataque químico de sulfatos alcalinos;
• Elevada temperatura operacional.

29. • Zona de transição inferior: de 1450ºC a 1400°C (+)
Nesta região, que geralmente opera entre 1400°C e 1200°C, a
temperatura começa a cristalizar as fases minerais do clínquer, mas
não totalmente. Embora ainda possa ocorrer a presença de fase
líquida, é uma etapa de baixa atividade química, considerando que a
maior parte de C3S já deve ter sido formada. Apesar disso, é uma
zona submetida a intensas variações de temperatura, pois está sob
a influência do fluxo de ar secundário do resfriador.
Esta zona é caracterizada pelos seguintes aspectos:
• Presença da fase líquida;
• Ataques químicos de sulfatos alcalinos;
• Frequentes variações de temperatura;
• Exposição dos refratários a choques térmicos;
• Atmosfera Redox;
• Influência de fadiga mecânica proveniente dos anéis de rodamento
do forno.
Para suportar as variações de temperatura sob stress mecânico,
esta parte do processo requer a utilização de tijolos básicos com
elevada flexibilidade estrutural, baixa permeabilidade a gás, elevado
módulo de ruptura a quente e alta elasticidade.

30. • Zona de pré-resfriamento: de 1400ºC a 1100°C (+)
Tem a finalidade de promover o resfriamento das fases de
clínquer mineral recém-formadas nas regiões anteriores e
depende do tipo do resfriador projetado para este forno. Está
situada em uma faixa de temperatura que vai de 1150°C até
1100°C. É a zona submetida à abrasão elevada (nódulos de
clínquer), acentuada erosão de descarga (pelo pó carreado pelos
gases de resfriamento) e esforço mecânico (placas do nariz e
anel de retenção dos refratários).
As principais características desta zona do forno são:
• Elevada abrasão/erosão;
• Choques térmicos frequentes;
• Elevado esforço mecânico.
Na maioria dos fornos modernos equipados com resfriadores de
alta eficiência, esta zona não se encontra mais dentro do forno,
mas sim no primeiro compartimento de resfriamento.

32. • 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.

33. 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)
• É o clínquer resultante da queima de uma
mistura de argila e calcário, ou de materiais
semelhantes.

34. Composição
• Constituintes do Cimento Portland:
– Calcário + Argila + Minério de Ferro = Clínquer
– Clínquer + Gesso = Cimento
Cimento Portland 34

35. Composição
• Clínquer:
– Tem como matérias primas o CalcárioCalcário e a argilaargila
situada nas proximidades das fábricas.
Cimento Portland 35

36. Composição do cimento
•Calcário;
•Argila;
•Gesso.

37. Composição do cimento
• Calcário:
São constituídos basicamente de carbonato de
cálcio CaCO3 e dependendo da sua origem
geológica podem conter várias impurezas,
como magnésio, silício, alumínio ou ferro. O
carbonato de cálcio é conhecido desde épocas
muito remotas, sob a forma de minerais tais
como a greda, o calcário e o mármore. O
elemento cálcio, que abrange 40% de todo o
calcário, é o quinto mais abundante na crosta
terrestre, após o oxigênio, silício, alumínio e o
ferro.

38. Composição do cimento
• Tipos de Calcário:
1. calcário calcítico (CaCO3):
2. calcário dolomítico (CaMg(CO3)2);
3. calcário magnesiano (MgCO3)

39. Composição do cimento
• Argila:
• São silicatos complexos contendo alumínio e ferro como
cátions principais e potássio, magnésio, sódio, cálcio,
titânio e outros.
• A escolha da argila envolve disponibilidade, distância,
relação sílica/alumínio/ferro e elementos menores como
álcalis.
• A argila fornece os componentes Al2O3, Fe2O3 e SiO2.
Podendo ser utilizado bauxita, minério de ferro e areia
para corrigir, respectivamente, os teores dos
componentes necessários, porém são pouco empregados.

40. Composição do cimento
• Gesso:
• É o produto de adição final no processo de fabricação do
cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasião
das reações de hidratação. É encontrado sob as formas de
gipsita (CaSO4. 2H2O), hemidratado ou bassanita (CaSO4.
0,5H2O) e anidrita (CaSO4). Utiliza-se também o gesso
proveniente da indústria de ácido fosfórico a partir da apatita:
Ca3(PO4)2+ 3H2SO4 + 6H2O → 2H3PO4 + 3(CaSO4 2H2O)

41. Fabricação de cimento
O cimento é preparado com 75-80% de calcário e 20-25%
de argila. A matéria prima é extraída das minas, britada e
misturada nas proporções corretas. Esta mistura é
colocada em um moinho de matéria prima (moinho de
crú)

42. Fabricação de cimento
Finalmente o clinquer é reduzido a pó em um moinho
(moinho de cimento) juntamente com 3-4% de gesso.
O gesso tem a função de retardar o endurecimento do
cliquer pois este processo seria muito rápido se água
fosse adicionada ao cliquer puro.

43. Processo de fabricação
• Dois métodos utilizados : processo seco e o
processo úmido;
• Nos dois métodos os materiais são extraídos das
minas e britados de forma mais ou menos
parecidas, a diferença porém é grande no
processo de moagem, mistura e queima.
• Dos dois métodos produz-se clinquer e o cimento
final é idêntico nos dois casos.

44. 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. e posteriormente
cozidas em um forno rotativo a temperatura de 1450ºC.

45. Processo Úmido
• Este 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.

46. 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.

47. Processo Seco X Processo Úmido
• 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.
• O forno de um processo por via seca é mais curto
que um forno por via úmida, porém suas instalações
de moagem e do forno são muito mais complexas.

48. Fabricação do cimento
• Os componentes que mais interessam na fabricação do
cimento são:
CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3
• O Calcário e a argila são misturados e moídos a fim de se
obter uma mistura crua para descarbonatação e
clinquerização.
• No processo de moagem o material entra no moinho
encontrando em contra corrente o ar ou gás quente (~220°C),
propiciando a secagem do material. O material que entra com
umidade em torno de 5% sai com umidade em torno de 0,9%
a uma temperatura de final de 80 graus.
• Depois de moído o material é estocado em silos onde pode
ser feito a homogeneização do mesmo;

49. Fabricação do cimento
• Clinquerização:
É o processo de cozedura do cimento cru onde a temperatura
pode chegar a 1450°C.
• Para que ocorra o aquecimento do material cru, o mesmo é
lançado numa torre de ciclones onde em fluxo contrário,
correm 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 onde as
partículas, ainda presentes dos gases são precipitadas e
voltam ao processo.

50. Fabricação do cimento
• O processo de clinquerização divide-se em:
1. Evaporação da água livre:
H2O (líquido100°C) → H2O (vapor,100°C) ΔH = - 539,6 cal/g
2. Decomposição do carbonato de magnésio
MgCO3 (sólido340°C) → MgO (sólido) + CO2 (gasoso) ΔH=- 270 cal/g
3. Decomposição do carbonato de cálcio
CaCO3 (sólido)→ CaO (sólido)+ CO2 (gás) ΔH= - 393 cal/g

51. Fabricação do cimento
• Processo de clinquerização (continuação):
4. Desidroxilação das argilas
5. Formação do 2CaO.SiO2
2CaO + SiO2 (1200°C) → 2CaO.SiO2 = silicato dicálcico (C2S)
6. Formação do 3CaO.SiO2
2CaO.SiO2 + CaO (1260a1450°C) →3CaO.SiO2 = silicato tricálcico (C3S)
7. Primeiro e segundo resfriamento

52. Fabricação do cimentoFabricação do cimento
• Termoquímica da calcinação
• A formação dos compostos do clínquer consomem pouca
caloria e os principais valores da formação a 1300°C são:
• 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 ΔH=- 146 cal/g
• 3CaO + SiO2 → 3CaO.SiO2 ΔH=- 111 cal/g
• 3CaO + Al2O3 → 3CaO.Al2O3 ΔH=- 21 cal/g = aluminato de
tricalcio (C3A)
• 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 → 4CaO. Al2O3.Fe2O3 ΔH=- 25 cal/g =
aliminoferrito de tetracálcio (C4AF)

53. Fabricação do cimento

54. Tipos de cimento
• Os tipos se diferenciam de acordo com a
proporção de clínquer e sulfatos de cálcio,
material carbonático e de adições, tais como
escórias, pozolanas e calcário,
acrescentadas no processo de moagem.
Podem diferir também em função de
propriedades intrínsecas, como alta
resistência inicial, a cor branca etc.

55. Tipos de cimento
CP-I Cimento portland comum
CP-II Cimento portland composto
CP-III Cimento portland alto forno
CP-IV Cimento portland pozolano
CP-V-ARI Cimento portland de alta resistência

56. Tipos de cimento
Cimento Portland Comum: Um
tipo de Cimento Portland sem
quaisquer adições além do gesso
(utilizado como retardador da pega)
é muito adequado para o uso em
construções de concreto em geral
quando não há exposição a sulfatos
do solo ou de águas subterrâneas. O
Cimento Portland comum é usado
em serviços de construção em geral,
quando não são exigidas
propriedades especiais do cimento.

57. Tipos de cimentoCimento Portland Composto: Gera
calor numa velocidade menor do que o
gerado pelo Cimento Portland Comum.
Seu uso, portanto, é mais indicado em
lançamentos maciços de concreto, onde o
grande volume da concretagem e a
superfície relativamente pequena reduzem
a capacidade de resfriamento da massa.
Este cimento também apresenta melhor
resistência ao ataque dos sulfatos contidos
no solo. Recomendado para obras
correntes de engenharia civil sob a forma
de argamassa, concreto simples, armado
e protendido, elementos pré-moldados e
artefatos de cimento.

58. Tipos de cimento
Cimento de alto forno: Apresenta maior impermeabilidade e
durabilidade, além de baixo calor de hidratação, assim como alta
resistência à expansão devido à reação álcali-agregado, além de
ser resistente a sulfatos. É um cimento que pode ter aplicação
geral em argamassas de assentamento, revestimento, argamassa
armado, de concreto simples, armado, protendido, projetado,
rolado, magro e outras. Mas é particularmente vantajoso em
obras de concreto-massa, tais como barragens, peças de grandes
dimensões, fundações de máquinas, pilares, obras em ambientes
agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos
agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com
agregados reativos, pilares de pontes ou obras submersas,
pavimentação de estradas e pistas de aeroportos.

59. Tipos de cimentoCimento Portland Pozolânico: É
especialmente indicado em obras
expostas à ação de água corrente e
ambientes agressivos. O concreto feito
com este produto se torna mais
impermeável, mais durável,
apresentando resistência mecânica à
compressão superior à do concreto
feito com Cimento Portland Comum, a
idades avançadas. Apresenta
características particulares que
favorecem sua aplicação em casos de
grande volume de concreto devido ao
baixo calor de hidratação.

60. Tipos de cimento
Cimento Portland de alta resistência inicial: É recomendado
no preparo de concreto e argamassa para produção de artefatos
de cimento em indústrias de médio e pequeno porte, como
fábricas de blocos para alvenaria, blocos para pavimentação,
tubos, lajes, meio-fio, mourões, postes, elementos arquitetônicos
pré-moldados e pré-fabricados. Pode ser utilizado no preparo de
concreto e argamassa em obras desde as pequenas construções
até as edificações de maior porte, e em todas as aplicações que
necessitem de resistência inicial elevada e desforma rápida. O
desenvolvimento dessa propriedade é conseguido pela utilização
de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do
clínquer, e pela moagem mais fina do cimento. Assim, ao reagir
com a água o CP V ARI adquire elevadas resistências, com maior
velocidade.

61. Adições
• São matérias primas que misturadas ao clínquer na fase de
moagem, permitem a fabricação de diversos tipos de
cimento.
• Essas matérias primas são:
– GessoGesso
– Escória de alto fornoEscória de alto forno
– Materiais PozolânicosMateriais Pozolânicos
– Materiais CarbonáticosMateriais Carbonáticos
Cimento Portland 61

62. Composição/Adições
Cimento Portland 62

63. Adições
• O Gesso: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
Cimento Portland 63

64. Adições
• Escória de Alto Forno: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.
Cimento Portland 64

65. Adições
• Materiais Pozolânicos:Materiais Pozolânicos:
• São rochas vulcânicas ou matérias orgânicas
fossilizadas encontradas na natureza.
• O cimento composto desse material
apresenta maior impermeabilidade a mistura.
Cimento Portland 65

66. Adições
• Materiais Carbonáticos: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.
Cimento Portland 66

67. Fabricação
• O cimento é produzido em instalações
industriais de grande porte localizadas
próximas as jazidas das matérias primas
constituintes.
Cimento Portland 67

68. Fabricação
• As matérias primas utilizadas na fabricação do
Cimento Portland são usualmente misturas de
materiais calcários e argilosos em proporções
adequadas
Cimento Portland 68

69. Fabricação
• O processo de fabricação do cimento comporta seis
operações:
1. Extração da matéria-prima;
2. Britagem;
3. Moldura e mistura
4. Queima
5. Moedura do clínquer
6. Expedição
Cimento Portland 69

70. 1. Extração da Matéria Prima
 Rochas e xistosRochas e xistos: Através de técnicas de
exploração usuais de pedreiras.
 ArgilasArgilas: Através de escavações e dragagens.
Cimento Portland 70

71. 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.
Cimento Portland 71

72. 3. Mistura
o Preparação da mistura crua (Moagem de cru)
o O Calcário e argila são misturados e moídos a fim de se obter uma mistura
crua para descarbonatação e clinquerização.
o O processo de moagem desta mistura envolve a pesagem do calcário e
argila na proporção adequada ao projeto de produção.
o 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.
Cimento Portland 72

73. 3. Mistura
Cimento Portland 73
:

74. 4. Queima
o 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.
o Nos ciclones ocorrem a separação dos gases e material sólido.
o 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.
o Após passagem pelos ciclones o material entra no forno rotativo onde
ocorrem as reações de clinquerização.
Cimento Portland 74

75. 4. Queima da Farinha ou cru
Cimento Portland 75

76. Fabricação
Cimento Portland 76

77. 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.
Cimento Portland 77

78. 5. Moedura do Clínquer
Cimento Portland 78

79. 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.
Cimento Portland 79

80. Propriedades do Cimento
– Finura;
– Expansibilidade;
– Tempo de pega;
– Calor de Hidratação;
– Resistência a compressão;
Cimento Portland 80

81. 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);
Cimento Portland 81

82. 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.
Cimento Portland 82

83. 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)
Cimento Portland 83

84. Calor de Hidratação
• As reações dos compostos do cimento são
exotérmica ou seja liberam calor para o meio
externo durante o processo de hidratação.
Cimento Portland 84

85. 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
Cimento Portland 85

86. 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;
Cimento Portland 86

87. 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.
Cimento Portland 87