Exercícios sobre Cimento Portland

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CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA
Turma: TQVV4.N 2014 S2 Data: 11/03/2015
Disciplina: Processos Industriais Inorgânicos
Nome:Leonardo Majevski
Estudo Dirigido Nº6: Cimento Portland
1) Faça um relato, entre 10 e 15 linhas, sobre a origem do cimento.
A constante busca por mais segurança e um tempo útil maior para as edificações levou o homem a pesquisar diversos materiais aglomerantes. A palavra cimento deriva do latim caementum, sendo descoberto a cerca de 4500 anos. A arquitetura monumental do Egito Antigo já usava uma liga constituída por uma mistura de gesso calcinado que,de certa forma, é a origem do cimento. As grandes construções gregas e romanas, como Panteão e o Coliseu, foram construídas com o uso de solos de origem vulcânicas que possuíam propriedades de endurecimento sob a ação da água. O engenheiro John Smeaton, em 1756, desenvolveu uma mistura da calcinação de cálcios argilosos e moles que, reagindo com a água, adquiriam grande resistência. Provavelmente, a titulação cimento Portland adveio da comparação entre seu cimento recém-criado e a localidade com a ilha dePortland, de onde se extraiam as rochas calcárias comercializadas na época. Já em 1824, o construtor Joseph Aspdin, recebe do rei George IV, a patente do cimento Portland.
2) Por definição, Cimento Portland é um aglomerante hidráulico quimicamente ativo.
Ele é aglomerante porque:ao ser misturado com a água ou o ar tem a propriedade de unir outros materiais (poder cimentante), ou seja, endurece e se adere à superfície com a qual foi posta em contato.
É hidráulico porque:reage (hidrata) ao se misturar comágua e depois de endurecido ganha características de rocha artificial, mantendo suas propriedades, principalmente se permanecer imerso em água por aproximadamente sete dias.
É quimicamente ativo porque:sua atividade ligante se dá por meio de uma reação química.
3) Diferencie pasta, argamassa e concreto.
Pasta:mistura do cimento com a água.
Argamassa:mistura da pasta com agregado miúdo.
Concreto:mistura de argamassa com agregado graúdo.
4) Complete a tabela a seguir com os 10 maiores gruposcimenteiros instalados no Brasil, em ordem decrescente, com a respectiva produção anual (t) e o número de unidades fabris. Pesquise por dados recentes, com 3 anos ou menos.
Votorantim: 25.161.477, 28 plantas
Intercement: 12.975.005, 16 plantas
JoãoSantos: 7.105.226; 10 plantas
Lafarge: 5.908.07; 9 plantas
Holcim: 4.442.130; 5 plantas
Ciplan: 2.724.375; 1 planta
Itambé: 1.789.509; 1 planta
Outros (estimado): 10.074.980; 15 plantas no total (1 Apodi, 5 Mizu, 1 Liz, 3 Tupi, 2 CSN, 1 Brennand, 1 SP Cim,1 Supremo)
Ano: 2013
Fonte: http://www.snic.org.br/numeros/numeros.asp?path=Producaoedespachoporgrupo.gif
5) O que é clínquer? Descreva sucintamente as quatro principais matérias-primas empregadas na sua produção.
Mistura de minerais de diferentes fases que se distinguem nas suas qualidades ópticas. Silicato tricálcico, Silicato dicálcico, Aluminato tricálcico, Ferro-aluminato tetracálcico.
6) Complete a tabela a seguir com as 3 empresas produtoras de cimento no Estado do Espírito Santo, em ordem decrescente, com a respectiva produção anual (t). Pesquise por dados recentes, com 3 anos ou menos.
João Santos(1.898), Mizu (), Holcim (4.630).
Ano: 2012
Fonte: http://www.snic.org.br/pdf/relatorio_anual_2012-13_web.pdf
7) Uma planta integrada de cimento deve ser localizada o mais próximo possível à jazida de calcário. Justifique fazendo uso da estequiometria.
8) Por que o processo via úmida foi substituído pelo processo via seca?
Nas fábricas de cimento existiam dois processos clássicos: o via úmida e o viaseca. A diferença é que no primeiro ocorria a adição de 40% água na mistura das matérias-primas britadas e devidamente dosadas. O processo via úmida foi totalmente substituído pelo processo via seca, cuja economia de combustível chega a 50%.
9) Expliqueo que é coprocessamento na indústria cimenteira e em que ele pode contribuir paraque o processo de produção se torne mais sustentável.
O coprocessamento em fornos de cimento se apresenta como uma alternativa de destruição ambientalmente adequada para umavariedade de resíduos, incluindo os sólidos urbanos. A tecnologia consiste na destruição térmica dos resíduos com a substituição parcial da matéria-prima e/ou do combustível. É opção segura para a destruição definitiva de resíduos industriais e passivos ambientais, como pneus, em fornos de cimento. Além dos benefícios ao meio ambiente, a atividade contribui para a economia de combustíveis fósseis não renováveis, gera empregos diretos e indiretos e é regulamentada pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (Conama) e pelas agências ambientais estaduais.
11) Explique a finalidade e as características do gesso empregado na produção de cimento.
O gesso tem como função básica controlar o tempo de pega, isto é, o início do endurecimento do clínquer moído quando esteé misturado com água. Caso não se adicionasse o gesso à moagem do clínquer, o cimento, quando entrasse em contato com a água, endureceria quase que instantaneamente, o que inviabilizaria seu uso nas obras.
12) Dê o nome dos constituintes do cimento, representados pelas siglas:
a) C2S:Silicato dicálcico (Belita)
b) C3S:Silicato tricálcico (Alita)
c) C3A:Aluminato tricálcico
d) C4AF:Ferro aluminato tetracálcico (Ferrita)
13) Quais são as principais adições usadas na produção de cimento Portland?
Oclínquer recebe adição de gesso para formar qualquer um dos diversos tipos de cimento portland. A adição de escória de alto forno, pozolona e calcário depende do tipo de cimento produzido.
14) Quais são os tipos de moinho usados na fabricação de cimento Portland?
Moinho vertical de rolos, Moinho de bola, Moinho de cimento.
15) O que significa cada um dos elementos da sigla CPII-E 40 RS?
Cimento Portland Composto, 40 (Classe de resistência) RS (Resistência ao ataque de sulfatos)
16) O que é um cimento Portland de alta resistência inicial?
Aglomerante hidráulico que atende as exigências de alta resistência inicial, obtido pela moagem de clínquer Portland, constituído em sua maior parte de silicatos de cálcio hidráulicos, ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio.
17) O que é um cimento Portland resistente aos sulfatos? Qual é a sua aplicabilidade?
É o cimento fabricado com adição de 20% de escória.
Construção civil: permite uma reduçãoacentuada no tempo necessário ao descimbramento em relação aos demais cimentos. As normas brasileiras recomendam que a retirada de escoramento ocorra após 14 dias. Quando da utilização do ARI os construtores executam o descimbramento em 3 dias obtendo, portanto, grande economia devido a rotatividade das formas além de reduzir o tempo de construção da obra;
Fabricação de blocos de concreto: a elevada resistência inicial possibilita liberar os blocos mais rapidamente para o transporte, diminuindo a quebra nomanuseio e reduzindo o estoque em cura;
Fabricação de artefatos de concreto: os artefatos de concreto exigem formas de aço de alto custo, quanto maior a rotatividade das formas menor o custo operacional;
Concreto protendido: possibilita a proteção em prazos mais curtos, liberando as peças protendidas e possibilitando imediata aplicação de cargas.
18) O que é um cimento Portland para Poços Petrolíferos? Quais são suas características indispensáveis?
Constitui um tipo de cimento Portland de aplicação bastante específica, qual seja a cimentação de poços petrolíferos. O consumo desse tipo de cimento é pouco expressivo quando comparado ao dos outros tipos de cimento normalizados no país. O cimento para poços petrolíferos (CPP) é regulamentado pela NBR 9831 e nasua composição não se observa outros componentes além do clínquer e do gesso para retardar o tempo de pega.
No processo de fabricação do cimento para poços petrolíferos são tomadas preocupações para garantir que o produto conserve as propriedades reológicas (plasticidade)necessárias nas condições de pressão e temperatura elevadas presentes em grandes profundidades.
19) Qual é o tipo de cimento Portland mais produzido no país? Qual é o que mais cresce em produção?
CPII
20) Em que difere em termos depreferência dos construtores o cimento CPII do CPIII? (Pesquise)
O CP II éaplicado em todas as fases da construção, disponível com três diferentes adições. O CP II - Z, com material pozolânico, serve para fossas sépticas, por exemplo. O CP II - E vem comescória de alto forno, ideal para estruturas que  possam ser atacadas por sulfatos. O CP II - F leva material carbonático, ótimo para pisos e tijolos de solo-cimento.Já o CP III éfeito de escória da indústria do aço, é menos poroso e mais durável. Pode ficar exposto a esgoto e chuva ácida. Usado nas fundações.
21) O que vem a ser a escória empregada na a produção do cimento de CPIII? Cite pelo menos duas de suas características.
As escórias de alto-forno são obtidas durante a produção de ferro-gusa nas indústrias siderúrgicase se assemelham aos grãos de areia. Antigamente, as escórias de alto-forno eram consideradas como um material sem maior utilidade, até ser descoberto que elas também tinham a propriedade de ligante hidráulico muito resistente, ou seja, que reagem em presença de água, desenvolvendo características aglomerantes de forma muito semelhante à do clínquer. Apresenta melhoria de algumas propriedades, como maior durabilidade e maior resistência final.
22) Quais são as possíveis adições feitasao clínquer para produzir cimento CPII? Explique o efeito da adição de dois desses compostos.
A possibilidade de adições de escória até 34%, juntamente com adições de filler calcário até 10% pode acarretar sensíveis alterações no comportamento físico-químico do cimento (comparando com Cimento Portland Comum) em função dos quantitativos estabelecidos por cada fabricante.
Os cimentos produzidos com teor de escória mais elevado apresentarão menor resistência inicial, mais baixo calor de hidratação, tempos deinício de pega mais prolongados, maior durabilidade em presença de meios agressivos.
23) Normalmente, nas fábricas que produzem o cimento CPII, o clínquer é moído juntamente com a escória, em um único moinho. Entretanto, numa determinada planta, a moagemé feita separadamente. Qual é a vantagem de se moer em separado?
Gerar maior interação entre o clinquer e a escória na fase posterior a moeção.
24) Cite uma vantagem e uma desvantagem do cimento polozânico.
Vantagem: Economia no processo de fabricação;
Desvantagem: Baixa resistência inicial (3 e 7 dias).
25) Cite 3 tipos de resfriamento que a escória da indústria siderúrgica pode receber? Cite uma aplicação para cada uma delas.
a) Resfriamento:Resfriamento lento ao ar.
Aplicação:pode ser usada como agregado graúdo na construção civil.
b) Resfriamento:Rápido em Água.
Aplicação:usada na fabricação do Cimento de Alto-Forno e, atualmente, nos cimentos Portland Comum e Portland Composto
c) Resfriamento:Resfriamento por vapores de água.
Aplicação:usado na construção civil como isolante acústico.
26) Por que a indústria do cimento é eletrointensiva? Como minimizar o consumo de energia?
27) Qual é a influência da cor na qualidade do cimento?
28) Dê o significado dosseguintes termos referentes à indústria cimenteira:
Breu: sólido escuro, inflamável, obtido a partir de secreções resinosas de várias plantas, , ou da destilação do alcatrão.
Gesso:É uma rocha sedimentar de estrutura cristalina tendo comoconstituinte principal o sulfato de cálcio hidratado com duas moléculas de água: CaSO4 . 2 H2O.
Caiação: Revestimento à base de cal.
Traço: Dosagem dos componentes para preparo do solo-cimento.
Argamassa: Mistura de areia, água e um ou mais aglutinantes.
Pasta: Mistura do cimento com a água.
Agregado: Material de enchimento.
Caulim: Minério composto de silicatos hidratados de alumínio, como a caulinita e a haloisita, e apresenta características especiais que permitem sua utilização na fabricação de papel, cerâmica, tintas, etc.
Filler: Matéria-prima utilizada na fabricação do cimento. Possuem ação predominantemente física. Devido ao seu tamanho e formato, conferem maior compacidade, melhor trabalhabilidade e menor tendência a fissuração em argamassas e concretos.
Pega: Inicio do endurecimento do clínquer moído, quando este estiver misturado com água.
Papel Kraft: Papel fabricado a partir de uma mistura de fibras de celulose curtas e longas, provenientes de polpas de madeiras macias.
Clínquer: Produto da calcinação de calcário e argila.
Sal de Candlot: Reação do aluminato de cálcio hidratado com o sulfato de cálcio formando sulfoaluminato conhecido por Sal de Candlot.
Sílex: Rocha sedimentar silicatada, constituída dequartzocriptocristalino, muito dura e comdensidadeelevada.
Cominuição: Fragmentação do minério.
Blaine: Ensaio que mede a superfície específica dos grãos de cimento, com resultado expresso em cm2/g.
Escória: Produto obtido pelaprodução de ferro-gusa nasindústrias siderúrgicas e se assemelham aos grãos de areia.
Calcita:Carbonato de cálcio trigonal, polimorfo da aragonita, maior constituinte dos calcários e mármores.
Concreto protendido: Pode ser definida como sendo o artifício de introduzir na estrutura, um estado prévio de tensões, através de uma compressão prévia na peça concretada.
Descimbramento: Operações de retirada dos moldes e dos escoramentos
Aglomerante: Material que tem a finalidade a aglutinação de outros materiais
Hidráulico: Cal hidráulica, silicato de cal empregado na composição das argamassas hidráulicas
Pozolona: Rochas sedimentares de natureza ácida, contendo um elevado teor desílicareactiva (SiO2), capaz de reagir com oóxido de cálcio(CaO), dando origem a silicatosamorfos de caráctercimentante.
 Dolomita: Mineral de carbonato de cálcio e magnésio CaMg(CO3)2, muito abundante na natureza na forma de rochas dolomíticas, utilizado como fonte de magnésio, sobretudo para a fabricação de materiais refratários.
29) Façaum diagrama de blocos do processo de produção de cimento Portland que contemple exatamente as seguintes palavras: Gesso, Escória, Minério de ferro, Farinha, Forno rotativo, Moinho de bolas, Britador, Calcário, Argila, Areia, Silo de clínquer, Carvão vegetal, Gás, carbônico, Expedição