Ativação química de cimentos com cinza volante

Existem muitas vantagens e desvantagens no uso de cinzas volantes. Por conta disso, os produtores de cimento devem equilibrar esses benefícios e limitações. As cinzas volantes ajudam a reduzir as emissões de CO₂ na produção de cimento, no entanto, quando a porção de clínquer é reduzida, o cimento tipicamente sofre uma redução nas resistências, principalmente nas idades anteriores a três dias. Como as cinzas volantes normalmente não começam a reagir após sete dias, é desejado o desenvolvimento de um acelerador. 

A GCP Applied Technologies (anteriormente W. R. Grace) criou a serie de aditivos de cimento OPTEVA® ESE® que permitem a ativação da hidratação do cimento e da cinza volante, sem o uso de cloretos ou tiocianato. Isso compensa parcialmente o efeito negativo das cinzas volantes na hidratação do cimento. Essa tecnologia frequentemente leva a um desempenho superior do concreto e a uma maior substituição de clínquer em cimentos compostos, atravez dos seguintes mecanismos de ação:

• Aumento da dissolução das fases de aluminato para acelerar a hidratação das fases de sulfoaluminato de cálcio
• Alteração da quantidade e da morfologia da portlandita;
• Alteração da relação Ca/Si de C-S-H;
• Acelerando a hidratação das fases de cinzas volantes e escórias

Exemplos reais

Os aditivos OPTEVA® ESE® têm sido usados há mais de uma década para aumentar a produtividade dos moinhos, incrementar o uso de MCSs (materiais cimentícios suplementares) e permitir o uso de matérias-primas de menor qualidade no cimento, sem reduzir o desempenho.

Estudo de caso #1

Um aditivo OPTEVA® ESE® foi aplicado com sucesso na produção de cimento com cinzas volantes (PO 42.5) em uma planta no leste da China. Nesse caso, o aditivo OPTEVA® ESE® 100 a 250 g/t de cimento permitiu à planta aumentar a produção do moinho em 20% (com finura constante) e usar 5% a mais de cinza volante no cimento, mantendo as resistências e o tempo de pega.

Estudo de caso #2

Em uma aplicação semelhante no sul da China, o aditivo OPTEVA® ESE® 200 foi dosado a 300 g/t no cimento PO 42,5, o que proporcionou um aumento de 5% de cinza volante em comparação com o cimento em branco (sem aditivo) e um aumento de 12% na produção do moinho.

Estudo de caso #3

Um aditivo OPTEVA® ESE® foi implementado em uma planta de mistura na Europa e usado para produzir dois tipos de cimento com cinza volante. O aditivo OPTEVA® ESE® 300 foi usado a 1000 g/  para produzir CEM II/B-V 42.5N com 27% de cinza volante, enquanto ainda permitia que a planta cumprisse os rigorosos requisitos de resistência em todas as idades. Quando comparado ao cimento em branco, as resistências foram aumentadas de 11 para 13 MPa em 1 dia, de 19 para 23 MPa em dois dias e de 46 para 50 MPa em 28 dias.

O mesmo aditivo na dosagem de 1.500 g/t, também foi utilizado para produzir um cimento CEM IV/B (V) 32.5R para aplicações especiais. Nesse caso, a ativação do cimento de cinzas volantes permitiu aumentar o teor de cinzas volantes para 45%, enquanto ainda cumpria as especificações internas e externas de resistência e tempo de pega.

Estudo de caso #4

O aditivo OPTEVA® ESE® 400 foi implementado em uma fábrica de cimento indiana que produzia cimento PPC de acordo com a norma IS, com 34% de cinza volante. Nesta aplicação, o aditivo OPTEVA® ESE® conseguiu proporcionar um aumento de 12% na produção do moinho mantendo a finura constante. Nesse caso, o objetivo não foi substituir clínquer, pois o teor de cinzas volantes já estava próximo do limite superior permitido por norma.

O aditivo OPTEVA® ESE® foi capaz de fornecer uma ativação química suficiente do sistema clinker-cinzas volantes, de modo que foi possível usar diferentes graus de cinzas volantes e clínquer em diferentes estados de pré-hidratação, especialmente durante períodos de monções. Isso permitiu que a planta mantivesse um desvio significativamente reduzido das resistências do cimento e aumentasse os níveis de conformidade internos de 60 para 80-90%, atendendo, portanto, aos requisitos internos e externos, enquanto ainda permitia o uso de quantidades variáveis de lotes de cinzas volantes de qualidade inferior e clínquer pré-hidratado.

Benefícios dos aditivos OPTEVA® ESE®

A ativação química do aditivo OPTEVA® ESE® permite diferentes usos possíveis do aditivo, como:

• Aumento da porcentagem de cinzas volantes (diminuindo a porcentagem de clínquer) sem sacrificar o desempenho do cimento;
• Redução do custo por MPa;
• Aumento da resistência do cimento para atender às especificações;
• Produção de cimentos especiais para aplicações de nicho de alto valor;
• Mitigação dos efeitos da qualidade variável da cinza volante e da atividade variável do clínquer em diferentes níveis de pré-hidratação no desempenho do cimento.