Fabricação de Cimento Portland

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1) Cite as principais matérias-primas necessárias para fabricação do cimento Portland?
“O cimento possui vários produtos em sua composição, destacando o calcário”, “a principal matéria-prima”, a qual tem o mineral calcita ou carbonato de cálcio, CaCO3, em sua composição, e outros materiais tais como argilas, sílica e ferro, em proporções variadas.
2) Explique como é produzido o clínquer.
O primeiro passo é extrair e "refinar" essas matérias-primas. As rochas calcárias passam por um processo de britagem e trituração após serem extraídas, até que seja obtido um pó fino. Em seguida, é realizada uma mistura homogênea, com todas as matérias-primas necessárias. Essa mistura também se refere a um pó fino e é chamada de "farinha" ou "cru". Esse material é, então, introduzido em um forno rotativo onde é aquecido até uma temperatura de 1450 °C, momento em que ocorre a clinquerização.
3) Diferencie processo seco de processo úmido na fabricação do cimento.
No processo úmido a mistura é moída com a adição de aproximadamente 40% de água, entra no forno rotativo sob a forma de uma pasta de lama. No processo seco a mistura é moída totalmente seca e alimenta o forno em forma de pó. Para secar a mistura no moinho aproveita-se os gases quentes do forno ou de gerador de calor.
 O processo úmido foi o originalmente utilizado para o inicio de fabricação industrial de cimento e é caracterizado pela simplicidade da instalação e da operação dos moinhos e fornos. Além disso consegue-se uma excelente mistura e produz muito pouca sujeira necessitando de sistemas bem primitivos de despoeiramento.
 O processo seco tem a vantagem determinante de economizar combustível já que não tem água para evaporar no forno. Comparativamente, um forno de via úmida consome cerca de 1250 kcal por kg de clinquer contra 750 kcal de um forno por via seca.
 O forno de um processo por via seca é mais curto que um forno por via úmida, porém suas instalações de moagem e do forno são muito mais complexas. A homogeneização é mais difícil e as instalações requerem equipamento de despoeiramento muito mais complexos.
4) Qual é a composição básica do cimento e como estes constituintes interferem na sua qualidade?
O clinquer de cimento Portland é constituído pela mistura e moagem da matéria-prima (calcários, margas e brita de rochas).
· Óxido de cálcio (CaO) - 60 a 70%
· Sílica (SiO2) - 20 a 25%
· Alumina (Al2O3) - 2 a 9%
· Óxido de ferro III (Fe2O3) - 1 a 6%
· Óxido de magnésio (MgO) - 0 a 2%
Os concretos atuais são mais do que uma simples mistura de cimento, água e agregados. Normalmente contêm adições minerais e aditivos químicos que conferem propriedades especiais, ou ainda, corrigem certas defi ciências do cimento usado. O desenvolvimento de novos concretos não resulta necessariamente no aumento da disponibilidade de novos tipos de cimento, mas necessita que a qualidade deste seja reprodutível, atendendo a especifi cações muito mais severas.
Então é possível constatar que as características do cimento influenciam diretamente as propriedades dos concretos, podendo ser observados comportamentos diferenciados para misturas produzidas com cimentos distintos.
6) Quais são os principais aditivos do cimento e como eles alteram as propriedades do produto final?
Incorporadores de ar
Reduzem a tensão superficial da água e incorporam ou adicionam ar ao concreto, tornando-o mais coesivos e untuosos. Também aumentam as resistências mecânicas, diminuem a segregação, melhoram o acabamento das faces nas desenformas e deixam as arestas das peças mais bem acabadas.
Plastificantes ou redutores de água
São moléculas com extremidades laterais com cargas negativas. Um dos lados adere aos grãos de cimento (superfície positiva) e outro (carga negativa) fica exposto.
A repulsão eletrostática entre as cargas negativas afasta os grãos de cimento cobertos pelo aditivo facilitando a trabalhabilidade.
Têm como função plastificar o concreto aumentando o slump sem adição de água; ou reduzir a água mantendo o slump com consequente aumento de resistência inicial e final, sem alteração do tempo de pega.
Superplastificantes
Os superplastificantes têm função similar a dos plastificantes. No entanto, os mesmos efeitos podem ser adquiridos com menores dosagens, pois além de criar repulsão eletrostática entre os grãos de cimento, afastam as partículas por repulsão estérica. Hoje já existem superplastificantes à base de nanosílica, que além de propiciar benefícios ao concreto no estado fresco, deixam sua marca no concreto endurecido, propiciando maior durabilidade.
Modificadores de pega
Os aditivos modificadores de tempo de pega podem acelerar ou retardar o processo. Vejamos:
Aceleradores de pega: Facilitam a dissolução da cal e da sílica, além da alumina. Aceleram fortemente as reações iniciais de hidratação e endurecimento, especialmente do C3S. Sua composição química e finura do cimento afetam a velocidade de aceleração.
Tem como função acelerar a pega do concreto ou argamassa, com aumento reativo da resistência inicial (podendo diminuir ao final se dosados em excesso) para serviços de concretagens, reparos estruturais, apoios de máquinas e outros.
Permitem, ainda, a moldagem do concreto em temperaturas mais baixas, reduzindo o tempo de acabamento dos projetos.
Retardadores de pega: retardam a osmose da água nos grãos de cimento, agindo por defloculação e adsorção. Trazem flexibilidade no tempo de pega do concreto, aumentando o tempo de trabalhabilidade e acabamento da mistura.
Tem como função facilitar sua aplicação em longas distâncias. Trazem flexibilidade no tempo de pega do concreto, aumentando o tempo de trabalhabilidade e acabamento, sendo adequados para aplicações mais complexas em condições de climas quentes.
Modificador de viscosidade
Buscam aglutinar o concreto, aumentando sua coesão e não deixando ocorrer segregação, sem mudar a plasticidade e o tempo de pega, possibilitando também seu bombeamento.
Aditivos para concreto usinado
No decorrer do tempo foram desenvolvidos diversos princípios químicos para melhorar as propriedades do concreto.
Para o concreto usinado, na década de 1930, desenvolveram-se os aditivos incorporadores de ar, que ajudavam na trabalhabilidade e redução da relação água-cimento. Na mesma época, surgiram os aditivos à base de lignosulfonato, com ótima relação custo-benefício, mas não recomendável para concretos de alto desempenho.
O lignosulfonato é conhecido como um aditivo plastificante de primeira geração. E, em alguns casos, também como superplastificantes.