A vantagem da customização dos aditivos de cimento

Como a maioria dos produtores de cimento podem provar, os aditivos químicos são bem estabelecidos na indústria. No entanto, o aditivo customizado tem uma vantagem sobre soluções simples. A customização de aditivos de moagem possibilita aos produtores de cimento fornecer um produto em linha com a necessidade de seus clientes. Sendo assim, eles são fundamentais em ajudar a melhorar a qualidade do cimento, reduzir custo de produção e ajudar as plantas de cimento a serem competitivas no mercado. Uma das maiores fábricas de cimento do oeste da China trabalhou recentemente com a GCP Applied Technologies para desenvolver um aditivo customizado para melhorar o cimento PO 42.5.

Objetivos

A fábrica de cimento chinesa produz milhões de toneladas de cimento PO 42.5 por ano. Entretanto, em frente a forte competição de mercado, a empresa começa a procurar por maneiras de fortalecer sua posição no mercado com o uso de aditivos de qualidade. A performance do cimento em sua aplicação final, no concreto foi identificada como etapa crucial para o sucesso. 

Depois de uma triagem de diferentes fornecedores de aditivos de cimento, a planta escolheu a GCP Applied Technologies (anteriormente WR Grace) não somente para ajudar com o projeto, mas para ajudar no acompanhamento na planta ao longo do tempo. Uma equipe de especialistas no laboratório da GCP trabalhou para desenvolver aditivo de cimento customizado. A equipe trabalhou em colaboração com os clientes para entender seus objetivos e restrições de forma a identificar uma solução que atenda a todos os requisitos de performance a um custo mínimo. 

GCP nomeou uma equipe dedicada, incluindo um engenheiro de vendas, um formulador e um especialista de concreto, para trabalhar com os funcionários da planta de cimento. Depois de uma visita nas plantas de cimento e uma discussão com vários clientes ready-mix, a equipe de GCP identificou os seguintes objetivos:

• Melhoria da resistência em todas as idades para permitir 5% de substituição de clínquer
• Melhoria na distribuição dos tamanhos das partículas 
• Retardo do início de pega em 30 minutos
• Constante demanda de água na pasta (consistência normal constantemente)
• Melhoria na retenção de slump até 120 minutos

Como parte da customização, a equipe estudou quatro materiais de substituição ao cimento e testou os efeitos dos MCSs nos aditivos de cimentos, avaliando: 

• Compressão das resistências (argamassa e concreto)
• Tamanho da distribuição da partícula  (pó de cimento)
• Início e fim de pega (argamassa)
• Consistência normal (pasta)
• Calorimetria e otimização do balanço de sulfato (pasta de cimento)
• Fluidez da argamassa
• Slump no concreto

Otimização de MCS

Depois da avaliação de custo, avaliação e características de performance dos SCM’s, incluindo escória granulada de alto forno, basalto, arenito com baixo silício e arenito com alto silício, a escória foi a primeira selecionada como a principal substituição de clínquer.

Otimização de sultato

Para verificação da quantidade ótima de SO₃, 0.3% de SO₃ foi adicionado em forma de sulfato de cálcio hemidrato no cimento branco, e a retenção de fluidez da argamassa foi medida. A equipe observou nas análises uma melhoria de 120 minutos, sugerindo a necessidade de uma adição de gesso ligeiramente maior durante a fabricação de cimento. Após verificar com a planta, o nível  adicional de SO₃ foi implementado na formulação do cimento.

Teste de campo inicial

A equipe realizou um teste de campo com o melhorador de qualidade GCP 215, que alcançou vários objetivos, incluindo aumento de resistência em todas as idades, diminuição de clínquer de 79 para 74%, aumento da fluidez da argamassa de 585 a 620mm no tempo 0 e melhor distribuição do tamanho de partículas. No entanto, o tempo de pega  e a retenção da fluidez apresentaram resultados insuficientes. 

Customização avançada

GCP então selecionou vários novos produtos químicos para encontrar a formulação ideal para atingir os resultados do GCP 215 em resistências e melhorador de moagem, além de atrasar o tempo de pega e melhorar o comportamento reológico do concreto. As melhores formulações foram testadas em concreto com um desenho de mistura padrão, suportado por materiais de referência compartilhados pela fábrica de cimento. O teste mostrou melhoria no slump em um período de duas horas.

Segundo teste de campo 

Um segundo teste foi realizado com a versão modificada do aditivo (GCP 31), que apresentou a melhor performance experimental, com as expectativas confirmadas (maior percentual de escória com as mesmas resistências iniciais, tempos de pegas mais longos e melhoria no comportamento reológico do concreto).

Resultados do segundo teste de campo com o aditivo GCP 31

Baseado nestes resultados, a GCP desenvolveu um aditivo feito sob medida que permitia a fábrica de cimento entregar o cimento PO 42.5 melhor e mais competitivo ao mercado, com maior teor de SCM e melhor trabalhabilidade no concreto.