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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

PRINCIPAIS COMPONENTES DO CRÚ E DO CLÍNQUER PORTLAND

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMA

Inicial

Após perder água e CO2 no forno

Principais Outros

C →S →A →F →

_S →

H → H2O

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Objectivos:• regularidade de composição e de propriedades

Hidráulico (VICAT)

Silícico

CIMENTOS COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMALIGANTES HIDRÓFILOS

os símbolos referem-se às %s deóxidos na totalidade do cimentoMódulos

Relações antes da cozedura

Alumino-férricoou de fundentes

MTO IMP.Para cimentos c/ >resist. Química e calor de hidratação baixo

Para não permitir a formação dealuminatos tricálcicosGrau de saturação

em cálcioCaso os módulos não respeitem os limites a matéria-prima tem de ser corrigida

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CIMENTOS COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMALIGANTES HIDRÓFILOS

Componentes principais do Clínquer

450 < T ≤ 700ºC

700 < T ≤ 900ºCEvaporação da água livre

Saída da águaadsorvida Activação dos

silicatos

- Formação dos óxidos deCa e (Mg)

- início da formação deBeliteAluminato de cálcicoAluminoferrato bicálcico Belite

Aluminato tricálcicoCelite

- Aparece a fase líquida - Alite

Matéria-prima T = 1260ºCT ≤ 100ºC

100 < T ≤ 450ºC900 < T ≤ 1200ºC

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CIMENTOS COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMALIGANTES HIDRÓFILOS

Contêm metais alcalinos, ferro, magnésio, etc.

(CELITE)

Alite

Belite

Celite

Componentes do Clínquernão aparecem puros

Análise química química do Clínquerpouco diz acerca dos componentes formados durante a fusão e cristalização subsequente

Celitedá a cor cinzenta ao cimento

Cimento branconão tem Celite

Representação esquemática dos principais componentes doclínquer de cimento Portland

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CIMENTOS COMPONENTES DA MATÉRIA-PRIMALIGANTES HIDRÓFILOS

Dominam as propriedades do cimento

Natureza e estrutura do Clínquer

+História térmica do clínquerDimensões e forma das partículas do cruVariações acidentais da composição química do cru

Clínqueres com composições químicas idênticas

Natureza do material na pedreira diferente

Podem ter características diferentes

Contribuem para alterara estrutura do Clínquer

Enorme variabilidade nas propriedades do cimentoNão explicada apenas pela análise química

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

COMPONENTES PRINCIPAIS DO CIMENTO PORTLAND

Composição potencialou composição de Bogue

A partir das quantidades de óxidosdeterminados 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 196-2 (1996)) +

COMPOSIÇÃO POTENCIAL OU DE BOGUE

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS COMPONENTES PRINCIPAIS DO CIMENTO PORTLAND

difracção de raios Xmicroscopia ópticaMEVdissolução selectivaanálise termo gravimétricamétodo de Bogue aperfeiçoado

Outros métodos

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CIMENTOSLIGANTES HIDRÓFILOS

HIDRATAÇÃOPresa, Endurecimento e Hidratação

1 – período dormente ou de indução

2 – início de presa

0 – água + cimento (amassadura)

Fluidez ± constante3 – fim de presa

4 – endurecimento

2 a 4h depois 1 (T normais)• Inicia rigidificação• Resistência mto baixa

Umas horas depois de 2

mto rápido nos primeiros 2 dias,cada vez + lento à medida que o tempo passaresistência aumenta continuamente

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

exotérmicas

Presa e início de endurecimentoReacções de hidratação

A• dura apenas alguns mn• deve-se à hidratação inicial à superfície das partículasPeríodo dormente – 2/3 horasB• início do endurecimento (reactividade máxima de hidratação)C• pode ocorrer 1 ou 2 dias depois de B

Resulta:da hidratação dos 4 componentes

principais do cimentoda interacção entre os produtos da

hidratação

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

Explicação SimplificadaAluminato tricálcico

1Presa rápida ou instantânea (pico A)

Retardação da reacção Adição de gesso

2

etringitePeríodo dormente precipita sobre C3A

• Desaparecimento da camada de protecção de C3A• Início da formação de produtos de hidratação a partir dos componentes do cimento

Fim do Período dormente

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

monosulfoaluminato etringite

3

1

Explicação Simplificada (cont.)

Gesso totalmente consumido

C3A remanescente

máximo Cse C3A > 12%

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

Explicação Simplificada (cont.)

4

Hidratação do aluminoferrato tetracálcico (C4AF)

Em simultâneo coma hidratação do C3A

Aluminato tricálcico hidratado ferro monocálcico hidratado

C3A protegido contra os sulfatos

5ferrato tricálcico hidratado

Cimentos resistentes aos sulfatos >> C4AF

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

Parte em soluçãoParte cristaliza

Bissilicato tricálcicohidratado

40% dos produtos de hidratação da alite

Responsável pela resistência atingida no cimento endurecido

É a reacção + rápida ⇒ > contribuição para o pico B

Somente estável em soluções saturadas de hidróxido de cálcio com 12,2 < pH < 12,34

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Vulgarmente designado por silicatode cálcico hidratado (CSH)

Explicação Simplificada (cont.)

C3S (alite)

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

C2S (belite)

+ estável do que obissilicato tricálcico hidratado

outro silicato de cálcicohidratado (CSH)

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• reage + lentamente do queC3S (alite)• produtos da reacção idênticos (CSH)• contribuição reduzida para o calor de hidratação

Explicação Simplificada (cont.)

18% dos produtos de hidratação da belite

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LIGANTES HIDRÓFILOS CIMENTOS HIDRATAÇÃO Presa, Endurecimento e Hidratação

Quadro resumo das reacções

7

6

1

4

5

3

2

equações