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LIGANTES HIDRÓFILOS

aéreosaéreosaéreos

Hidráulicos

Aplicaçõesargamassas e betões

resistem à água

não resistem à águanão resistem à águanão resistem à água

--- cal aéreacal aéreacal aérea--- gessogessogesso

--- cal hidráulicacal hidráulicacal hidráulica- cimento

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LIGANTES HIDRÓFILOS

CIMENTO

Classificação Propriedades no desempenhoConstituição

naturaisPortlandaluminosos

Cimentos hidráulicos calcários

• aluminatos de cálcio• silicatos de cálcio EN 197-1

CIMENTO CIMENTO –– Ligante hidráulico, material inorgânico, finamente moído, com água →pasta →presa →endureceEndurecido – mantém a capacidade resistente e estabilidade, mesmo debaixo de água

CEM

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

CIMENTOSCIMENTOS CEM

MISTURA DE:- calcário ou cré (carbonato de cálcio)- argila ou xisto argiloso (silicatos de Al e Fe)

OU-margas (mistura de materiais cálcários e argilosos)ou calcários margosos

e, eventualmente- outra(s) substâncias apropriadas ricas em sílica,alumina ou ferro

EndurecimentoEndurecimento Hidratação deHidratação de silicatossilicatos de cálciode cálcioaluminatos tbaluminatos tb podem intervirpodem intervir

COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMACimento Portland Artificial

Fornos rotativosFornos rotativosT = 1450ºCT = 1450ºC

Homogeneização e dispersão da Mistura

Redução a pó finoRedução a pó fino

a secoa seco

óxido de cálcio reactivo + sílica reactiva óxido de cálcio reactivo + sílica reactiva ≥≥ 50% 50% (em massa)(em massa)

com águacom água

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CIMENTOS COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMALIGANTES HIDRÓFILOS

- reagem entre si- 20% funde (clinquerização)matérias-primas a 1450 ºC

novos compostos

ao arrefecer

CLÍNQUER(2mm < φ < 20mm

Moagemclínquer + gesso (%<<)

Produto comGranulometria mto fina

70 – 80%da matéria-prima é

CALCÁRIO

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

FABRICO

FASES DE FABRICO

2ª - Cozedura

3ª - Arrefecimento,adição de gessoe moagem

4ª - Ensilagemeensacagem

armazenamentopré-aquecimentoentrada no forno rotativo

extracção do calcário (1,5 – 2m)britagem (cm)pré-homogeneizaçãomoagem e homogeneização via seca

via húmidacorrecção com aditivos

1ª - Preparação do Cru

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CIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

1ª - Preparação do Cru

a) Extracção da pedreira de blocos de calcário com Dmáx de 1,5 a 2mtransporte dos blocos ao britador

b) Britagem – redução da dimensão dos blocos a alguns cm

c) Pré-homogeneização

material britado + argila (≈ 25% de argila + 75% de brita) é depositado, em camadas horizontais, na pilha de armazenamento.A remoção da pilha para os silos alimentadores dos moinhos é feita por cortes verticais

d) Moagem e homogeneização Via Húmida

Via seca

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1ª - Preparação do Cru (cont.)CIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

d) Moagem e homogeneização

Via húmida• + antiga• + eficaz• > consumo de energia

Via seca• + moderna• - eficaz• < consumo de energia

+ usada actualmente

Reacções entre fases sólidas Reacções entre fases líquidas

Velocidade depende:• finura• natureza química dos materiais• duração do aquecimento

Velocidade depende:• temperatura• natureza química dos materiais

Silos de homogeneizaçãoAnálisesquímicas Tanques de homogeneização

e) Correcção com aditivos (calcário, sílica, ferro ou alumina) em caso de necessidade

Armazenagem em silos alimentadores do forno

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CIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

2ª - CozeduraFornos

Vertical

+ antigoPequena produção

< 500t/dia

Rotativo

+ moderno+ usadoProdução ≤ 8000t/diaProduto final + homogéneo

2 – 6%

refractário combustível + ar carburentealimentação

Chapa de aço

v = 1- 3,5 rot./min Forno de Alhambraφ ≤ 7,6 mL ≤ 232 m

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2ª - CozeduraCIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

Temperatura de fusão dosaluminatos e ferratos

(1400 – 1450 ºC)

Temperatura de clinquerização

Exige combustão de carvão ou fuel-oil

actualmente queima-se tbresíduos

Temperatura da chama1700 ºC

Comp. química das cinzas do carvão → alteram a do cru

Fuel-oil e carvões comelevado teor em enxofre

Introduzem sulfuretos e SULFATOS no cimento

1t de cimento – 220kg de carvão- 125 L fuel-oil (em desuso)

Formas de alimentação do fornoEntrada• directa da farinha (via seca)• da pasta de cru (via húmida – 35 a 50% de água)• da farinha humedecida com água (≤ 13%)• de aglomerado em grânulos (via semi-seca)• em pasta dessecada por compressão e filtragem (via semi-húmida – humidade < 20%)

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2ª - CozeduraCIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

Forno Rotativo Calor da clinquerização aproveitado para secar e aquecer a matéria-prima a caminho da cozedura

Fornos longos (230m)com grinaldas de cadeias internas

Objectivo:• reaproveitar energia• atrasar a progessão da pasta, para que esta seque.

Semi-húmida

Fornos + curtoscom pré-aquecedores (verticais ou

horizontais) onde W da pasta passa a 10-15%

Secadores degrelha móvel

Pré-aquecedoresde ciclones

Grande redução deconsumo de energia

ClinquerizaçãoHúmida Seca

Semi-seca

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2ª - CozeduraCIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

Forno rotativo

Pré-aquecedor de ciclones

50-70 ºC

Matériaprima

Ar

50-70 ºC

800-900 ºC

Vantagem – 82% de recuperação do calorPré-aquecedor de ciclones

Inconveniente – enriquecimento doclinquer em álcalis e sulfatos

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CIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS

3ª - Arrefecimento e moagem

Arrefecimento rápido até à T ambientepara manter a estrutura

β → estável 675 ºC < T < 1200 ºCT < 675 ºC ∴ β→ γ

Caso contrário → grandes cristais (periclases) ⇒ instabilidade e expansibilidade da pasta endurecida

CLÍNQUER Saída do fornoAlguns componentes:

Instável a T < 1250 ºC

Evitar a cristalização da fase líquida

Arrefecimento rápido de T = 1200ºC até à T ambientepara evitar a formação de γ

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3ª - Arrefecimento e moagemCIMENTOS FABRICOLIGANTES HIDRÓFILOS e moageme moagem

Dispositivos de Arrefecimento

Mais comum – Planetárioformado por vários tubos arrefecedores que envolvem o forno

à saída do arrefecedorCLÍNQUER a 125-180 ºC

armazenado

Aspecto final do clínquerarrefecido

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CIMENTOS FABRICO 3ª - ArrefecimentoArrefecimentoArrefecimento e e e moagem

Clínquer arrefecido + adjuvantes + aditivos Moídos em moínhos de esferas

LIGANTES HIDRÓFILOS

Finos – extrair rapidamenteAumento da % finos diminui o rendimento da operação

Objectivo:Atingir a finura de partículas pretendida

Moagem

Circuito abertoCircuito fechado

Adjuvantesfacilitar a moagemAditivosregular o tempo de presa (gesso, 3-5%)modificar propriedades como pozolana, etc.

L

Esferas de aço (φ - mm)60-80 30-50 15-25 Finos extraídos à medida que são

produzidos através de 1 corrente de ar1/6L 1/3L 1/2L

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PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA)LIGANTES HIDRÓFILOS

Pedreiradecalcário

Perfuração

Homogeneizaçãoe armazenagemdo cru

Moagem de cru

Matéria-prima(mistura)

Pré-homogeneização

Aditivos

Britagem

Torre de ciclones

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PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA)LIGANTES HIDRÓFILOSHomogeneização e armazenagemdo cru

Torre deciclones

Forno

Carvão

Moagemde carvão

Carvãopulverizado

Arrefecedor

Clínquer - armazenagem

Clín

quer

Ges

soA

ditiv

os

Moagem de Clínquer

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PRODUÇÃO DE CIMENTO (VIA SECA)LIGANTES HIDRÓFILOS

Moagem de Clínquer

Ensilagem de cimentoEnsacagem e expedição

Sacos

Granel