O que é o cimento aluminoso e onde é utilizado: tipos, propriedades, caraterísticas técnicas

O cimento de aluminato de cálcio, por vezes designado por cimento aluminoso, é um tipo especial de cimento que se distingue pela sua elevada resistência inicial e resiliência a produtos químicos e temperaturas rigorosas. Por este motivo, é a melhor opção para uma série de projectos de construção especializados em que o cimento Portland normal pode não funcionar tão bem.

Quando o desenvolvimento rápido da resistência é essencial, este tipo de cimento é útil. Por exemplo, porque permite que as estruturas sejam reabertas para utilização consideravelmente mais cedo do que se fosse utilizado cimento convencional, é frequentemente utilizado para reparar estradas e pistas de aeroportos. Na construção de revestimentos refractários para fornos e estufas – onde os materiais têm de suportar temperaturas elevadas – o cimento aluminoso é também preferido.

A resiliência do cimento aluminoso em ambientes químicos agressivos é uma das suas principais caraterísticas. Para projectos que envolvam pavimentos industriais, estações de tratamento de águas residuais e estruturas expostas à água do mar, isto torna-o uma excelente opção. Devido à sua composição especial, dura mais tempo e é mais durável nestas circunstâncias difíceis.

Será mais fácil selecionar o material adequado para o seu projeto se conhecer as diversas variedades e qualidades de cimento aluminoso. As diferentes variedades de cimento aluminoso, as suas qualidades únicas e os atributos técnicos que os adequam a várias aplicações serão abordados nas secções que se seguem.

Área de aplicação

Antes de nos aprofundarmos nas caraterísticas, utilizações e contexto do cimento aluminoso, é imperativo compreender a sua relevância. Embora a compra de matérias-primas tão caras devido à sua capacidade de acelerar o endurecimento seja irrelevante, este tipo de mistura é mais procurado no sector industrial porque a resistência ao fogo a milhares de graus não é necessária na vida quotidiana.

Utilização de cimento aluminoso no sector da indústria transformadora:

• Reparação e reconstrução de pontes
• Construção acelerada de estruturas com um elevado nível de estabilidade – todo o trabalho demora até 3 dias
• Casos em que é importante assegurar a resistência do monólito aos sulfatos
• Fixação e fixação de parafusos de ancoragem
• Criação de contentores para utilização com substâncias agressivas
• Arranjo de poços de petróleo
• O cimento aluminoso GC40 pode ser utilizado como acelerador da presa do betão, como componente de uma mistura refractária
• Reparação de embarcações marítimas
• Construção de estruturas de betão armado sujeitas a cargas particularmente severas
• Construção de estruturas marítimas e subterrâneas
• A introdução de soluções adesivas destinadas a funcionar no domínio da química da construção
• O cimento Hz 40 é o principal componente na preparação de soluções expansivas e impermeáveis
• A produção de gesso impermeabilizante também pode ser efectuada com cimento argiloso – o material é utilizado na decoração de linhas de água, metro, nas juntas das condutas, e t.D.

A aplicação do cimento argilo-terroso na construção por medida

• Arranjo da betonilha (em alguns casos onde existem requisitos especiais para o betão)
• Fase preparatória de trabalhos com peitoris de janelas
• Construção de caves, caves de edifícios (raramente)
• Reparação/reconstrução de sistemas de ventilação, chaminés em casas particulares.
• Muitas vezes, na construção de lareiras e fornos em casas, e outros tipos de dispositivos de aquecimento, é utilizado o cimento GC 40, cujas caraterísticas permitem assegurar as propriedades estruturais desejadas

Caraterísticas de fabrico

A bauxite pura ou o calcário são utilizados para fabricar cimento aluminoso, que tem propriedades muito específicas. Outros ingredientes são adicionados à mistura para lhe dar as qualidades desejadas. A fusão e a sinterização são os dois principais processos utilizados para produzir cimento. A qualidade do coque, o teor volumétrico de óxidos de ferro nele contido, a composição da bauxite e a adição de ácido silícico influenciam o método de escolha.

Fusão

A bauxite de alta qualidade é combinada com coque e calcário para o processo de fusão. Após ter sido aquecida à temperatura correta em recuperadores, esta mistura é enviada para fornos de camisa de água arrefecidos a água, onde é fundida através da alimentação de ar através de túneis. Em seguida, a massa é enviada para uma trituradora para ser moída, depois de passar por uma torneira e arrefecer nos moldes do forno. Os trituradores têm moinhos multicâmara instalados. O combustível particulado é o que acciona os fornos.

A mistura é ocasionalmente purificada de ácido silícico através da utilização de fundição eléctrica, que funde o ferro-silício. O processo de fusão por arco elétrico, que utiliza fornos de corrente alternada únicos, é ocasionalmente utilizado para criar cimento aluminoso de qualidade excecional. As matérias-primas são primeiro transformadas em grânulos ou briquetes através da sua trituração, mistura e moldagem. Embora a bauxite seja calcinada e seja utilizado um lote com coque, o calcário é previamente calcinado.

A sílica presente no lote é reduzida a silício devido às temperaturas extraordinariamente elevadas que podem ser atingidas nos modernos fornos eléctricos de arco; o silício combina-se então com o ferro para formar o ferro-silício.

O cimento aluminoso também pode ser fabricado em altos-fornos, embora o produto perca rapidamente a sua resistência após o endurecimento.

Sinterização

Neste método de produção, são utilizados fornos convencionais com temperaturas relativamente baixas. Inicialmente, a mistura é arrefecida gradualmente para que a gehlenite cristalize e se torne vítrea. Neste caso, é fundamental que a temperatura durante o processo de sinterização se mantenha acima do nível ideal para evitar a cristalização dos aluminatos de cálcio. A fim de evitar a formação de cristais de gehlenite, são concebidos sistemas de arrefecimento muito rápidos para garantir que o vidro não apareça na composição acabada.

Quando a mistura sai do forno, as correntes de vapor e ar transformam-na em grânulos. Comparando o cimento aluminoso fabricado por este método com uma substância que arrefece mais lentamente, o primeiro apresenta indicadores de resistência superiores.

Composição e propriedades

É importante refletir sobre a composição do cimento de alumina para o compreender melhor. O aluminato monocálcico de baixa base, também conhecido como CaO-A12O3, é o principal ingrediente da mistura. Durante o processo de endurecimento, transforma-se em hidroaluminato dicálcico. Este tipo de cimento apresenta-se em duas variedades: pouco calcário (CaO< 40%) e de alta cal (CaO> 40%).

Os componentes químicos que constituem o cimento aluminoso são os seguintes:

• Óxido de ferro – de 5% a 15%
• Óxido de silício – de 5% a 15%
• Óxido de cálcio – de 35% a 45%
• Óxido de alumínio – de 30% a 50%

São também adicionados à mistura aluminatos, silicato dicálcico (que abranda o endurecimento) e gehlenite como mistura de lastro.

1) O cimento tem excelentes qualidades de ligação e uma elevada resistência após ter endurecido completamente, porque os aluminatos de cálcio estão presentes na mistura. No entanto, embora o cimento aluminoso tenha um comportamento semelhante ao do cimento Portland, o seu processo de endurecimento envolve a libertação de calor; no primeiro dia, cerca de 70% do calor é libertado, o que é perigoso. O betão apresentará uma resistência duas a três vezes inferior à norma se a temperatura do ar for superior a +30 graus.

2) O cimento de alumina apresenta uma força e resistência superiores a ambientes agressivos, resultando numa pedra artificial mais densa quando comparada com o cimento Portland. No entanto, um ambiente alcalino provoca uma rápida deformação deste monólito, pelo que não é permitido misturá-lo com gesso, cimento Portland ou cal.

3) Este tipo de solução de betão tem uma taxa de endurecimento rápida; a mistura começa a solidificar em 30 minutos e demora 12 horas a terminar. Semelhante ao cimento Portland, o cimento de alumina endurece, mas atinge a sua resistência padrão em 72 horas, em vez de 28 dias.

Qualidades do cimento de alumina:

• Resistência a ambientes gasosos, líquidos agressivos
• Capacidade de efetuar trabalhos a temperaturas negativas
• Ganho rápido de resistência
• Elevada densidade do monólito criado
• Elevado nível de estabilidade térmica, o que permite obter soluções refractárias

Estrutura e tipos

Este tipo de cimento é dividido em duas categorias principais: composição normal e alta alumina, com base na quantidade de impurezas presentes no material. Após setenta e duas horas, o grau de cimento é estabelecido. A composição é normalmente importada em pequenas quantidades para Moscovo e arredores, onde é vendida em contentores com um peso de 40-50 kg ou em sacos especiais. O cimento aluminoso pode apresentar cores que vão do verde ao amarelo, do castanho ao preto, dependendo da quantidade de ferro presente na mistura, bem como da velocidade de oxidação dos constituintes.

Os três principais tipos de cimento aluminoso – GC-40, GC-50 e GC-60 – variam na sua capacidade de tolerar cargas de compressão. A mistura GC-40 torna-se mais forte a partir de 22.5 (MPa após 24 horas) a 40 MPa após 72 horas de vazamento. Esta é a marca mais conhecida, adequada para uma série de projectos de construção. O cimento utilizado no sector dos combustíveis e da energia tem um índice de resistência GC-50, que atinge 50 MPa. O GC-60 é uma mistura com uma resistência de até 60 MPa que é utilizada nos sectores metalúrgico e da defesa.

Um ingrediente que precisa de ser utilizado corretamente é o cimento aluminoso. É preferível deixar os trabalhos relativos à mistura para os especialistas. A mistura do cimento (ao contrário do cimento Portland normal, por exemplo) é mais difícil e mais demorada devido à sua elevada viscosidade; no entanto, uma mistura adequada é essencial para a consistência e longevidade do betão.

Uma vez que é quase impossível utilizar rapidamente grandes volumes de betão e é impossível abrandar o processo de endurecimento, a mistura é normalmente preparada em pequenas porções. É muito difícil trabalhar com composições que começam a endurecer logo após a preparação, o que pode ter um impacto na qualidade da estrutura final.

O cimento aluminoso é frequentemente utilizado para criar uma variedade de misturas e composições expansivas que endurecem rapidamente. A composição e os rácios dos componentes são calculados de forma independente para cada uma destas soluções. Normalmente, a mistura auto-compacta-se e expande-se em volume à medida que endurece, compensando a contração. Estas misturas são criadas através da combinação de cimento aluminoso com diferentes aditivos.

• Cimento expansivo com gesso e escória triturada – endurece rapidamente, expande-se na água.
• Uma mistura impermeável com retração mínima – o gesso hemihidratado e a cal apagada são adicionados ao cimento, o que permite obter um material adequado para utilização em trabalhos de impermeabilização.
• Cimento impermeável expansivo – ganha força rapidamente, utilizado para impermeabilizar eclusas de navegação, túneis, condutas, piscinas, etc.d.

O cimento aluminoso, por vezes referido como cimento de alta alumina, é um material versátil e de endurecimento rápido que encontra aplicação na construção devido às suas qualidades especiais, que incluem resistência a ataques químicos, endurecimento rápido e elevada resistência inicial. É frequentemente utilizado em locais que necessitam de ser reparados rapidamente, como pavimentos industriais e estradas, bem como em locais sujeitos a calor extremo ou a produtos químicos fortes. As muitas variedades de cimento aluminoso, as suas qualidades únicas e as caraterísticas técnicas que permitem a sua utilização numa série de aplicações especializadas serão abordadas neste artigo.

Caraterísticas

• Endurecimento rápido – começa após 30-45 minutos, termina após três dias.
• A libertação de grandes volumes de calor durante o processo de endurecimento, devido ao qual o cimento aluminoso pode ser utilizado a temperaturas até -10C.
• Caraterísticas de resistência acrescida tanto a baixas como a altas temperaturas.
• Resistência ao fogo – até +1300-1700 C.
• Alta densidade (poucos poros na estrutura).
• Resistência muito elevada.
• Resistência a meios gasosos e líquidos, corrosão, compostos de enxofre de magnésio e cálcio, cloretos de metais alcalinos.

Com as suas propriedades distintas e qualidades únicas, o cimento aluminoso é um material que pode ser utilizado para uma variedade de aplicações especializadas. O seu tempo de endurecimento rápido e o desenvolvimento de uma resistência inicial elevada tornam-no especialmente útil para projectos de construção de rápida execução, como reparações de emergência e construção de inverno.

O cimento aluminoso não só endurece rapidamente, como também tem uma resistência excecional a produtos químicos agressivos e a temperaturas elevadas. Por este motivo, é a opção perfeita para betões refractários, que são utilizados em fornos, fornalhas e outros ambientes industriais de alta temperatura. Devido à sua resistência química, o betão pode ser utilizado em ambientes onde possam estar presentes condições ácidas ou de sulfato.

O cimento aluminoso tem muitas vantagens, mas tem de ser utilizado corretamente para evitar problemas como a conversão, que, com o tempo, pode provocar a diminuição da resistência. Para que as estruturas de cimento aluminoso tenham um bom desempenho e durem ao longo do tempo, são cruciais métodos adequados de conceção e aplicação da mistura.

Em suma, o cimento aluminoso é um instrumento útil para o sector da construção, dando resposta a situações difíceis em que o cimento Portland normal pode não funcionar tão bem. Os profissionais podem utilizar plenamente este material especializado para obter resultados de construção bem sucedidos e duradouros, conhecendo as suas propriedades e aplicações.

Vídeo sobre o tema

Caraterísticas e aplicação do geotêxtil. Tipos de geotêxteis