Título: ESTUDO PARA IDENTIFICAÇÃO DO NÍVEL DE HIDRATAÇÃO DO CLÍNQUER AO LONGO DO TEMPO E OS IMPACTOS CAUSADOS EM SUA REATIVIDADE
Título alternativo: AN EXPERIMENTAL STUDY TO IDENTIFY THE LEVEL OF CLINKER HYDRATION THROUGH TIME AND THE IMPACTS ON ITS REACTIVITY
Autoria de: Maria Eduarda Resende Luiz
Orientação de: Rafael Farinassi Mendes
Coorientação de: Ana Lívia Caneschi
Presidente da banca: Rafael Farinassi Mendes
Primeiro membro da banca: Tiago José Pires de Oliveira
Segundo membro da banca: Ana Lívia Caneschi
Terceiro membro da banca: Queilla Santos Viana
Palavras-chaves: clínquer, hidratação do clínquer, portlandita, reatividade, cimento
Data da defesa: 12/01/2022
Semestre letivo da defesa: 2021-2
Data da versão final: 13/01/2022
Data da publicação: 13/01/2022
Referência: Luiz, M. E. R. ESTUDO PARA IDENTIFICAÇÃO DO NÍVEL DE HIDRATAÇÃO DO CLÍNQUER AO LONGO DO TEMPO E OS IMPACTOS CAUSADOS EM SUA REATIVIDADE. 2022. 74 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.
Resumo: O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados no mundo, sendo o tipo mais comum conhecido como cimento Portland. O processo de fabricação do cimento envolve complexas etapas, das quais destaca-se a clinquerização e o posterior armazenamento do produto obtido, o clínquer. Seus componentes mineralógicos ou hidráulicos, como os silicatos e aluminatos, são responsáveis pela resistência do cimento, uns a curto e outros a longo prazo. Existem situações de necessidade em que o clínquer produzido precisa ser armazenado fora dos silos antes da fabricação do cimento, sofrendo ação de intempéries, que o hidratam precocemente. Esse processo pode ocasionar a perda de reatividade do mesmo e queda nas resistências mecânicas do cimento, o que reflete em sua performance. Dessa forma, o presente trabalho objetivou simular em laboratório o processo de hidratação do clínquer ao longo do tempo para a análise dos impactos gerados na reatividade desse material, bem como nas suas características químicas e morfológicas. Para simular a hidratação do clínquer em laboratório, o material foi colocado em contato com uma quantidade predeterminada de água, e as amostras foram analisadas diariamente. Foram realizados ensaios de fluorescência de raios-X e difração de raios-X, e a partir desses dados verificou-se que a frequência de análises previamente determinada (após 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 dias de hidratação) deveria ser aumentada para melhor identificar o efeito das primeiras horas do contato do clínquer com a umidade. Então, os mesmos ensaios foram realizados com as amostras hidratadas nos tempos de 1, 2, 3, 4, 5 ,6, 12 e 16 horas. A partir disso, com base nos resultados de hidratação do clínquer em dias e em horas, foram escolhidos os tempos para seguir com os ensaios de microscopia, finura, resistência do cimento composto por esse clínquer hidratado, bem como calorimetria desse mesmo cimento. Com os dados coletados, foi possível identificar, além do aumento do óxido de cálcio livre como indicador de hidratação do clínquer, o aumento do cristal portlandita, formado após o contato dos cristais de alita com a água. Também foi comprovada a perda de reatividade do clínquer hidratado através da microscopia realizada, bem como por meio da queda de resistência à compressão a 1 dia do cimento CPVARI preparado com esse clínquer em laboratório, que decaiu quase 5 MPa no sétimo dia de hidratação em relação ao não hidratado. Por fim, a perda de reatividade foi comprovada também através do ensaio de calorimetria do cimento CPVARI preparado com esse clínquer, a qual indicou perda do calor de hidratação liberado na reação. Com base nesse trabalho e em anteriores já feitos na fábrica, acredita-se que um nível de hidratação crítico é quando a portlandita alcança valores maiores do que 1, que nesse caso foi em 12 horas de hidratação. O estudo demonstrou a importância de analisar o clínquer na indústria antes da sua utilização na fabricação do cimento, uma vez que uma hidratação precoce desse clínquer durante seu processo de estocagem pode impactar diretamente na performance do cimento produzido.
Abstract: The cement is one of the most worldwide used construction materials, and the most common type is the Portland cement. Its manufacturing process involves complex steps, among which we can highlight clinker production and storage. Its mineralogical and hydraulic components, such as silicates and aluminates, are responsible for the cement strength, some at short time and others at long time. There are situations in which it is necessary that the clinker is storaged out of the proper silos before cement production, being exposed to weather conditions, which can cause premature hydration. This process can cause the loss of its reactivity and reduction of the cement compression strengths, which will reflect on its performance. This way, this current study aimed to simulate in lab the process of clinker hydration through time to analyze the impacts caused in its reactivity, as well as in its chemical and morphological characteristics. To simulate the clinker hydration in lab, the material was put in contact with a predetermined amount of water, and the samples were analyzed in a daily basis. X-Ray fluorescence and X-ray diffraction tests were performed with the clinker hydrated samples and it was noticed that the previously determined frequency of analyzes (1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 days after hydration) should be increased to better identify the effect during the first hours of the hydration. Therefore, the same analyses were performed with samples hydrated at the times of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 and 16 hours. Based on the results of clinker hydration in days and in hours, it was chosen the ages to follow with the analyses of microscopy, fineness, compressive strength with the cement composed with the clinker hydrated, also the calorimetry of the same cement. From all the results obtained, it was possible to identify that, beyond the increasing of the free lime as an indicator of clinker hydration, it also was noticed an increase in the portlandite crystal, formed after the contact of the alite crystals with water. It was also proved the reactivity loss of the clinker hydration through microscopy, as well as the loss of compressive strength at 1 day of CPVARI prepared with this clinker in lab, which decreased almost 5,0 MPa at the 7th day of hydration, when compared with the non-hydrated clinker. At last, it was also noticed the loss of reactivity through calorimetry analyses of the same cement, which indicated a reduction of the hydration heat released during the reaction. Based on this and previous studies performed at the plant, it??s believed that a critical level of clinker hydration occurs when the portlandite crystal reaches higher values than 1, which happened, in this study, after 12 hour of hydration. This study showed the importance of analyzing the clinker in the industry before its consumption for cement manufacture, since a premature hydration of this material during its storage process can directly impact the performance of the produced cement.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20212201711017
URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/54503
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Maria Eduarda Resende Luiz e Universidade Federal de Lavras
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