Cinética da hidratação do aluminato tricálcico cúbico e ortorrômbico na primeira hora : estudo com fases cristalinas sintéticas e extraídas do clínquer Portland

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Girotto, Lucas Serrano
• Orientador(a): Kirchheim, Ana Paula
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Aluminato de cálcio; Cimento portland; Dissolução
• Palavras-chave em Inglês: Cubic C3A; Orthorhombic C3A; Ettringite; Selective dissolution
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/205352

Durante o processo de produção do clínquer Portland ocorrem fusões parciais da matéria prima e nódulos de clínquer de cimento Portland são produzidos. As características físico-químicas destes nódulos influenciam diretamente a cinética de hidratação do cimento, sendo a fase cristalina do aluminato tricálcico (C3A) uma das principais responsáveis pelas reações iniciais de hidratação. O C3A puro tem sua estrutura cristalina cúbica. A presença de elementos menores, principalmente o Na+, K+, Mg2+, Fe3+ e Si4+, derivado das matérias primas e/ou combustíveis, durante a clinquerização podem modificar a estrutura cristalina do C3A, em substituição aos íons Ca2+. Quando há incorporação destes íons em teores suficientes na estrutura cristalina do C3A, esta pode ser modificada de cúbica para ortorrômbica, sendo os compostos Na-C3A e K-C3A as principais e mais comumente fases polimórficas encontradas nas composições de clínqueres comerciais. A reação do C3A com a água é quase instantânea, com grande liberação de calor, caracterizando um processo exotérmico. O processo de liberação de calor é controlado com adição de uma fonte de sulfato de cálcio ao material, tendo como produto formado pela hidratação na reação com C3A, as fases trissulfoaluminato de cálcio hidratado (AFt ou etringita) e monossulfoaluminato de cálcio (AFm). Estudos apresentam resultados contraditórios quanto à influência dos tipos de estrutura cristalina do C3A durante o processo de hidratação, mediante o sistema C3A-Ca∙SO4-H2O. A influência de cada uma dessas estruturas é preferencialmente estudada de forma isolada, sendo estas produzidas sinteticamente, o que gera questionamentos quanto à validade destes resultados quando comparados à hidratação do cimento Portland, visto que as fases sintéticas produzidas em laboratório, diferentemente das encontrados no cimento, são puras. Apesar de todo conhecimento acumulado, ainda existem lacunas importantes a serem preenchidas quanto à hidratação das fases C3A na ausência ou na presença de sulfato de cálcio. Esta pesquisa visa utilizar fases de C3A sintéticas produzidas em laboratório e extraídas de clínqueres Portland (com diferentes teores de C3A cúbico e ortorrômbico) através da técnica de dissolução seletiva (DS), no estudo da hidratação na ausência e na presença de gipsita (CaSO4∙2H2O) e anidrita (CaSO4). Foram testados dois métodos de DS, sendo um deles adaptado após os resultados preliminares. A validação dos resultados exigiu uma gama de técnicas as quais, em associação, permitiram o avanço na pesquisa, tendo sido utilizada a Difração de Raios X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX) e espectroscopia RAMAN para tal objetivo. Os resultados indicaram a completa extração das fases aluminatos das amostras de clínquer Portland analisadas mediante modificação do processo com solução de ácido maleico/metanol (AMM). Os estudos de hidratação comprovaram uma maior reatividade do C3A cúbico na ausência de uma fonte de sulfato de cálcio, e na presença, a maior reatividade para C3A ortorrômbico até a primeira hora de hidratação, sendo que para as amostras sintéticas a presença da anidrita teve maior influência na reação de hidratação. Os resultados evidenciaram a eficiência das análises com uso de fases sintéticas, no entanto os dados experimentais comprovaram que as fases C3A extraídas apresentam maior reatividade, quando comparadas a fases sintéticas em condições similares. Entretanto, algumas fases do clínquer que não foram possíveis de ser extraídas, como periclásio e ferroaluminato, podem ter influenciado os resultados, o que indica o necessário aprimoramento da técnica de DS ou utilização de clínquer branco para esse método modificado.