cimentos especiais

5/11/2018 Cimentos especiais - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/cimentos-especiais 1/23

Química Tecnológica

2ENN1 – 2011Profª: Rita CavalcanteGrupo: Edgar Antônio

Hanna CorrêaJailson TrindadeLucivaldo Chaves



Os cimentos Portlands não satisfazem a todas asnecessidades da indústria de concreto; por issotêm sido procurados cimentos especiais paraatender a certas necessidades.

Comparado ao cimento Portland, seu volume épequeno e o preço geralmente mais elevado,mas devidos suas características singulares, oscimentos especiais merecem ser mais bemconhecido pelo engenheiro estrutural.

Em relação a composição os silicatos de cálcio

hidráulicos, C3S e βC2S, continuam sendo osconstituintes cimentantes básicos, apenas asfases aluminato e ferrita são adequadamentealteradas para obter as propriedades desejadas.



I. Cimentos Expansivos

II. Cimentos para poços de petróleo (cimentos

para cimentação);

III. Cimentos de aluminato de cálcio;

IV. Cimentos brancos;

V. Cimentos coloridos;



Com ele é praticamente possível impedir oaparecimento de trincas de retração emdeterminadas obras.

Com pequena dilatação tem sido empregado emparticular para enchimento de vários pisos, comotambém em placas de pavimentos.

Com injeção sua aplicação principal esta noenchimento de bainhas de concreto protendido.

Quimicamente falando são cimentos hidráulicosque, ao contrario do cimento Portland, seexpandem durante os períodos iniciais dehidratação, após a pega.



No caso de cimentos Portland pozolânico e Portland com escória de alto-fornoa redução do hidróxido de cálcio na pasta endurecida de cimento, que se devetanto ao efeito de diluição quanto à reação pozolânica, é uma das razoes pelaqual esse concreto, feito a partir de tais cimentos, tende a apresentarresistência superior aos ambientes sulfatados e ácidos.

Inicialmente, com a cura, o teor de hidrogênio de cálcio do cimento aumentadevido à hidratação do cimento Portland presente; entretanto,posteriormente, ele começa a diminuir com o progresso da relação pozolânica.

Dependendo das condições de cura, cimentos Portland de alto-forno com 60%ou mais de escoria podem ter teores tão baixos quanto a 2 a 3% de hidróxidode cálcio porque o teor de pozolana esta geralmente limitada ao intervalo de

20 a 40%.



Grandes expansões ocorridas em uma pasta decimento sem confinamento podem causarfissuração; porém, se a expansão é corretamente

restringida, sua magnitude será reduzida edesenvolvida uma protensão ou auto tensão. Quando a magnitude da expansão é pequena de

modo que a protensão desenvolvida no concretoé da ordem de 0,2 a 0,7 Mpa que é usualmenteadequada para compensar à retenção devida aretração por secagem, o cimento é conhecidocomo cimento de retração compensada.

Cimentos desse tipo provaram que são muitouteis na produção de pavimentos e lajes livresde fissuras.

Quando a magnitude da expansão é suficientepara produzir níveis de protensão da ordem de7Mpa, o cimento é denominado auto-tensionantee pode ser usado para a produção de elementosde concreto quimicamente protendidos.



. Desenvolvidos originalmente por AlexanderKlein da Universidade da Califórnia nos anos 60,o clínquer do tipo sulfoaluminato (que é

comumente utilizado na pratica nos EUA) é umclínquer de cimento Portland modificadocontendo quantidades significativas de C4A3S eCS além dos compostos cimentantes (C3S, C2S e

C4AF). O cimento produzido pela moagem deste

clínquer é denominado cimento expansivo TipoK.

Para atingir um melhor controle da expansãopotencial em indústrias de cimentos expansivosindustriais, é comum misturar uma proporçãoadequada do clínquer sulfoaluminato com oclínquer normal do cimento Portland.



Segundo Mehta, Monteiro “As pozolanas e as escorias são

geralmente muito eficientes em reduzir a expansão associadaà reação álcali-agregado. A terra de Santorim da Grécia foiusada para os dados do ensaio mostrados em (a); uma escoriagranulada de alto-forno dos EUA foi usada nos dados do ensaiomostrados em (b). Uma vez que foram empregados métodosde ensaios diferentes, os dados nas duas figuras não são

diretamente comparáveis; entretanto, a tendência é similarem ambos os casos”.



Tipo Reação

(Tipo K) C4A3S + 8CS + 6CH + H 3 C6AS3H32 (Tipo M) CA + 3CS + 2CH + H C6AS3H32 (Tipo S) C3A + 3CS + H C6AS3H32

Os cimentos diferem do cimento Tipo K e entresi com respeito à fonte de íons aluminato para a

formação da etringita.O cimento expansivo Tipo M é uma mistura de

cimento Portland, cimento de aluminato decálcio (com CA como principal componente) e

sulfato de cálcio.O cimento expansivo Tipo S é composto de

cimento Portland com alto teor de C3A(aproximadamente 20% de C3A) e grandesquantidades de sulfato de cálcio.



Comparado aos cimentos Portland, os cimentosexpansivos que formam etringita são de pegarápida e tendem a sofrer perdas rápidas deabatimento. Entretanto, eles apresentam

excelente trabalhabilidade. Estas propriedades podem ser previstas pelas

grandes quantidades de etringita formada e pelacaracterística de absorção de água da etringita.

Cimentos de retração-compensada do Tipo Kfabricados a partir da mistura de cimentoPortland ASTM Tipo II ou Tipo V apresentam umaexcelente resistência ao ataque por sulfatosporque possuem pequena quantidade de alumina

reativa ou de monossulfato após a hidratação.Os produtos de cimento dos Tipos M ou Sgeralmente contem uma quantidade significativade compostos vulneráveis ao ataque por sulfatose por esse motivo não são reconhecidos para uso

em ambientes sulfatados.



Com ele é praticamente possível impedir oaparecimento de trincas de retração emdeterminadas obras.

Com pequena dilatação tem sido empregado emparticular para enchimento de vários pisos, comotambém em placas de pavimentos.

Com injeção sua aplicação principal esta noenchimento de bainhas de concreto protendido.

Quimicamente falando são cimentos hidráulicosque, ao contrario do cimento Portland, seexpandem durante os períodos iniciais dehidratação, após a pega.



Cimentos para cimentação de poços de petróleo nãosão empregados na produção de concretoestrutural.

Uma vez que um poço de petróleo (ou poço de gás)

tenha sido perfurado ate a profundidade desejada àcimentação de uma camisa de aço na formaçãorochosa oferece o meio mais econômico de alcançaros seguintes propósitos:

Prevenir migrações indesejadas de fluidos de uma

formação para outra; Prevenir a poluição de valiosas zonas de petróleo; Proteger o revestimento de pressões externas que

podem ser capazes de desmoroná-lo; Proteger a camisa de possíveis danos causados por

aguas e gases corrosivos;



Com a finalidade de cimentar um revestimento,uma argamassa de elevada relação água/cimento oulama de cimento é bombeada a profundidades que,em algumas ocasiões, podem estar abaixo de 6100m e onde a mistura pode estar exposta atemperaturas acima de 204 oC e as pressões acimade 140 Mpa.

O ideal é que a mistura permaneça suficientemente

fluida dentro das condições de serviço durante asvarias horas necessárias ao seu bombeamento naposição desejada e então endurecer rapidamente.

Os cimentos para poços de petróleo são cimentosPortland modificados formulados para atender

esta necessidade. Nove classes de cimentos para poços de petróleo,

aplicáveis em diferentes profundidades de poço, sãoabrangidas pelo API (Instituto Americano dePetróleo) Norma 10ª36.



A descoberta de que o tempo de espessamento da lamade cimento a altas temperatura pode ser aumentadoreduzindo-se o teor de C3A e a finura do cimentoPortland comum (empregando-se cimentos de grãos

graúdos) levou ao desenvolvimento inicial dos cimentosde poços de petróleo.

Mais tarde, foi observado que para aplicações acima de82 oC, o cimento deveria ser ainda mais retardado pelaadição de lignossulfonatos, produtos de celulose, ou sais

de ácidos contendo um ou mais grupos de hidroxila. Posteriormente, também foi descoberto que no caso de

temperaturas de poços de petróleo acima de 110 oC arelação CaO/SiO2 do produto de hidratação do cimentodeveria ser diminuída para menos do que 1,3 pela

adição de pó de sílica a fim de se alcançar altaresistência após endurecimento.

Estas descobertas tornaram-se a base para odesenvolvimento de números aditivos de cimento paraaplicação na indústria de cimento para poços de

petróleo.



A indústria de petróleo geralmente preferecimentos Portland básicos de baixo teor de C3A, egrãos graúdos (API Classes G e H), aos quais um oumais aditivos do tipo listado abaixo são

adicionados no canteiro:a) Retardadores: para aumentar o tempo de pega

no cimento e possibilitar tempo para olançamento da lama;

b) Aceleradores: para reduzir o tempo de pega do

cimento e de desenvolvimento da resistênciainicial quando necessário (em zonas decongelamento permanente);

c) Adições leves ou pesadas: para reduzir ouaumentar o peso da coluna de lama de cimento

quando necessário;d) Redutores de atrito: para permitir o lançamentoda lama com menos pressão de atrito (de 2 a 3%de argila bentolítica é comumente usada paraeste objetivo)



e) Aditivos de baixa perda de água: para reter aagua da lama quando passa por zonaspermeáveis (aditivos de látex).

f) Redutores de regressão da resistência: parareduzir a relação CaO/SiO2 do produto dehidratação a temperaturas acima de 110 oC(tais como, pó de sílica ou pozolanas).

Uma vez que os retardadores orgânicos sãoinstáveis a altas temperaturas, o cimentoClasse J da APJ36 representa umdesenvolvimento relativamente recente nocampo dos cimentos Portland modificados,que podem ser usados para cimentação derevestimentos a temperaturas acima de 150oC sem adição de um retardador.



Geralmente é utilizado em concretos sujeitos aaltas temperaturas (até 1.400 oC). Alcançaresistência após 24 horas, superior ouequivalente à do cimento Portland na idade de28 dias, e possui alta resistência aos sulfatos.

Comparado ao cimento Portland, o cimento dealuminato de cálcio (CAC) possui muitaspropriedades singulares, como altas resistênciasnas primeiras idades, endurecimento mesmo sobcondições de baixas temperaturas, e

durabilidade superior ao ataque por sulfato. Atualmente, na maioria dos países, o CAC é

usado principalmente para executarrevestimentos refratários moldados em fornos dealtas temperaturas.



O cimento de aluminato de cálcio é o produto obtido pelamoagem de clínquer de aluminato de cálcio;

O clínquer é um produto parcialmente ou completamentefundido, consistindo de aluminatos de cálcio hidráulicos.Portanto, ao contrario dos cimentos Portland e Portland

modificado, nos quais o C3S e o C2S são os princípios compostoscimentantes, no CAC o aluminato monocálcico (abreviado comoCA) é o principal constituinte cimentante, com C12A7, C2AS, βC2SE F55 como constituintes menores.

Tipicamente, a análise química do CAC comum corresponde aaproximadamente 40% de Al2O3 e alguns cimentos contem teores

ainda maiores de alumina (50 a 80%); por isso, o cimento étambém denominado cimento com alto teor de alumina (HAC). A bauxita, um mineral aluminoso hidratado, é a fonte de

alumina comumente empregada como matéria-prima nafabricação do CAC.

A maioria dos minérios de bauxita contem uma quantidade

considerável de ferro como impureza, responsável por 10 a 17%de ferro (expresso como Fe2O3) usualmente usado com CACcomum.

Esta é a razão, porque ao contrario do clínquer de cimentoPortland, o clínquer de CAC contendo um alto teor de Ferro,produzidos em fornos especialmente projetados, funde

completamente.



O principal componente do cimento é o CA, queusualmente totaliza 50 a 60% em massa. Emboraprodutos de CAC possuam tempo de pegacomparável ao cimento Portland comum, a taxa de

resistência nas primeiras idades é bastanteelevada, principalmente devido à alta reatividadedo CA.

Em 24 horas de hidratação, a resistência doconcreto de CAC normalmente curado pode atingirvalores iguais ou maiores do que a resistência aos 7dias do cimento Portland comum.

Além disso, a característica de ganho deresistência em condições de cura abaixo de zero émuito melhor do que em cimentos Portland; logo, omaterial é bastante interessante para aplicações

em climas frios. Deve-se observar que a taxa de liberação de calor

do CAC recentemente hidratado pode ser tãoelevada quanto 9 cal/g por hora, que éaproximadamente três vezes maior do que a taxa

para cimento Portland de alta resistência inicial.



(a) Evolução do desenvolvimento de resistência para vários cimentos à temperaturanormal; (b) efeito de baixas temperaturas de cura sobre a resistência de concretosde cimentos aluminosos [De A.M. Neville, em “Progress in Concrete Technology ed.V. M. Malhotra, CANMET, Ottawa, 1980, 1980, pp. 293-331.”]

Segundo Mehta, Monteiro “Cimentos de aluminato de cálcio ou aluminosossão capazes de desenvolver resistências muito elevadas em períodos detempo relativamente curtos. Ao contrário dos cimentos Portlands estescimentos podem desenvolver elevadas resistências mesmo a temperaturasabaixo das normas”.



São pigmentos inorgânicos brancos ou coloridosintroduzidos na hora da mistura dão a cor desejadasem afetar a resistência mecânica.

Comumente aplicados na fabricação de argamassasbrancas ou coloridas utilizadas em placas, painéis,pisos, pavimentos, telhas, etc.

O cimento branco é produzido pela pulverização deum clinquer de cimento Portland Branco, e a corcinza advém da presença de ferro. A ideia surgetentando diminuir o teor de ferro do clinquer para

produzir cimentos de cores claras. Quando a quantidade total de ferro no clinquer

corresponde a menos de 0,5% de Fe2O3, e o ferro émantido no estado reduzindo a Fe2+, o clinquergeralmente é branco.



Estas condições são alcançadas devido o uso:

a) de argilas e rochas carbonatadas sem ferro,como matéria- prima

b) moinhos especiais de bolas comrevestimentos e bolas de cerâmica paratriturar a mistura da matéria-prima e um

combustível limpo, como óleo ou gás.Consequentemente, cimentos brancos são

aproximadamente três vezes mais caros do queos cimentos Portlands normais encontrados no

mercado.



Geralmente se origina da adição de pigmento ao cimentobranco, porém alguns são produzidos a partir declínqueres que possuam cores correspondentes.

Como por exemplo um cimento de cor quente(comercializado no EUA), que é produzido a partir de umclinquer de farinha de cimento Portland contendo um teorde ferro maior do que o normal (aproximadamente 5% deFe2O3) e processado sob condições redutoras.

Cimentos nas cores: vermelho, amarelo, marrom ou pretopodem ser produzidos pela moagem conjunta de 5 a 10%em massa de pigmentos de óxido de ferro da corcorrespondente com o clinquer branco.

As cores verde e azul no cimento podem ser conseguidasusando-se óxido de cromo e azul de cobalto,respectivamente.

cimentos especiais

Documents