Avaliação físico química de cimentos tipo Portland produzidos no Brasil, através da técnica de fluorescência de raios-x e resistência mecânica
| dc.contributor.advisor | Oliveira Júnior, José Martins de | |
| dc.contributor.author | Menna Junior, Dawilson | |
| dc.date.accessioned | 2023-05-09T20:55:56Z | |
| dc.date.available | 2023-05-09T20:55:56Z | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.description.abstract | Introdução: O cimento Portland é um ligante que, uma vez em contato com a água, tem a propriedade de endurecer com o tempo e adquirir resistência próxima a de pedra natural. O cimento Portland é o componente básico do concreto, o segundo material mais utilizado pelo homem, sendo superado apenas pela água. No Brasil, a primeira tentativa de se produzir cimento Portland ocorreu em 1888, no estado de São Paulo. A maioria dos tipos de cimento Portland disponíveis no mercado são destinados a utilizações gerais. Alguns, contudo, possuem certas características e propriedades que os tornam mais adequados para utilizações específicas, permitindo a obtenção de concreto ou argamassa com a resistência e durabilidade desejadas. A espectroscopia de fluorescência de raios-X é uma técnica estabelecida e utilizada em fábricas de cimento no mundo todo. A técnica é adequada para o controle de qualidade durante todo o processo de produção do cimento. A técnica de fluorescência de raios-X por dispersão em energia (EDXRF) é uma das técnicas empregadas rotineiramente na triagem e no controle de qualidade do cimento, usada para garantir a composição adequada das matérias-primas empregadas no processo de fabricação do cimento. Objetivos: Neste trabalho fizemos um estudo comparativo dos constituintes elementares presentes nos cimentos Portland compostos, tipo CPII, produzidos e comercializados no Brasil, via análise de fluorescência de raios-X e comparou-se estas com a resistência mecânica à compressão de corpos de prova de argamassa. Métodos: Identificou-se alguns elementos químicos das amostras de cimento Portland CP-II através de EDXRF. Foi elaborada argamassa com cimento, água e areia para cada amostra de cimento analisada e corpos de prova foram confeccionados para avaliação da resistência mecânica dos cimentos. Os corpos foram rompidos após os seguintes tempos de cura: 1, 3, 7, 28 e 91 dias. Resultados e Discussão: Os principais elementos, devidamente identificados e quantificados nas amostras de cimento analisadas foram: Al, Ca, Cl, Fe, K, Si, S, Ti, Cr, Mn, Zn e Sr. A associação destes elementos com o oxigênio forma os corpos binários chamados de componentes. Os principais componentes do cimento são a cal (CaO), a sílica (SiO2), a alumina (Al2O3), o óxido de ferro (Fe2O3), o óxido de magnésio (MgO), os álcalis (Na2O e K2O) e os sulfatos (SO3). Os óxidos de TiO2, Mn2O3 e P2O5 são encontrados em pequenas quantidades e, geralmente, não são determinados separadamente. O óxido férrico (Fe2O3) reage com óxido de alumínio (Al2O3) e cal (CaO) para formar o aluminato tetracálcico ferrita (C4AF ou ferrita Ca4Al2Fe2O10). O óxido de alumínio restante reage com cal para formar os aluminatos tricálcicos (C3A ou Ca3Al2O6). A cal reage com o dióxido de silício (SiO2) de modo a formar duas fases de silicatos de cálcio, o silicato dicálcico (belita, C2S ou Ca2SiO4) e o silicato tricálcico (alita, C3S ou Ca3SiO5). Os componentes C3S, C2S, C3A e C4AF foram calculados via fórmula de Bogue, para as diferentes amostras de cimento usadas neste trabalho. Os resultados obtidos dos testes de resistência mecânica foram correlacionados com os componentes encontrados nas diferentes marcas de cimento analisadas. Conclusões: Foi possível utilizar a técnica EDXRF para análise do cimento Portland, identificando Al, Ca, Cl, Fe, K, Si, S, Ti, Mn, Zn e Sr. Foi possível medir a resistência à compressão das amostras de cimento e correlacioná-la à composição química determinada. | por |
| dc.description.abstract | Introduction: The Portland cement is a binder which, once in contact with water, has the property to harden with time and acquire a strength close to that of natural stone. Portland cement is the basic component of concrete, the second material most used by man, only surpassed by water. In Brazil, the first attempt to produce Portland cement occurred in 1888, in São Paulo state. Most types of Portland cement available on the market today are intended for general uses. Some, however, possess certain characteristics and properties that make them more suitable for specific uses, allowing obtaining a concrete or mortar with the desired strength and durability. X-ray fluorescence spectroscopy is an established technique used in cement plants worldwide. The technique is suitable for quality control all through the cement production process. Energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) spectrometry is a routinely employed screening and quality control tool used to ensure the right composition of incoming feedstocks, adding gypsum, raw meal mixture balances throughout the manufacturing process. Objectives: In the research effort described herein, a comparative study of the elemental constituents present in Portland cements produced in Brazil was carried out via X-ray fluorescence analyses and compared these with the mechanical resistance to compression test of mortar. Methods: Identified some elements of Portland cement samples CP-II by EDXRF. Mortar with water, cement and sand was made for each cement sample analyzed and samples were made to evaluate the mechanical strength of cement. The bodies were broken after curing the following times: 1, 3, 7, 28 and 91 days. Results and Discussion: The main elements, duly identified and quantified in the cement samples analyzed, were Al, Ca, Cl, Fe, K, Si, S, Ti, Cr, Mn, Zn and Sr. The combination of these elements with oxygen form the binary bodies called components. The main components of cement are lime (CaO), silica (SiO2), alumina (Al2O3), iron oxide (Fe2O3), magnesia (MgO), alkalis (Na2O and K2O) and sulfates (SO3). The oxides TiO2, Mn2O3 and P2O5 are found in small amounts and are generally not separately determined. The ferric oxide (Fe2O3) reacts with aluminum oxide (Al2O3) and lime (CaO) to form the tetracalcium alumino ferrite (Ferrite C4AF or Ca4Al2Fe2O10). The remaining aluminum oxide reacts with lime to form the tricalcium aluminates (C3A or Ca3Al2O6). The lime reacts with the silicate oxide (SiO2) to form two calcium silicates phases, the dicalcium silicate (Belite, C2S or Ca2SiO4) and tricalcium silicate (Alite, C3S or Ca3SiO5). The components of C3S, C2S, C3A and C4AF were calculated via the Bogue formulas, for different cement samples used in this study. The results of mechanical strength tests were correlated with the components found in different brands of cement analyzed. Conclusions: It was possible to use the technique EDXRF for analysis of Portland cement, where were identified the elements Al, Ca, Cl, Fe, K, Si, S, Ti, Mn, Zn, and Sr. It was possible to measure the compressive strength of concrete samples and correlate it with the elemental chemical composition. | eng |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uniso.br/handle/uniso/751 | |
| dc.subject | Cimento portland | |
| dc.subject | Materiais de construção | |
| dc.subject | Espectrometria por raio X | |
| dc.subject | Resistência de materiais | |
| dc.title | Avaliação físico química de cimentos tipo Portland produzidos no Brasil, através da técnica de fluorescência de raios-x e resistência mecânica | |
| dc.type | Dissertação | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| local.rights | Open Access |
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