PRINCIPAIS COMPONENTES DO CRÚ E DO CLÍNQUER PORTLAND

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1 PRINCIPAIS COMPONENTES DO CRÚ E DO CLÍNQUER PORTLAND 1

2 COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMA Inicial Após perder água e CO 2 no forno C S A F Principais _ S Outros H H 2 O 2

3 COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMA Objectivos: regularidade de composição e de propriedades Hidráulico (VICAT) Módulos Alumino-férrico ou de fundentes os símbolos referem-se às %s de óxidos na totalidade do cimento Relações antes da cozedura Silícico MTO IMP. Para cimentos c/ > resist. Química e calor de hidratação baixo Grau de saturação em cálcio Para não permitir a formação de aluminatos tricálcicos Caso os módulos não respeitem os limites a matéria-prima tem de ser corrigida 3

4 COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMA Componentes principais do Clínquer T 100ºC Matéria-prima T = 1260ºC Evaporação da água livre 100 < T 450ºC Saída da água adsorvida 450 < T 700ºC Activação dos silicatos 700 < T 900ºC - Formação dos óxidos de Ca e (Mg) - início da formação de Belite Aluminato de cálcico Aluminoferrato bicálcico - Aparece a fase líquida - Alite 900 < T 1200ºC Belite Aluminato tricálcico Celite 4

5 COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMA Componentes do Clínquer não aparecem puros Contêm metais alcalinos, ferro, magnésio, etc. Análise química do Clínquer pouco diz acerca dos componentes formados durante a fusão e cristalização subsequente Belite (CELITE) Celite Alite Celite dá a cor cinzenta ao cimento Representação esquemática dos principais componentes do clínquer de cimento Portland Cimento branco não tem Celite 5

6 COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMA Natureza e estrutura do Clínquer Clínqueres com composições químicas idênticas Natureza do material na pedreira diferente Dominam as propriedades do cimento Podem ter características diferentes Contribuem para alterar + a estrutura do Clínquer História térmica do clínquer Dimensões e forma das partículas do cru Variações acidentais da composição química do cru Enorme variabilidade nas propriedades do cimento Não explicada apenas pela análise química 6

7 COMPONENTES PRINCIPAIS DO CIMENTO PORTLAND Composição potencial ou composição de Bogue A partir das quantidades de óxidos determinados por análise química PRESSUPOSTO: Composição do clínquer arrefecido = à composição de um estado de equilíbrio total entre os componentes cristalizados como se estivessem à temperatura de clinquerização ANÁLISE QUÍMICA (NP EN (1996)) + COMPOSIÇÃO POTENCIAL OU DE BOGUE 7

8 COMPONENTES PRINCIPAIS DO CIMENTO PORTLAND Outros métodos difracção de raios X microscopia óptica MEV dissolução selectiva análise termo gravimétrica método de Bogue aperfeiçoado 8

9 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação 0 água + cimento (amassadura) 1 período dormente ou de indução 3 fim de presa 2 início de presa Fluidez ± constante Umas horas depois de 2 2 a 4h depois 1 (T normais) Inicia rigidificação Resistência mto baixa 4 endurecimento mto rápido nos primeiros 2 dias, cada vez + lento à medida que o tempo passa resistência aumenta continuamente 9

10 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação Reacções de hidratação Presa e início de endurecimento exotérmicas Resulta: da hidratação dos 4 componentes principais do cimento da interacção entre os produtos da hidratação A dura apenas alguns mn deve-se à hidratação inicial à superfície das partículas Período dormente 2/3 horas B início do endurecimento (reactividade máxima de hidratação) C 10 pode ocorrer 1 ou 2 dias depois de B

11 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação Aluminato tricálcico 1 Explicação Simplificada Presa rápida ou instantânea (pico A) Retardação da reacção Adição de gesso 2 Período dormente precipita sobre C 3 A etringite Desaparecimento da camada de protecção de C 3 A Início da formação de produtos de hidratação a partir dos componentes do cimento Fim do Período dormente 11

12 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação Explicação Simplificada (cont.) Gesso totalmente consumido 3 etringite monosulfoaluminato C 3 A remanescente 1 máximo C se C 3 A > 12% 12

13 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação Explicação Simplificada (cont.) Hidratação do aluminoferrato tetracálcico (C 4 AF) 4 Aluminato tricálcico hidratado ferro monocálcico hidratado Em simultâneo com a hidratação do C 3 A 5 ferrato tricálcico hidratado C 3 A protegido contra os sulfatos Cimentos resistentes aos sulfatos >> C13 4 AF

14 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação C 3 S (alite) 6 Explicação Simplificada (cont.) Vulgarmente designado por silicato de cálcico hidratado (CSH) Bissilicato tricálcico hidratado Parte em solução Parte cristaliza 40% dos produtos de hidratação da alite Responsável pela resistência atingida no cimento endurecido Somente estável em soluções saturadas de hidróxido de cálcio com 12,2 < ph < 12,34 É a reacção + rápida > contribuição para o pico B 14

15 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação C 2 S (belite) 7 Explicação Simplificada (cont.) outro silicato de cálcico hidratado (CSH) 18% dos produtos de hidratação da belite + estável do que o bissilicato tricálcico hidratado reage + lentamente do que C 3 S (alite) produtos da reacção idênticos (CSH) contribuição reduzida para o calor de hidratação 15

16 HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação Quadro resumo das reacções equações