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CIMENTO PORTLANDCAPÍTULO 6CIMENTO PORTLANDCAPÍTULO 6 CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND Arnaldo Forti Battagin Associação Brasileira de Cimento Portland 11 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 2 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 2 INTRODUÇÃO Conceituação de Cimento Portland Cimento palavra originária do Latim Caementum, que significa união Aglomerante hidráulico constituído de clínquer , gesso eg q g adições que em contato com a água tem a capacidade de endurecer e adquirir resistência, conservando essa propriedade mesmo submerso. 3 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 3 INTRODUÇÃO Conceituação de Concreto simples CIMENTOCIMENTO AREIA PEDRAÁGUAÁGUACIMENTOCIMENTO AREIA PEDRAÁGUAÁGUA AGREGADO MIÚDOPASTAPASTA MIÚDO ARGAMASSAARGAMASSA AGREGADO GRAÚDO 4 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 4 CONCRETOCONCRETOOUTROSOUTROS INTRODUÇÃO Conceituação de Concreto armado eç protendido CIMENTO ÁGUA AREIA PEDRA ARMADURA DE AÇO CABO DE PROTENSÃOAÇO PROTENSÃO CONCRETO SIMPLESCONCRETO SIMPLES CONCRETO ARMADO CONCRETO PROTENDIDO ADITIVOS ADIÇÕESADIÇÕES FIBRAS PIGMENTOS 5 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 5 CIMENTO PORTLAND Hi tó iCIMENTO PORTLAND:Histórico I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 6 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 6 HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO G RGregos e Romanos • Pioneiros na utilização do cimento Cimento • Cal + Cinzas vulcânicasCal + Cinzas vulcânicas Obras • Panteão, Coliseu, Basílica de • Constantino 7 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 7 HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO Smeaton (1756)Smeaton (1756) • Reconstrução do Farol de Eddystone (Inglaterra) Conhecimento 2 partes de cal extinta +Conhecimento 2 partes de cal extinta + da Época 1 parte de pozolana Conhecimento 1 Cal impura + 1 pozolana Aplicado 8 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 8 HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO 18241824 Patente do Cimento Portland Joseph Aspdinp p CALCÁRIO + ARGILA (Calcinados) Similar à rocha calcária de Portland / Inglaterra 9 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 9 HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO A d d l i t t ló i i í i bá i d HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO Apesar do desenvolvimento tecnológico, o princípio básico de fabricação permaneceu o mesmo até os dias de hoje. + + calorcalor 10 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 10 HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1890 1892 Ilh d Ti i i P ib HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1890-1892- Ilha do Tiriri- Paraiba O primeiro a produzir cimento no Brasil foi o Engº Louis Nóbrega por um curto período de três meses em 1892. Os primeiros estudos datam de 1888. 11 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 11 Ruínas da fábrica de cimentoTeatro Santa Roza, João Pessoa HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1897 Ci t S t A t i HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1897- Cimento Santo Antonio Em 1888 o comendador Antônio Proost Rodovalho decidiu instalar na Fazenda Santo Antônio, nas proximidades de São Roque uma fábrica deproximidades de São Roque uma fábrica de cimento, com capacidade para 25.000 t/ano, que entrou em operação em 1897. Sua iniciativa é considerada a primeira tentativa com certo sucesso de fabricação do cimento portland no País. A Usina Rodovalho operou de 1897 a 1904, quando foi arrematada pela A. R. Pereira & Cia até que em 1918 a Votorantim assumiu a produçãoque, em 1918, a Votorantim assumiu a produção. 12 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 12Fonte: http://www.dcomercio.com.br/especiais/acsp110anos/ofuturo.htm USINA RODOVALHO HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1912 1924 HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1912 – 1924 • Primeira iniciativa estatal • Cachoeiro do Itapemirim / ES • Cimento Monte Líbano • Capacidade : 8000 t/ano • Primeiro forno rotativoPrimeiro forno rotativo 13 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 13 HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1926 HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 1926 1ª Produção efetiva de cimento brasileiro: Cia. Brasileira de Cimento Portland Perus 14 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 14 HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTOHISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO 19261926 Consumo de 410 mil toneladas por ano e 97% Importado Em 1939 a produção foi de 697 mil toneladas, ganhando auto-suficiência Elevador Lacerda e Cristo Redentor sendo constr ídos já com cimento E t 1945 1955 ( ó 2ª ) sendo construídos já com cimento nacional Entre 1945 e 1955 (após a 2ª guerra) o setor inaugurou 16 novas fábricas. 15 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 15 CIMENTO PORTLAND: Panorama atual da indústriaPanorama atual da indústria I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 16 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 16 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Fáb i B il PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Fábricas no Brasil • 79 unidades industriais Capacidade nominal: • 78 milhões t Produção 2010 59,2 milhões toneladas 17 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 17 Fonte:SNIC PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO 14 Grupos Cimenteiros PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO 14 Grupos Cimenteiros 18 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 18 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Fabricantes domercado nacional em 2011 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Fabricantes do mercado nacional em 2011 Grupos Industriais Fábricas 1 Votorantim 24 2 João Santos 10 3 L f 93 Lafarge 9 4 Cimpor 8 5 Intercement 75 Intercement 7 6 Holcim 5 7 Itambé 1 8 Ciplan 1 9 Outros 14 TOTAL 79 19 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 19 TOTAL 79 Fonte:SNIC,2011 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Evolução da produção M PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO 60 M t 40 50 30 Década perdida 10 20 0 10 20101970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 20 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 20 1970 1975 980 1985 1990 995 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTOPANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO NORTE Consumo per capita (kg/hab/ano) Norte 263 NORDESTENORDESTE Nordeste 228 Centro‐Oeste 401 Sudeste 341 Sul 356 CENTROCENTRO-- OESTEOESTE Brasil 310 10% SUDESTESUDESTE 20% SE CO NE SULSUL 7% 46% SE S N 21 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 21 Fonte: SNIC, 2009 17% PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Despacho de cimento em 2010 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO p 22 Livro Concreto: Ciência e TecnologiaEditor: Geraldo C. Isaia 22 Source:SNIC, 2011 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Despacho de cimento por tipo de transporte em 2010 PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO Despacho de cimento por tipo de transporte em 2010 23 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 23 Fonte:SNIC, 2011 PANORAMA MUNDIAL DO CIMENTO 10 Maiores produtores mundiais em 2009 (milhões t/ano) Produção (Mt) 1657 País Produção de cimento China 1.657,1 India 190,0 USA 64,0 Japão 59,6 Turquia 52,2 190 64 68 59 6 52 2 52 48 8 47 7 46 9 Turquia 52,2 Coréia do Sul 52,2 Brasil 51,7 Irã 48 859,6 52,2 52 48,8 47,7 46,9 Irã 48,8 Vietnã 47,7 Egito 46,9 Produção 24 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 24 1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9° 10° Produção mundial 3.033,0 Fonte: SNIC/CEMBUREAU PANORAMAMUNDIAL DO CIMENTOPANORAMA MUNDIAL DO CIMENTO 10 Maiores consumidores mundiais de cimento10 Maiores consumidores mundiais de cimento (emmilhões de toneladas) País 2000 2004 2008 2009**País 2000 2004 2008 2009 1. China 591.3 961,9 1.375,7 1.540,8 2. India 99,5 126,8 181,0 200,9 3 USA 109 5 121 3 97 4 70 53. USA 109,5 121,3 97,4 70,5 4 BRASIL 39,7 35,8 1,6 51,9 5. Russia 31,1 44,0 59,1 43,3 6. Japão 72,3 58,0 51,4 44,3 7. Coréia do Sul 48,0 54,9 50,6 49,6 8. Irã 22,5 31,4 43,5 45,38. Irã 22,5 31,4 43,5 45,3 9. Espanha 38,4 48,0 42,7 28,6 10 Egito 21,4 26,4 37,8 47,6 Total m ndial 1 652 7 2 180 8 2 808 3 3 060 0 25 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 25(**) dados estimados Fontes:: Cembureau SNIC Canacem Chaterjee,2011Jefferies International Limited Total mundial 1.652,7 2.180,8 2.808,3 3.060,0 PANORAMAMUNDIAL Apesar de grande consumidor mundial de cimento PANORAMA MUNDIAL Apesar de grande consumidor mundial de cimento o consumo per capita é baixo quando comparado a outro países PAÍSES CONSUMO (kg/habitante) MÉDIA MUNDIAL 447 1 400 CONSUMO PER CAPITA (kg/habitante) 2009 CHINA 1.218 ÍNDIA 160 ESTADOS UNIDOS 230 JAPÃO 347 CORÉIA DO SUL 994 800 1.000 1.200 1.400 CORÉIA DO SUL 994 ESPANHA 630 ITÁLIA 599 RÚSSIA 310 BRASIL 271 0 200 400 600 BRASIL 271 MÉXICO 338 IRÃ 656 TURQUIA 567 PORTUGAL 580 26 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 26 Fonte: SNIC/CEMBUREAU CIMENTO PORTLAND: Fabricação I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 27 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 27 CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃOCIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO 28 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 28 CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO MATÉRIAS PRIMAS CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO MATÉRIAS-PRIMAS • Para a produção de 1 tonelada de cimento (20 sacos), são utilizados, em média: – 1.150 kg de calcário – 300 kg de argila – 14 kg de minério de ferrog – 30 kg de gesso 29 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 29 CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO ENERGIA CIMENTO PORTLAND:FABRICAÇÃO ENERGIA • São necessários ainda: de 60 a 130 kg de combustível e 110 a 130 kWh de energia elétrica. 30 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 30 CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO ADIÇÕES CIMENTO PORTLAND:FABRICAÇÃO ADIÇÕES • Conforme o tipo de cimento poderão ser acrescentados, no processo de moagem, materiais conhecidos por Adi õAdições: Escórias, Pozolanas, Fíler Calcário 31 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 31 Escória Fíler Calcário Pozolana CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO ADIÇÕES CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO CP II-F ou CPV FilerFiler ClínquerClínquer + + CP II-E ou CP III EscóriaEscória Gesso CP II-Z ou CPIV 32 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 32 CP I ou CP V PozolanaPozolana CIMENTO PORTLAND: ESQUEMA DE FABRICAÇÃOQ Ç A oferta dos diversos tipos de cimento varia em função do número de silos e da disponibilidade de matéria-prima, da característica do mercado 33 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 33 regional... Em geral a fábrica oferece 2 a 3 tipos. JAZIDA DE CALCÁRIO (SUBTERRÂNEA) • Principal matéria-prima na fabricação do cimentoPrincipal matéria prima na fabricação do cimento 34 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 34 Fonte : Battagin, 2006 JAZIDA DE CALCÁRIO (CÉU ABERTO)(CÉU ABERTO) • Principal matéria-prima na fabricação do cimento 35 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 35 Fonte : Battagin, 2006 EXTRAÇÃO DE CALCÁRIO • O desmonte do calcário na jazida é feito com explosivosj p 36 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 36 Fonte : Battagin, 2006 TRANSPORTE • O material resultante é transportado em caminhões “fora-de-estrada” até a instalação de britagem 37 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 37 Fonte : Battagin, 2006 CALCÁRIO ANTES DO BRITADORCALCÁRIO ANTES DO BRITADOR 38 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 38 Fonte : Battagin, 2006 BRITAGEM • Na britagem, o calcário é reduzido a dimensões adequadas ao processamento industrial 39 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 39 Fonte : Battagin, 2006 MOAGEM DO CALCÁRIO 40 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 40Fonte : Battagin, 2006 SILOS DE HOMOGENEIZAÇÃOSILOS DE HOMOGENEIZAÇÃO • A mistura de calcário com argila (farinha crua) é enviada aos g silos de homogeneização 41 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 41 Fonte : Battagin, 2006 FORNO ROTATIVO 42 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 42 Fonte : Battagin, 2006 RESFRIADOR INDUSTRIALRESFRIADOR INDUSTRIAL 1450oC 80oC Resfriador de grelhasResfriador de grelhas Fonte : Battagin 2006 43 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 43 Fonte : Battagin, 2006 MOINHO DE CIMENTO N fi l t i di õ ã• Na moagem final, o gesso e eventuais adições são misturados ao clínquer, resultando o cimento 44 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 44 Fonte : Battagin, 2006 SILOS DE CIMENTO • Silos de estocagem de cimentoSilos de estocagem de cimento 45 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 45 EXPEDIÇÃO O d t é t d il d i t did• O produto é estocado nos silos de cimento e expedido em sacos ou a granel 46 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 46 Fonte : Battagin, 2006 O QUE ACONTECE NO INTERIOR DO FORNO ROTATIVO? Uma série de reações que tranformam as matérias- primas no clínquer Portland. Trata-se do produto intermediário na fabricação do cimento Portlandcimento Portland 47 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 47 FORMAÇÃO DO CLÍNQUER Clínquer Interior do forno FORMAÇÃO DO CLÍNQUER Clínquer 48 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 48 REAÇÕES DE FORMAÇÃO DO CLÍNQUER PORTLAND 20 100oC CLÍNQUER PORTLAND 20 - 100oC Perda de água livre 500 - 600oC Desidroxilação dos argilominerais T f ã d t t Transformação do quartzo em quartzo 700 - 900oC 700 900 C Descarbonatação dos carbonatos Primeiras reações em estado sólido com formação de aluminatos e ferroaluminatosformação de aluminatose ferroaluminatos cálcicos (C12A7 e C2[A,F]) Primeiros cristais de belita (C2S) F ã d i t b lit ti d t 49 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 49 Formação de cristobalita a partir do quartzo REAÇÕES DE FORMAÇÃO DO CLÍNQUER PORTLAND 900 - 1200oC CLÍNQUER PORTLAND 900 - 1200oC Cristalização da belita Conversão do C12A7 e C2[A,F] em C3A e C4AF3 (ocorrem apenas reações em estado sólido) 1250 - 1350oC 1250 - 1350 C Fusão dos constituintes da fase intersticial (C3A e C4AF) G ã d i i i t i d lit (C S) Geração dos primeiros cristais de alita (C3S) a partir dos cristais pré-existentes de belita (C2S) e CaO 1350 - 1450oC Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S) 50 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 50 Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S) REAÇÕES DE FORMAÇÃO DO CLÍNQUER PORTLANDCLÍNQUER PORTLAND CO2 Cal livre CaCO3 r n h a d e m a s s a Belita Alita C l í n q u e r F a r i R e l a ç ã o d e ta quartzo quartzo Líquido CristobalitaMi i d il C12A7 Minerais de argila Fe2O3 H2O C2(A,F) C4AF C3A Líquido 51 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 51 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Temperatura [º C] BALANÇO TÉRMICO NA FABRICAÇÃOBALANÇO TÉRMICO NA FABRICAÇÃO CalorCalor absorvidoabsorvido (1030kcal/kg)(1030kcal/kg) CalorCalor liberadoliberado (610kcal/kg)(610kcal/kg)(1030kcal/kg)(1030kcal/kg) ( g)( g) 420kcal/kg420kcal/kgValor teórico Via úmida 1400 kcal/kg Via seca 750 kcal/kg 1400 kcal/kgValores práticos alcançados 52 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 52 750 kcal/kg CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 53 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 53 NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA Liberação de calorç grãos de cimento adição de água Formação de gelç g Formação de agulhas de etringita e CSH Fonte : Mehta &MonteiroCrescimento e entrelaçamentoEstado endurecido 54 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 54 Crescimento e entrelaçamento dos cristais Estado endurecido Resistência mecânica NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA CIMENTO + ÁGUA DISSOLUÇÃO FASES HIDRATADASÇ C-S-H Entrelaçamento dos cristais CH cristais C.A.S.H (Etringita) Resistência mecânica Agregado E Zona de transição Matriz de pasta de cimento 55 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 55 ç p NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA ã id d igrão anidro de cimento + H2O 2 1 3 4 56 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 56 Dissolução e formação de novas fases hidratadas Fonte: acervo ABCP2 3 4 NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA GESSO t t l d d NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA • GESSO atua como controlador de pega • C3A + H2O = PEGA RÁPIDA • C3A + GESSO + H2O = RETARDAMENTO 57 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 57 NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA PEGA RÁPIDAPEGA RÁPIDA NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA C A PEGA RÁPIDA PEGA RÁPIDA C3A C4AH13 C3A + H2O C3A PEGA RETARDADAPEGA RETARDADA C AH C3A + H2O + GESSO C4AH13 C3AC3A + H2O + GESSO 3 58 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 58 ETRINGITA (pouco solúvel) CIMENTO PORTLAND: C tit i tConstituintes I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 59 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 59 CONSTITUINTES: CLÍNQUER PORTLANDCLÍNQUER PORTLAND 60 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 60 CONSTITUINTES: MINERALOGIA DO CLÍNQUERMINERALOGIA DO CLÍNQUER Componentes principais COMPOSIÇÃO • Alita C3S • Belita C S• Belita C2S • Fase Intersticial C3A e C4AF Componentes secundários Simbologia p • CaO livre CaO • Periclásio MgO C = CaO A = Al2O3 S = SiO2 F = Fe2O3 61 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 61 Alita vista aomicroscópio de luz refletida 62 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 62 Alita vista ao microscópio de luz refletida Fonte : Acervo ABCP Belita vista aomicroscópio de luz refletida 63 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 63 Belita vista ao microscópio de luz refletida Fonte : Acervo ABCP C A E C AF vistos ao microscópio de luz refletida 64 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 64 C3A E C4AF vistos ao microscópio de luz refletida Fonte : Acervo ABCP CaO livreCaO livreCaO livreCaO livre CaO livreCaO livre Cristais de cal livre vistos aomicroscópio de luz refletida 65 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 65 Cristais de cal livre vistos ao microscópio de luz refletida Fonte : Acervo ABCP PoroPoro Periclásio Cristais de periclásio vistos ao microscópio de luz refletida 66 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 66 Cristais de periclásio vistos ao microscópio de luz refletida Fonte : Acervo ABCP CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO A i d d d i t d d i i l t• As propriedades do cimento dependem principalmente das características do clinquer e das adições • Resistência mecânica • Tempos de pegap p g • Calor de hidratação • Durabilidade 67 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 67 CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO C d t i R i tê i â i t dComo se determina: Resistência mecânica e tempos de pega Corpos de prova de 5 cm x 10 cm 68 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 68 Máquina de compressão CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO C d t i R i tê i â i t dComo se determina: Resistência mecânica e tempos de pega 69 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 69 Aparelho automático de pega Fonte: acervo ABCP OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS Resíduo em peneira 70 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 70 Fonte: acervo ABCP OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS Massa específica 71 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 71 Fonte: acervo ABCP OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS Área especifica (Blaine) 72 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 72 Fonte: acervo ABCP OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS Expansibilidade Le Chatelier 73 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 73 Fonte: acervo ABCP CARACTERÍSTICAS DOS COMPONENTES PRINCIPAIS DO CLÍNQUERCLÍNQUER Teor (%) Taxa de Hidratação Contribuição para Resistência inicial Resistência final Calor de Hidrataçãoç C3S 50 ‐ 70 Alta Alta Baixa AltaC2S 15 ‐ 30 Baixa Baixa Alta Baixa C3A 5 ‐ 10 Alta Alta Baixa Alta C4AF 5 ‐ 10 Moderada Baixa Alta Baixa 74 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 74 Fonte: Battagin, 2006 CARACTERÍSTICAS DAS ADIÇÕES C ib i ã Teor (%) Taxa de Hidratação Contribuição para Resistência inicial Resistência final Calor de Hidratação Durabilidade Escória 0 - 70 Baixa Baixa Alta Baixa Alta Pozolana 0 - 50 Baixa Baixa Alta Baixa Alta Fíler calcário 0 - 10 Nula Moderada Baixa Baixa Moderada Fonte: Battagin 2009 75 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 75 Fonte: Battagin, 2009 CIMENTO PORTLAND Ti N li ãCIMENTO PORTLAND:Tipos e Normalização I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 76 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 76 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: TIPOS BÁSICOSBÁSICOS Ci t P tl d C• Cimento Portland Comum – NBR 5732/91 • Cimento Portland Composto – NBR 11578/91 • Cimento Portland de Alto-Forno – NBR 5735/91 • Cimento Portland Pozolânico – NBR 5736/91 • Cimento Portland de Alta Resistência Inicial NBR 5733/91 77 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 77 – NBR 5733/91 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: OUTROS TIPOSTIPOS Ci t P tl d R i t t S lf t• Cimento Portland Resistente a Sulfatos – NBR 5737/92 • Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação – NBR 13116 • Cimento Portland Branco – NBR 12989 • Cimento para Poços Petrolíferos – NBR 9831 • Cimento Aluminoso NBR 13847 78 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 78 – NBR 13847 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: NOMENCLATURANOMENCLATURA CP X RRTIPO CP X - RRTIPO Cimento P tl d Composição ou qualificativo Resistência aos 28 di (MP )Portland qualificativo dias (MPa) CPII-E (SIGLA) CLASSESIGLACPII E (SIGLA) 32 (CLASSE) CP II- E- 32 (TIPO) CLASSESIGLA NOME TÉCNICO: Cimento Portland Composto com Escória 79 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 79 Cimento Portland Composto com Escória CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: NOMENCLATURANOMENCLATURA C i ã• Composição – E = Escória granulada de alto-forno – Z = Material Pozolânico – F = Fíler calcário – S = Sem adições • Qualificativo – Branco – Alta resistência inicial (ARI) – Resistente a sulfatos (RS) – Baixo calor de hidratação (BC)ç ( ) 80 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 80 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: COMPOSIÇÃOCOMPOSIÇÃO • Composição dos 5 tipos básicosp ç p Cimento Portland Sigla Classe Clinquer + Gesso Escória (E) Pozolana (Z) Filer (F) Comum CP I 25 32 40 100 % 0 CP I-S 25 32 40 99-95 1-5 25 CP II-E 25 32 40 94-56 6-34 0 0-10 25 Composto CP II-Z 32 40 94-76 0 6-14 0-10 CP II F 25 32 94 90 0 0 6 10 81 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 81 CP II-F 32 40 94-90 0 0 6-10 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS:COMPOSIÇÃONORMALIZADOS:COMPOSIÇÃO • Composição dos 5 tipos básicos• Composição dos 5 tipos básicos Cimento Portland Sigla Classe Clinquer + Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F)Cimento Portland Sigla Classe + Gesso Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F) 25 Alto Forno CP III 32 40 65-25 35-70 0 0-5 Pozolânico CP IV 25 32 85-45 0 15-50 0-5 Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5 82 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 82 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: LIMITES QUÍMICOSQUÍMICOS Prescrições químicas: • Destinam-se a garantir os teores de adições e defeitos de fabricação Tipo de cimento Portland Resíduo Insolúvel (%) Perda ao fogo (%) MgO (%) SO3 (%) CO2 (%) S (%) CP I CPI-S ≤ 1,0 ≤ 5,0 ≤ 2,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 1,0 ≤ 3,0 ---- CP II E CP II Z ≤ 2 5 ≤CP II-E CP II-Z CP II-F ≤ 2,5 ≤ 16,0 ≤ 2,5 ≤ 6,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 5,0 ---- CP III ≤ 1,5 ≤ 4,5 ---- ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0CP III ≤ 1,5 ≤ 4,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0 CP IV ---- ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 ---- 3 / C A 8 0% 83 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 83 CP V-ARI ≤ 1,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 3,5 p/ C3A ≤ 8,0% ≤ 4,5 p/ C3A ≤ 8,0 % ≤ 3,0 ---- CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS Prescrições físico-mecânicas: Garantem o desempenho a n d Finura Tempos de pega (h) Expansibilidade (mm) Resistência à compressão (MPa) c i m e n t o P o r t l a C l a s s e pega (h) (mm) (MPa) o p e n e i r a 5 m ( % ) s p e c í f i c a m 2 / k g ) n í c i o F i m f r i o u e n t e d i a d i a s d i a s 8 d i a s T i p o d e R e s í d u o 7 5 ( Á r e a e s ( m 2 I n F A A q u 1 3 d 7 d 2 8 CPI 25 32 12,0 240 260 1 10 5 5 -- 8 10 15 20 25 32CPI-S 32 40 10,0 260 280 1 10 5 5 -- 10 15 20 25 32 40 CPII-E CPII-Z CPII-F 25 32 40 12,0 10,0 240 260 280 1 10 5 5 -- 8 10 15 15 20 25 25 32 40 25 8 15 25 CPIII 25 32 40 8,0 -- 1 12 5 5 -- 8 10 12 15 20 23 25 32 40 CPIV 25 32 8,0 -- 1 12 5 5 -- 8 10 15 20 25 32 84 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 84 CPV-ARI 6,0 300 1 10 5 5 14 24 34 -- CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS • Cimento Portland de Alta Resistência Inicial CP V- ARI CP CLASSE 32 R 1 14 MPa R 3 10 MPa CP V ARI CP CLASSE 32 R 1 14 MPa R 3 10 MPa R 3 24 MPa R 7 20 MPa R 7 34 MPa R 28 32 MPa 85 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 85 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS • Cimento Portland Branco ESTRUTURAL : CPB-25, CPB-32 e CPB-40 NÃO ESTRUTURAL : CPB FINALIDADE ESTÉTICA: rejuntes e concreto arquitetônicoFINALIDADE ESTÉTICA: rejuntes e concreto arquitetônico Similares aos CP I-S 32 e CP II-F 32, mas isentos de C4AFSimilares aos CP I S 32 e CP II F 32, mas isentos de C4AF Exigência: índice de brancura maior que 78% 86 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 86 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS • Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação IDENTIFICAÇÃO: Acréscimo do sufixo BC ao tipo original Exigência: baixo desprendimento de calor < 260 J/g aos 3 dias < 300 J/g aos 7 dias 87 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 87 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS • Cimentos Resistentes aos Sulfatos • C3A do clínquer e fíler calcário menor que 8% e 5%, respectivamente. • Cimentos CP III com 60% a 70% de escória. • Cimentos CP IV com 25% a 40% de pozolana.p • Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos. IDENTIFICAÇÃO: sufixo RS ao tipo original 88 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 88 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS • Os cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimasOs cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimas das normas técnicas 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias Cimento 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias Norma Média Norma Média Norma Média Norma Média CP II-E-32 - 9,3 10,0 22,0 20,0 29,8 32,0 40,8 CP II-F-32 - 14,3 10,0 24,9 20,0 30,7 32,0 38,5 CP III-32 - 5,2 10,0 15,9 20,0 25,7 32,0 42,7 CP III-40 - 8,5 12,0 22,1 23,0 33,5 40,0 51,4 CP IV-32 - 12,0 10,0 21,2 20,0 27,2 32,0 38,8 CP V-ARI 14,0 25,1 24,0 35,5 34,0 41,8 - 49,8 CP V-ARI-RS 11,0 20,7 24,0 34,2 34,0 41,8 - 49,8 89 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 89 Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP – Resistência à compressão em MPa CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS • Evolução porcentual da resistência dos cimentos (R 28 = 100%)ç p Cimento 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias CPII-E-32 23 54 73 100 CPII-F-32 37 65 80 100CPII F 32 37 65 80 100 CPIII-32 13 37 60 100 CPIII-40 17 43 65 100 CPIV-32 31 55 70 100 CPV-ARI 50 71 84 100 CPV-ARI RS 40 67 82 100 90 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 90 CPV-ARI RS 40 67 82 100 Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS P d ã i d i (%)• Produção por tipo de cimento (%) TIPO DE ANO TIPO DE CIMENTO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 CP I 1 8 1 8 2 0 1 9 2 2 0 6 0 2 0 2CP I 1,8 1,8 2,0 1,9 2,2 0,6 0,2 0,2 CP II 69,4 66,2 65,0 64,7 63,9 64,0 66,7 66,5 CP III 12,5 14,3 17,5 17,2 16,4 17,2 16,4 14,4 CP IV 7,3 7,8 6,6 6,8 8,3 11,1 10,0 11,6 CP V 5,6 5,4 5,3 5,8 6,9 6,9 6,7 7,3 BRANCO 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0 91 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 91 Fonte:Snic, 2011 CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS • Regionalização dos tipos de cimento CP IV e CPII-Z pozolanaspozolanas de argilas calcinadas Distribuição regional de alguns tipos de cimento em função damatéria-prima ´ CPII-E e CPIII função da matéria prima disponível e CPIII (siderúrgicas) CPIV e CPII-Z “fly ash” 92 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 92 “fly ash” termelétricas CIMENTO PORTLAND: AplicaçõesAplicações I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 93 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 93 APLICAÇÕES DOS DIFERENTES TIPOS DE CIMENTOCIMENTO T d ti d i t ã d d t d ti• Todos os tipos de cimento são adequados a todos os tipos de estruturas e aplicações. • Existem tipos de cimento que são mais recomendáveis ou vantajosos para determinadas aplicações. 94 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 94 APLICAÇÃO: INFLUÊNCIA DOS TIPOS DE CIMENTO NO CONCRETOCONCRETO Tipo de Cimento Influência p Comum e Composto Alto-Forno Pozolânico ARI Resistente aos Sulfatos Branco Estrutural Resistência à compressão Padrão Menor nos primeiros dias e maior no final da cura Menor nos primeiros dias e maior no final da cura Muito maior nos primeiros dias Padrão Padrão Calor gerado na reação do cimento com a água Padrão Menor Menor Maior Menor Maior Impermeabilidade Padrão Maior Maior Padrão Padrão Padrão R i ê iResistência aos agentes agressivos (água do mar e de esgotos) Padrão Maior Maior Menor Maior Menor 95 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 95 Durabilidade Padrão Maior Maior Padrão Maior Padrão APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto armado Resistência de projeto I II III IV VConcreto armado Resistência de projeto I, II, III, IV,V 96 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 96 Marginal do Rio Pinheiros/SP APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto para desforma rápida ( é i ) Endurecimento rápido V, I, II (sem cura térmica) p , , Concreto para desforma rápida (com cura térmica) Endurecimento rápido I, II, III, IV (com cura térmica) 97 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 97 Pilares pré-moldados- Estaleiro Navship/SCSede da Açovisa,Guarulhos /SP APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto massa pilares e blocos deConcreto massa,pilares e blocos de fundação Baixo calor de hidratação III, IV, BC 98 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 98 Barragem de Tucurui /PA APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Pavimento de concreto Pequena retração I II III IV VPavimento de concreto Pequena retração I, II, III, IV, V 99 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 99 Ponte Rio Niteroi Rodoanel Sul APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Pisos industriais de concreto Resistência à abrasão I, II, III, IV, V, , , , 100 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 100 APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto com agregados reativos Prevenção da reação álcali-d (RAA) IV, IIIg g agregado(RAA) , 101 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 101 Bloco de fundação de edifícios residenciais da cidade de Recife/PE com fissuras devido à RAA APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Obras marítimas Resistência a sulfatos RS, III, IV, , 102 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 102 Plataforma, Mar do Norte Porto de Pecem /CE APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Solo-cimento Aglomerante I II III IVSolo-cimento Aglomerante I, II, III, IV 103 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 103 Casa com tijolos de solo-cimentoCasa com parede monolítica de solo-cimento APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Cimento queimado Estética Todosq 104 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 104 APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Artefatos de concreto Resistência I, II, III, IV,V B t t lBranco estrutural 105 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 105 APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de rejuntamento de azulejos Estética (cor branca) Brancorejuntamento de azulejos e ladrinhos Estética (cor branca) Branco 106 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 106 APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de assentamento deassentamento de azulejos e peças cerâmicas aderência I, II e IV 107 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 107 APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de chapiscos Aderência I IIArgamassa de chapiscos Aderência I, II 108 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 108APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Argamassa de revesti- mento e assentamento de Pequena retração, retenção I II III IVmento e assentamento de tijolos e blocos q ç , ç de água e plasticidade I, II, III, IV 109 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 109 APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estruturalq ( ) 110 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 110 Baha´i Temple, Chicago Lotus Temple, New Delhi APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estruturalConcreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estrutural 111 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 111 Ponte Estaiada em Concreto Branco – Brusque, SC Museu da Fundação Iberê Camargo,Porto Alegre APLICAÇÕES DIVERSAS Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento Concreto aparente Estética todosp 112 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 112 Estadio João Avelange, RJ Sede da ABCP, 1976 ENFATIZANDO O USO VANTAJOSO DO CP III E CP IV...IV... Ob d t b d• Obras de concreto-massa como barragens e peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares etc. • Obras em contato com ambientes agressivos por sulfatos, terrenos salinos etc. • Tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais. 113 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 113 ENFATIZANDO O USO VANTAJOSO DO CP III E CP IVVANTAJOSO DO CP III E CP IV... C t d ti• Concretos com agregados reativos • Pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras • Obras em zonas costeiras ou em água do marg • Pavimentação de estradas e pistas de aeroportos etc. 114 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 114 RECOMENDAÇÕES CP III E CP IVRECOMENDAÇÕES CP III E CP IV A i tê i i i i l d i t d l• A menor resistência inicial pode ser incrementada pelo uso de aditivos aceleradores ou por compensações na dosagem do concreto • Para pré-moldados, nos casos em que se exija desforma rápida, usar cura a vapor • Evitar as concretagens em dias muito secos , com ventos fortes ou em temperaturas baixasp • Não recomendado em caldas de injeção para bainhas de protensão embora no concreto protendido ou armadoprotensão, embora no concreto protendido ou armado não haja restrições. 115 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 115 ENFATIZANDO A UTILIZAÇÃO DO CP VENFATIZANDO A UTILIZAÇÃO DO CP V... O d i it d l d i tê i à i i• Onde o requisito de elevada resistência às primeiras idades é fundamental • Na indústria de pré-fabricados • Aplicação da protensãop ç p • Concreto projetado • Pisos industriais • Obras em climas de baixa temperatura Precauções 116 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 116 Precauções Retração e fissuração térmica RESUMORESUMO Tipo de cimento Uso CP I, CP II Geral CP IV e CP III Geral, concreto massa, água do mar, com agregados reativos, meios agressivos RS Ambientes agressivos, água do mar Branco Estético- rejuntes e revestimentosBranco Estético rejuntes e revestimentos Branco E Estético - concreto estrutural arquitetônico Baixo calor Obras de concreto massa 117 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 117 CIMENTO PORTLAND: Como comprar cimento I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 118 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 118 COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTOCOMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO OS 4MANDAMENTOS DA ABCPOS 4 MANDAMENTOS DA ABCP • Atente para cimentos que tenham o Selo de QualidadeOs 4 Mandamentos Atente para cimentos que tenham o Selo de Qualidade da ABCP ou de qualquer outro órgão que possa atestar a qualidade do produto. Os 4 Mandamentos • Busque cumprimento do prazo de validade • Confira a procedência (nome do fabricante, marca e tipo de cimento) • Peso da sacaria e condições do saco 119 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 119 COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTOCOMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO 120 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 120 COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO • Se sobrar cimento vede bem o saco ou embale com outro saco plástico COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO • Se sobrar cimento vede bem o saco ou embale com outro saco plástico 121 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 121 CIMENTO PORTLAND: Como comprar cimentoComo comprar cimento I t d ã• Introdução • Histórico • Panorama atual • Fabricação • Conceituação de hidratação e pega • Constituintes • Tipos / Normalização • AplicaçõesAplicações • Como comprar e armazenar cimento? • A indústria de cimento e o meio ambiente 122 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 122 A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE O concreto está presente no desenvolvimento do País e envolve toda uma cadeia produtiva E O MEIO AMBIENTE para a construção de: E t d C lP t / Vi d tC d b S t F lEstradas Casas popularesPontes / ViadutosCorredores urbanos Saneamento Favelas Edifícios Hospitais Shoppings / Hotéis CrechesEscolas Estádios 123 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 123 Praças/Centros de Lazer Barragens PresídiosPortos AeroportosFerrovias A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE Todas essas atividades da cadeia produtiva geram impactos ambientais… 124 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 124 A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE Apesar do concreto apresentar um perfil i f á l i i dmais favorável que a maioria dos materiais de construção……ç 125 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 125 A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE Emissão dos materiais de construção E O MEIO AMBIENTE Emissão dos materiais de construção Material de Construção CO2, kg/t CO, kg/t SO2, kg/t NOX, kg/t CH, kg/t Dust, kg/tkg/t kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t Madeira 124 1,2 — — 0,1 0,5 Concreto 147 — 0,2 0,6 — 0,1 Vidro 2100 — 2,7 9,3 — 1,6, , , Plástico 6000 — 5,0 5,0 — 1,0 Metais 3000 — 3,0 5,0 — 0,5 126 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 126 Fonte: PENTTALA,ACI Materials Journal, set‐out 1997 A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE Consumo de energia dos materiais de construção E O MEIO AMBIENTE g ç Material de construção Consumo de energia GJ/t Alumínio 270 Aço 30Aço 30 Vidro 20 Cimento 5 Concreto armado 2,5 Madeira 2 Cerâmica 2 Concreto 1,4 127 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 127 Agregados 0,25 Fonte: PENTTALA,ACI Materials Journal, set‐out 1997 A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE O consumo de concreto pela humanidade é expressivo… Alimentos Cimento ConcretoConcreto Água Consumo anual em kg por habitante 1000 2000 40003000 50000 128 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 128 Fonte: Agopyan & John,2011 A EMISSÃO DE CO2 NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO E i ã d CO é í i d d f bi ã DO CIMENTO • Emissão de CO2 é característica do processo de fabricação do cimento Descarbonatação da matéria-prima (60%) Queima dos combustíveis (40%) 129 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 129 A INICIATIVA DE SUSTENTABILIDADE DO CIMENTO (WBCSD – CSI) • 6 grupos no Brasil sãomembros do CSI, representandomais de 70% da produção nacional ó i t ífi d d ã ó i, com suas próprias metas específicas de redução para os próximos anos. 130 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 130 COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2? Eficiência Energética WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos Adições ao cimento Captura e armazenamento de carbono 131 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 131 COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2? Eficiência Energética WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos Adições ao cimento Captura e armazenamento de carbono 132 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 132 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASILDO CIMENTO NO BRASIL • Sistema via úmida para sistema via seca (99%)• Sistema via úmida para sistema via seca (99%) • Preaquecedores e Precalcinadores (2730 MJ/t de cimento ) • Maçaricos ecológicos • Queimadores desenvolvidos para pet coque e resíduos • Moinhos e Separadores de alta eficiência (104 kWh/t) 133 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 133 Fonte: BEN, 2009 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASIL • Consumo de energia por tonelada de clinquer, incluindo combustíveis alternativos DO CIMENTO NO BRASIL Consumo de energia por tonelada de clinquer, incluindo combustíveis alternativos 134 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 134 Fonte: FICEM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASILDO CIMENTO NO BRASIL Devido ao estado de excelência alcançado o Brasil apresenta baixo potencial de redução de consumo energético 135 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 135 ç g Fonte: IEA analysis ‐ IEA – International Energy Agency – “Energy Technology Transitions for Industry” (2009) COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2? Eficiência Energética WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos Adições ao cimento Captura e armazenamento de carbono 136 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 136 COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ATRAVÉS DO COPROCESSAMENTOCOPROCESSAMENTO • Conceito de coprocessamento:p – Tecnologia de destinação final de resíduos em fornos de cimento que não gera novos resíduos e contribui para acimento que não gera novos resíduos e contribui para a preservação de recursos naturais. Queimar e destruir resíduos, aproveitando energia Operaçãop ç combinada 137 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 137 Produzir clínquer de qualidade COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ATRAVÉS DO COPROCESSAMENTO • Plantas licenciadas = 37 COPROCESSAMENTO • Resíduos coprocessados = 870.000 t/ano – 183.500 t de pneus usados • Capacidade de Coprocessamento 2 5M t/ano ANO BASE 2010 • Capacidade de Coprocessamento = 2,5 M t/ano Evolução do Coprocessamento (t) 138 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 138 Fonte: ABCP - 2011 ESTRUTURA DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS NA INDÚSTRIA DO CIMENTO NO BRASILCIMENTO NO BRASIL ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE CIMENTO (%) CARVÃO VEGETAL OUTRAS 100% ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE CIMENTO (%) * ELETRICIDADE COQUE DE PETRÓLEO 60% 80% ÓLEO COMBUSTÍVEL 40% CARVÃO MINERAL 20% 0% 1 9 7 0 1 9 7 3 1 9 7 6 1 9 7 9 1 9 8 2 1 9 8 5 1 9 8 8 1 9 9 1 1 9 9 4 1 9 9 7 2 0 0 0 2 0 0 3 2 0 0 6 2 0 0 9 139 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 139 * Biomassa e resíduos.Fonte: BEN, 2010 COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOSCOMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS Segundo o WBCSD – CSI, no estudo “Getting the Numbers Right” (GNR): “Brazil is the leader in the use of biomass as substitute fuel, with 12% of total thermal energy generated. Adding 9% fossil waste, Brazil also replaces more than one fifth of fossil fuels with alternative fuels”. 140 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 140 COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2? Eficiência Energética Combustíveis alternativos WBCSD‐ CSI Adições ao cimento Captura e armazenamento de carbono 141 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 141 CIMENTOS COM ADIÇÕESÇ • No Brasil os cimentos Portland comum são produzidos• No Brasil, os cimentos Portland comum são produzidos desde 1926 e os cimentos com adições começaram a ser produzidos a partir de 1952 – Cimento portland comum (desde 1926) • CP I‐S 1 ‐ 5% adições Adições de escória de alto forno e cinzas volantes nos vários tipos de cimento é uma – Cimento com escória (desde 1952) • CP III 35 ‐ 70% escória Ci t P tl d lâ i (d d 1969) volantes nos vários tipos de cimento é uma das melhores alternativas para redução das emissões – Cimento Portland pozolânico (desde 1969) • CP IV 15 ‐ 50% pozolanas – Cimento composto (desde 1991) ´ – Cimento composto (desde 1991) • CP II‐E 6 ‐ 34% escória • CP II‐Z 6 ‐ 14% pozolanas • CP II‐F 6 ‐ 10% calcário 142 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 142 CP II F 6 10% calcário VANTAGENS DOS CIMENTOS COM ADIÇÕES P ã d j id• Preservação de jazidas • Economia de combustíveis • Aproveitamento de resíduos industriais • Melhoria da durabilidade• Melhoria da durabilidade • Diminuição das emissões específicas 143 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 143 PRODUÇÃO DE CIMENTO POR TIPO ( 2010) • Cimento Portland Comum (CPI) ................................. 0,2% Cimento Portland Composto (CP II) 66 5%• Cimento Portland Composto (CP II) ………………… 66,5% • Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) …………… 14,4% • Cimento Portland Pozolânico (CP IV) ………………. 11,6% • Cimento de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) ……. 7,3% • Cimento Portland Branco (CPB) 0 %• Cimento Portland Branco (CPB) …………………...…... 0 % Fonte : SNIC 2011 144 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 144 Fonte : SNIC,2011 RELAÇÃO : ADIÇÃO / CIMENTO %30 35 (%) % 20 25 30 10 15 2009 17 8 ilhõ d t l d d di õ i l i d ó i 1 9 8 2 1 9 8 4 1 9 8 6 1 9 8 8 1 9 9 0 1 9 9 2 1 9 9 4 1 9 9 6 1 9 9 8 2 0 0 0 2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 6 2 0 0 8 2 0 1 0 2009: 17,8 milhões de toneladas de adições incluindo escórias, material pozolânico, filler e gesso 145 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 145 ADIÇÕES AO CIMENTOÇ 350 300 350 302Adições Cimento Redução de emissões (2009): 15 Mt CO2 200 250 201 Cimento Clinquer 5 t CO2 100 150 172 Indicador: 1990 = 100 100 1990 1995 2000 2005 2008 146 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 146 Fonte: SNIC COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2? Eficiência Energética Combustíveis alternativos WBCSD‐ CSI Adições ao cimento Capturae armazenamento de carbono 147 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 147 COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ? • Eficiência energética DE CO2? com a evolução crescente apresentará limitações Eficiência energética • Combustíveis alternativos • Cimentos com adições • Captura e armazenamento de carbono A captura e armazenamento de carbono constitui atualmente tecnologia cara e tecnicamente impraticável mas é a solução dotecnologia cara e tecnicamente impraticável, mas é a solução do futuro para a indústria em termos de minimização das emissões. 148 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 148 A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE Resultados das ações da indústria de i t i i i i õ dcimento para minimizar as emissões de CO22 149 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 149 2º INVENTÁRIO NACIONAL DE GASES DE EFEITO ESTUFAESTUFA • O 2° Inventário Nacional de GEE divulgado em 2010, com abrangência de 1990 a 2005 Indústria do cimento g g 16,5% Energia Trat. de Resíduos Queimadas Uso do Solo e Queimadas 2,2% 1,1% 16,1% 1 0% Uso do Solo e Trat. de Resíduos Energia1 7% 2,2% Emissão média mundial 5% Agropecuária Processos Industriais Energia1,0% Energia Processos Industriais Agropecuária 1,7%mundial 5% Emissão média Brasil (2005): 2 2 Bi toneladas de CO 21,9% 57,7%57,7% 21,9%Emissão média brasileira 1,1% Brasil (2005): 2,2 Bi toneladas de CO2 150 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 150 Fonte: MCT EMISSÕES DE CO2 DO CIMENTO (CSI)2 ( ) E i õ d CO t l d d i t (k /t) 1000 • Emissões de CO2 por tonelada de cimento (kg/t) 600 800 1990 2000 2005 200 400 2006 2007 2008 0 CEI Am. Norte Ásia (exc. China, Índia, CEI Japão Aust. e N. Zel. África e Or. Médio China Am. Central Índia Europa Am. Sul (exc. Brasil) Brasil , e Jap. 151 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 151 Fonte: CSI POTENCIAL DE REDUÇÃO DE CO2POTENCIAL DE REDUÇÃO DE CO2 O B il i l d ã d i ã d CO ãO Brasil tem o menor potencial redução de emissão de CO2 em comparação com outros países produtores de cimento, com base nas melhores tecnologias disponíveis (BAT) 152 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 152 Fonte: IEA – International Energy Agency/2009 CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS A indústria de cimento no Brasil apresenta baixa taxa de emissão específica de CO2 quando comparada à média mundial. • Ações continuadas da indústria do cimento – Garantir o fornecimento de cimento com qualidade para as obras de infraestrutura necessárias ao desenvolvimento do País – Manter os cimentos com menores taxas de emissão específica de COde CO2 – Aumentar progressivamente a substituição de combustível fóssil por combustível alternativo, incluindo biomassa.p , – Estímular à produção de cimento sustentável (uso de adição e de clínquer coprocessado) 153 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 153 – Estar aberta às inovações tecnológicas 154 Livro Concreto: Ciência e Tecnologia Editor: Geraldo C. Isaia 154
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