Cimento Portland Aula

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CIMENTO PORTLANDCAPÍTULO 6CIMENTO PORTLANDCAPÍTULO 6

CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND

Arnaldo Forti BattaginAssociação Brasileira de Cimento Portland

11

Livro Concreto: Ciência e TecnologiaEditor: Geraldo C. Isaia

CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

2Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 2

INTRODUÇÃOConceituação de Cimento Portland

Cimentopalavra originária do Latim Caementum, que significa união

Aglomerante hidráulico constituído de clínquer , gesso eg q gadições que em contato com a água tem a capacidadede endurecer e adquirir resistência, conservando essapropriedade mesmo submerso.

3Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 3

INTRODUÇÃOConceituação de Concreto simples

CIMENTOCIMENTO AREIA PEDRAÁGUAÁGUACIMENTOCIMENTO AREIA PEDRAÁGUAÁGUA

AGREGADO MIÚDOPASTAPASTA MIÚDO

ARGAMASSAARGAMASSAAGREGADO

GRAÚDO

4Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 4

CONCRETOCONCRETOOUTROSOUTROS

INTRODUÇÃOConceituação de Concreto armado eçprotendido

CIMENTO ÁGUA AREIA PEDRAARMADURA

DE AÇO

CABODE

PROTENSÃOAÇO PROTENSÃO

CONCRETO SIMPLESCONCRETO SIMPLES

CONCRETOARMADO

CONCRETOPROTENDIDO

ADITIVOSADIÇÕESADIÇÕESFIBRASPIGMENTOS

5Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 5

CIMENTO PORTLAND Hi tó iCIMENTO PORTLAND:Histórico

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

6Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 6

HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO

G RGregos e Romanos• Pioneiros na utilização do cimento

Cimento• Cal + Cinzas vulcânicasCal + Cinzas vulcânicas

Obras• Panteão, Coliseu, Basílica de • Constantino

7Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 7

HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO

Smeaton (1756)Smeaton (1756)• Reconstrução do Farol de Eddystone

(Inglaterra)

Conhecimento 2 partes de cal extinta +Conhecimento 2 partes de cal extinta +da Época 1 parte de pozolana

Conhecimento 1 Cal impura + 1 pozolanaAplicado

8Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 8

HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO

18241824Patente do Cimento Portland

Joseph Aspdinp pCALCÁRIO + ARGILA

(Calcinados)

Similar à rocha calcária de Portland / Inglaterra

9Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 9

HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO

A d d l i t t ló i i í i bá i d

HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO

Apesar do desenvolvimento tecnológico, o princípio básico de fabricação permaneceu o mesmo até os dias de hoje.

+ + calorcalor

10Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 10

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1890 1892 Ilh d Ti i i P ib

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1890-1892- Ilha do Tiriri- Paraiba

O primeiro a produzir cimento no Brasil foi o Engº Louis Nóbrega por um curto período de três meses em 1892. Os

primeiros estudos datam de 1888.

11Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 11Ruínas da fábrica de cimentoTeatro Santa Roza, João Pessoa

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1897 Ci t S t A t i

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1897- Cimento Santo AntonioEm 1888 o comendador Antônio Proost Rodovalho decidiu instalar na Fazenda Santo Antônio, nas proximidades de São Roque uma fábrica deproximidades de São Roque uma fábrica de cimento, com capacidade para 25.000 t/ano, que entrou em operação em 1897. Sua iniciativa é considerada a primeira tentativa com certo sucesso de fabricação do cimento portland no País. A Usina Rodovalho operou de 1897 a 1904, quando foi arrematada pela A. R. Pereira & Cia até que em 1918 a Votorantim assumiu a produçãoque, em 1918, a Votorantim assumiu a produção.

12Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 12Fonte: http://www.dcomercio.com.br/especiais/acsp110anos/ofuturo.htmUSINA RODOVALHO

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1912 1924

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1912 – 1924• Primeira iniciativa estatal• Cachoeiro do Itapemirim / ES• Cimento Monte Líbano• Capacidade : 8000 t/ano• Primeiro forno rotativoPrimeiro forno rotativo

13Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 13

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

1926

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

19261ª Produção efetiva de cimento brasileiro: Cia. Brasileira de Cimento Portland Perus

14Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 14

HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTOHISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO

19261926Consumo de 410 mil toneladas por anoe 97% Importado

Em 1939 a produção foi de 697 mil toneladas, ganhando auto-suficiência

Elevador Lacerda e Cristo Redentor sendo constr ídos já com cimento

E t 1945 1955 ( ó 2ª )

sendo construídos já com cimento nacional

Entre 1945 e 1955 (após a 2ª guerra) o setor inaugurou 16 novas fábricas.

15Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 15

CIMENTO PORTLAND:Panorama atual da indústriaPanorama atual da indústria

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

16Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 16

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Fáb i B il

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Fábricas no Brasil • 79 unidades industriaisCapacidade nominal: • 78 milhões t

Produção 2010

59,2 milhões

toneladas

17Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 17

Fonte:SNIC

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

14 Grupos Cimenteiros

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

14 Grupos Cimenteiros

18Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 18

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Fabricantes do mercado nacional em 2011

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Fabricantes do mercado nacional em 2011

Grupos Industriais Fábricas

1 Votorantim 24

2 João Santos 10

3 L f 93 Lafarge 9

4 Cimpor 8

5 Intercement 75 Intercement 7

6 Holcim 5

7 Itambé 1

8 Ciplan 1

9 Outros 14

TOTAL 79

19Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 19

TOTAL 79

Fonte:SNIC,2011

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Evolução da produçãoM

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

60

M t

40

50

30Década perdida

10

20

0

10

20101970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

20Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 20

1970 1975 980 1985 1990 995

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTOPANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

NORTE

Consumo per capita(kg/hab/ano)

Norte 263

NORDESTENORDESTE

Nordeste 228Centro‐Oeste 401Sudeste 341Sul 356

CENTROCENTRO--OESTEOESTE

Brasil 310

10%

SUDESTESUDESTE 20%

SE

CO

NE

SULSUL 7%46%

SE

SN

21Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 21

Fonte: SNIC, 2009 17%

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Despacho de cimento em 2010

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

p

22Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 22

Source:SNIC, 2011

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Despacho de cimento por tipo de transporte em 2010

PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO

Despacho de cimento por tipo de transporte em 2010

23Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 23Fonte:SNIC, 2011

PANORAMA MUNDIAL DO CIMENTO

10 Maiores produtores mundiais em 2009 (milhões t/ano)

Produção (Mt)1657

PaísProdução de cimento

China 1.657,1

India 190,0

USA 64,0

Japão 59,6

Turquia 52,2

19064 68 59 6 52 2 52 48 8 47 7 46 9

Turquia 52,2

Coréia do Sul 52,2

Brasil 51,7

Irã 48 859,6 52,2 52 48,8 47,7 46,9 Irã 48,8

Vietnã 47,7

Egito 46,9

Produção

24Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 24

1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9° 10°Produção mundial 3.033,0

Fonte: SNIC/CEMBUREAU

PANORAMA MUNDIAL DO CIMENTOPANORAMA MUNDIAL DO CIMENTO

10 Maiores consumidores mundiais de cimento10 Maiores consumidores mundiais de cimento(em milhões de toneladas)País 2000 2004 2008 2009**País 2000 2004 2008 2009

1. China 591.3 961,9 1.375,7 1.540,82. India 99,5 126,8 181,0 200,93 USA 109 5 121 3 97 4 70 53. USA 109,5 121,3 97,4 70,54 BRASIL 39,7 35,8 1,6 51,95. Russia 31,1 44,0 59,1 43,36. Japão 72,3 58,0 51,4 44,3

7. Coréia do Sul 48,0 54,9 50,6 49,6

8. Irã 22,5 31,4 43,5 45,38. Irã 22,5 31,4 43,5 45,39. Espanha 38,4 48,0 42,7 28,610 Egito 21,4 26,4 37,8 47,6Total m ndial 1 652 7 2 180 8 2 808 3 3 060 0

25Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 25(**)  dados estimados

Fontes:: Cembureau SNIC Canacem      Chaterjee,2011Jefferies International Limited

Total mundial 1.652,7 2.180,8 2.808,3 3.060,0

PANORAMA MUNDIAL

Apesar de grande consumidor mundial de cimento

PANORAMA MUNDIAL

Apesar de grande consumidor mundial de cimentoo consumo per capita é baixo quando comparado a outro países

PAÍSESCONSUMO     

(kg/habitante)MÉDIA MUNDIAL 447

1 400

CONSUMO PER CAPITA(kg/habitante)

2009

CHINA 1.218ÍNDIA 160ESTADOS UNIDOS 230JAPÃO 347CORÉIA DO SUL 994

800

1.000

1.200

1.400

CORÉIA DO SUL 994ESPANHA 630ITÁLIA 599RÚSSIA 310BRASIL 271 0

200

400

600

BRASIL 271MÉXICO 338IRÃ 656TURQUIA 567PORTUGAL 580

26Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 26

Fonte: SNIC/CEMBUREAU

CIMENTO PORTLAND: Fabricação

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

27Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 27

CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃOCIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO

28Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 28

CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO

MATÉRIAS PRIMAS

CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO

MATÉRIAS-PRIMAS• Para a produção de 1 tonelada de cimento (20 sacos), são

utilizados, em média:– 1.150 kg de calcário– 300 kg de argila– 14 kg de minério de ferrog– 30 kg de gesso

29Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 29

CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO

ENERGIA

CIMENTO PORTLAND:FABRICAÇÃO

ENERGIA• São necessários ainda:

de 60 a 130 kg de combustível e110 a 130 kWh de energia elétrica.

30Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 30

CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO

ADIÇÕES

CIMENTO PORTLAND:FABRICAÇÃO

ADIÇÕES• Conforme o tipo de cimento poderão ser acrescentados,

no processo de moagem, materiais conhecidos porAdi õAdições:

Escórias, Pozolanas, Fíler Calcário

31Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 31

Escória Fíler Calcário Pozolana

CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO

ADIÇÕES

CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO

CP II-F ou CPV

FilerFilerClínquerClínquer

+ + CP II-E ou CP III

EscóriaEscória

GessoCP II-Z ou CPIV

32Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 32

CP I ou CP V PozolanaPozolana

CIMENTO PORTLAND: ESQUEMA DE FABRICAÇÃOQ Ç

A oferta dos diversos tipos de cimento varia em função do número de silos e da disponibilidade de matéria-prima, da característica do mercado

33Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 33

regional... Em geral a fábrica oferece 2 a 3 tipos.

JAZIDA DE CALCÁRIO (SUBTERRÂNEA)

• Principal matéria-prima na fabricação do cimentoPrincipal matéria prima na fabricação do cimento

34Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 34Fonte : Battagin, 2006

JAZIDA DE CALCÁRIO (CÉU ABERTO)(CÉU ABERTO)

• Principal matéria-prima na fabricação do cimento

35Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 35Fonte : Battagin, 2006

EXTRAÇÃO DE CALCÁRIO

• O desmonte do calcário na jazida é feito com explosivosj p

36Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 36Fonte : Battagin, 2006

TRANSPORTE

• O material resultante é transportado em caminhões “fora-de-estrada” até a instalação de britagem

37Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 37

Fonte : Battagin, 2006

CALCÁRIO ANTES DO BRITADORCALCÁRIO ANTES DO BRITADOR

38Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 38Fonte : Battagin, 2006

BRITAGEM

• Na britagem, o calcário é reduzido a dimensões adequadas ao processamento industrial

39Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 39Fonte : Battagin, 2006

MOAGEM DO CALCÁRIO

40Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 40Fonte : Battagin, 2006

SILOS DE HOMOGENEIZAÇÃOSILOS DE HOMOGENEIZAÇÃO

• A mistura de calcário com argila (farinha crua) é enviada aos gsilos de homogeneização

41Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 41Fonte : Battagin, 2006

FORNO ROTATIVO

42Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 42Fonte : Battagin, 2006

RESFRIADOR INDUSTRIALRESFRIADOR INDUSTRIAL

1450oC 80oC

Resfriador de grelhasResfriador de grelhas

Fonte : Battagin 2006

43Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 43

Fonte : Battagin, 2006

MOINHO DE CIMENTO

N fi l t i di õ ã• Na moagem final, o gesso e eventuais adições sãomisturados ao clínquer, resultando o cimento

44Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 44Fonte : Battagin, 2006

SILOS DE CIMENTO

• Silos de estocagem de cimentoSilos de estocagem de cimento

45Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 45

EXPEDIÇÃO

O d t é t d il d i t did• O produto é estocado nos silos de cimento e expedido em sacos ou a granel

46Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 46

Fonte : Battagin, 2006

O QUE ACONTECE NO INTERIOR DO FORNO ROTATIVO?

Uma série de reações que tranformam as matérias-primas no clínquer Portland.

Trata-se do produto intermediário na fabricação do cimento Portlandcimento Portland

47Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 47

FORMAÇÃO DO CLÍNQUER

Clínquer Interior do forno

FORMAÇÃO DO CLÍNQUER

Clínquer

48Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 48

REAÇÕES DE FORMAÇÃO DOCLÍNQUER PORTLAND

20 100oC

CLÍNQUER PORTLAND

20 - 100oC Perda de água livre

500 - 600oC Desidroxilação dos argilominerais

T f ã d t t Transformação do quartzo em quartzo

700 - 900oC 700 900 C Descarbonatação dos carbonatos Primeiras reações em estado sólido com

formação de aluminatos e ferroaluminatosformação de aluminatos e ferroaluminatos cálcicos (C12A7 e C2[A,F])

Primeiros cristais de belita (C2S)F ã d i t b lit ti d t

49Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 49

Formação de cristobalita a partir do quartzo

REAÇÕES DE FORMAÇÃO DOCLÍNQUER PORTLAND

900 - 1200oC

CLÍNQUER PORTLAND

900 - 1200oC Cristalização da belita Conversão do C12A7 e C2[A,F] em C3A e C4AF3

(ocorrem apenas reações em estado sólido)

1250 - 1350oC 1250 - 1350 C Fusão dos constituintes da fase intersticial

(C3A e C4AF)G ã d i i i t i d lit (C S) Geração dos primeiros cristais de alita (C3S) a partir dos cristais pré-existentes de belita (C2S) e CaO

1350 - 1450oC Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S)

50Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 50

Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S)

REAÇÕES DE FORMAÇÃO DOCLÍNQUER PORTLANDCLÍNQUER PORTLAND

CO2

Cal livre

CaCO3

rnha

de m

assa

Belita

Alita

Clín

quer

Fari

Rel

ação

d

e ta

quartzo quartzo LíquidoCristobalitaMi i d il

C12A7Minerais de argila

Fe2O3H2O C2(A,F) C4AF

C3A Líquido

51Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 51

0 200 400 600 800 1000 1200 1400Temperatura [º C]

BALANÇO TÉRMICO NA FABRICAÇÃOBALANÇO TÉRMICO NA FABRICAÇÃO

CalorCalor absorvidoabsorvido(1030kcal/kg)(1030kcal/kg)

CalorCalor liberadoliberado(610kcal/kg)(610kcal/kg)(1030kcal/kg)(1030kcal/kg) ( g)( g)

420kcal/kg420kcal/kgValor teórico

Via úmida1400 kcal/kg

Via seca750 kcal/kg

1400 kcal/kgValores práticos alcançados

52Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 52

750 kcal/kg

CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

53Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 53

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

Liberação de calorç

grãos de cimento adição de água

Formação de gelç g

Formação de agulhas de etringita e CSH

Fonte : Mehta &MonteiroCrescimento e entrelaçamentoEstado endurecido

54Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 54

Crescimento e entrelaçamentodos cristais

Estado endurecidoResistência mecânica

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

CIMENTO + ÁGUA DISSOLUÇÃO FASES HIDRATADASÇ

C-S-H

Entrelaçamento dos cristais

CH

cristaisC.A.S.H(Etringita)

Resistência mecânica

Agregado E

Zona de transição Matriz de pasta de cimento

55Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 55

ç p

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

ã id d igrão anidro de cimento +

H2O 2

1

3 4

56Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 56

Dissolução e formação de novas fases hidratadas Fonte: acervo ABCP2 3 4

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

GESSO t t l d d

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

• GESSO atua como controlador de pega

• C3A + H2O = PEGA RÁPIDA

• C3A + GESSO + H2O = RETARDAMENTO

57Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 57

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

PEGA RÁPIDAPEGA RÁPIDA

NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA

C A

PEGA RÁPIDA PEGA RÁPIDA

C3AC4AH13

C3A + H2OC3A

PEGA RETARDADAPEGA RETARDADA

C AH

C3A + H2O + GESSO

C4AH13

C3AC3A + H2O + GESSO 3

58Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 58

ETRINGITA(pouco solúvel)

CIMENTO PORTLAND:C tit i tConstituintes

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

59Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 59

CONSTITUINTES: CLÍNQUER PORTLANDCLÍNQUER PORTLAND

60Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 60

CONSTITUINTES: MINERALOGIA DO CLÍNQUERMINERALOGIA DO CLÍNQUER

Componentes principais COMPOSIÇÃO

• Alita C3S• Belita C S• Belita C2S

• Fase Intersticial C3A e C4AF

Componentes secundários Simbologia p

• CaO livre CaO

• Periclásio MgO

C = CaO A = Al2O3 S = SiO2 F = Fe2O3

61Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 61

Alita vista ao microscópio de luz refletida

62Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 62

Alita vista ao microscópio de luz refletida

Fonte : Acervo ABCP

Belita vista ao microscópio de luz refletida

63Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 63

Belita vista ao microscópio de luz refletida

Fonte : Acervo ABCP

C A E C AF vistos ao microscópio de luz refletida

64Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 64

C3A E C4AF vistos ao microscópio de luz refletida

Fonte : Acervo ABCP

CaO livreCaO livreCaO livreCaO livre

CaO livreCaO livre

Cristais de cal livre vistos ao microscópio de luz refletida

65Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 65

Cristais de cal livre vistos ao microscópio de luz refletida

Fonte : Acervo ABCP

PoroPoro

Periclásio

Cristais de periclásio vistos ao microscópio de luz refletida

66Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 66

Cristais de periclásio vistos ao microscópio de luz refletida

Fonte : Acervo ABCP

CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO

A i d d d i t d d i i l t• As propriedades do cimento dependem principalmente das características do clinquer e das adições

• Resistência mecânica

• Tempos de pegap p g

• Calor de hidratação

• Durabilidade

67Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 67

CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO

C d t i R i tê i â i t dComo se determina: Resistência mecânica e tempos de pega

Corpos de prova de 5 cm x 10 cm

68Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 68

Máquina de compressão

CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO

C d t i R i tê i â i t dComo se determina: Resistência mecânica e tempos de pega

69Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 69

Aparelho automático de pega Fonte: acervo ABCP

OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS

Resíduo em peneira

70Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 70

Fonte: acervo ABCP

OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS

Massa específica

71Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 71

Fonte: acervo ABCP

OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS

Área especifica (Blaine)

72Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 72Fonte: acervo ABCP

OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS

Expansibilidade Le Chatelier

73Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 73

Fonte: acervo ABCP

CARACTERÍSTICAS DOS COMPONENTES PRINCIPAIS DO CLÍNQUERCLÍNQUER

Teor (%) Taxa de Hidratação

Contribuição para

Resistência inicial Resistência final Calor de 

Hidrataçãoç

C3S 50 ‐ 70 Alta Alta Baixa Alta

C2S 15 ‐ 30 Baixa Baixa Alta Baixa

C3A 5 ‐ 10 Alta Alta Baixa Alta

C4AF 5 ‐ 10 Moderada Baixa Alta Baixa

74Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 74Fonte: Battagin, 2006

CARACTERÍSTICAS DAS ADIÇÕES

C ib i ãTeor (%)

Taxa de Hidratação

Contribuição para

Resistência inicial Resistência final Calor de

Hidratação Durabilidade

Escória 0 - 70 Baixa Baixa Alta Baixa Alta

Pozolana 0 - 50 Baixa Baixa Alta Baixa Alta

Fíler calcário 0 - 10 Nula Moderada Baixa Baixa Moderada

Fonte: Battagin 2009

75Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 75

Fonte: Battagin, 2009

CIMENTO PORTLAND Ti N li ãCIMENTO PORTLAND:Tipos e Normalização

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

76Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 76

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: TIPOS BÁSICOSBÁSICOS

Ci t P tl d C• Cimento Portland Comum– NBR 5732/91

• Cimento Portland Composto– NBR 11578/91

• Cimento Portland de Alto-Forno– NBR 5735/91

• Cimento Portland Pozolânico– NBR 5736/91

• Cimento Portland de Alta Resistência InicialNBR 5733/91

77Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 77

– NBR 5733/91

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: OUTROS TIPOSTIPOS

Ci t P tl d R i t t S lf t• Cimento Portland Resistente a Sulfatos– NBR 5737/92

• Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação – NBR 13116

• Cimento Portland Branco– NBR 12989

• Cimento para Poços Petrolíferos– NBR 9831

• Cimento AluminosoNBR 13847

78Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 78

– NBR 13847

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: NOMENCLATURANOMENCLATURA

CP X RRTIPO CP X - RRTIPO

Cimento P tl d

Composição ouqualificativo

Resistência aos 28 di (MP )Portland qualificativo dias (MPa)

CPII-E (SIGLA) CLASSESIGLACPII E (SIGLA)32 (CLASSE) CP II- E- 32 (TIPO)

CLASSESIGLA

NOME TÉCNICO:Cimento Portland Composto com Escória

79Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 79

Cimento Portland Composto com Escória

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: NOMENCLATURANOMENCLATURA

C i ã• Composição– E = Escória granulada de alto-forno– Z = Material Pozolânico– F = Fíler calcário– S = Sem adições

• Qualificativo– Branco– Alta resistência inicial (ARI)– Resistente a sulfatos (RS)– Baixo calor de hidratação (BC)ç ( )

80Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 80

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: COMPOSIÇÃOCOMPOSIÇÃO

• Composição dos 5 tipos básicosp ç p

Cimento Portland Sigla ClasseClinquer

+Gesso

Escória (E) Pozolana (Z)Filer

(F)

Comum

CP I253240

100 % 0

CP I-S253240

99-951-5

25CP II-E

253240

94-56 6-34 0 0-10

25Composto CP II-Z 32

4094-76 0 6-14 0-10

CP II F2532 94 90 0 0 6 10

81Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 81

CP II-F 3240

94-90 0 0 6-10

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS:COMPOSIÇÃONORMALIZADOS:COMPOSIÇÃO

• Composição dos 5 tipos básicos• Composição dos 5 tipos básicos

Cimento Portland Sigla ClasseClinquer

+ Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F)Cimento Portland Sigla Classe +Gesso

Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F)

25Alto Forno CP III 32

4065-25 35-70 0 0-5

Pozolânico CP IV2532

85-45 0 15-50 0-5

Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5

82Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 82

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: LIMITES QUÍMICOSQUÍMICOS

Prescrições químicas:• Destinam-se a garantir os teores de adições e defeitos de fabricação

Tipo de cimento Portland

Resíduo Insolúvel (%)

Perda ao fogo (%)

MgO(%)

SO3

(%)CO2

(%)S

(%)

CP ICPI-S

≤ 1,0 ≤ 5,0 ≤ 2,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0≤ 1,0≤ 3,0

----

CP II E CP II Z ≤ 2 5 ≤CP II-E CP II-Z CP II-F

≤ 2,5 ≤ 16,0 ≤ 2,5 ≤ 6,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 5,0 ----

CP III ≤ 1,5 ≤ 4,5 ---- ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0CP III ≤ 1,5 ≤ 4,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0

CP IV ---- ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 ----

3 / C A 8 0%

83Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 83

CP V-ARI ≤ 1,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 3,5 p/ C3A ≤ 8,0% ≤ 4,5 p/ C3A ≤ 8,0 % ≤ 3,0 ----

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

Prescrições físico-mecânicas:Garantem o desempenho

and

Finura Tempos de pega (h)

Expansibilidade (mm)

Resistência à compressão (MPa)

cim

ento

Por

tla

Cla

sse

pega (h) (mm) (MPa)o

pene

ira

5 m

(%

)

spec

ífica

m

2 /kg)

níci

o

Fim

frio

uent

e

dia

dias

dias

8dia

s

Tipo

de

Res

íduo 75 (

Áre

a es (m

2

In F A

A q

u 1 3 d

7 d

28

CPI 25 32 12,0 240

260 1 10 5 5 -- 8 10

15 20

25 32CPI-S 32

40 10,0 260 280

1 10 5 5 -- 10 15

20 25

32 40

CPII-ECPII-Z CPII-F

25 32 40

12,0 10,0

240 260 280

1 10 5 5 -- 8 10 15

15 20 25

25 32 40

25 8 15 25CPIII

25 32 40

8,0 -- 1 12 5 5 -- 8 10 12

15 20 23

25 32 40

CPIV 25 32 8,0 -- 1 12 5 5 -- 8

10 15 20

25 32

84Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 84

CPV-ARI 6,0 300 1 10 5 5 14 24 34 --

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimento Portland de Alta Resistência Inicial

CP V- ARI CP CLASSE 32

R 1 14 MPa R 3 10 MPa

CP V ARI CP CLASSE 32

R 1 14 MPa R 3 10 MPa R 3 24 MPa R 7 20 MPa R 7 34 MPa R 28 32 MPa

85Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 85

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimento Portland Branco

ESTRUTURAL : CPB-25, CPB-32 e CPB-40

NÃO ESTRUTURAL : CPB

FINALIDADE ESTÉTICA: rejuntes e concreto arquitetônicoFINALIDADE ESTÉTICA: rejuntes e concreto arquitetônico

Similares aos CP I-S 32 e CP II-F 32, mas isentos de C4AFSimilares aos CP I S 32 e CP II F 32, mas isentos de C4AF

Exigência: índice de brancura maior que 78%

86Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 86

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação

IDENTIFICAÇÃO: Acréscimo do sufixo BC ao tipo original

Exigência: baixo desprendimento de calor

< 260 J/g aos 3 dias

< 300 J/g aos 7 dias

87Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 87

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimentos Resistentes aos Sulfatos

• C3A do clínquer e fíler calcário menor que 8% e 5%, respectivamente.

• Cimentos CP III com 60% a 70% de escória.

• Cimentos CP IV com 25% a 40% de pozolana.p

• Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.

IDENTIFICAÇÃO : sufixo RS ao tipo original

88Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 88

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

• Os cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimasOs cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimas das normas técnicas

1 dia 3 dias 7 dias 28 diasCimento

1 dia 3 dias 7 dias 28 dias

Norma Média Norma Média Norma Média Norma Média

CP II-E-32 - 9,3 10,0 22,0 20,0 29,8 32,0 40,8

CP II-F-32 - 14,3 10,0 24,9 20,0 30,7 32,0 38,5

CP III-32 - 5,2 10,0 15,9 20,0 25,7 32,0 42,7

CP III-40 - 8,5 12,0 22,1 23,0 33,5 40,0 51,4

CP IV-32 - 12,0 10,0 21,2 20,0 27,2 32,0 38,8

CP V-ARI 14,0 25,1 24,0 35,5 34,0 41,8 - 49,8

CP V-ARI-RS 11,0 20,7 24,0 34,2 34,0 41,8 - 49,8

89Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 89

Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP – Resistência à compressão em MPa

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

• Evolução porcentual da resistência dos cimentos (R 28 = 100%)ç p

Cimento 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias

CPII-E-32 23 54 73 100

CPII-F-32 37 65 80 100CPII F 32 37 65 80 100

CPIII-32 13 37 60 100

CPIII-40 17 43 65 100

CPIV-32 31 55 70 100

CPV-ARI 50 71 84 100

CPV-ARI RS 40 67 82 100

90Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 90

CPV-ARI RS 40 67 82 100

Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

P d ã i d i (%)• Produção por tipo de cimento (%)

TIPO DEANO

TIPO DE CIMENTO

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

CP I 1 8 1 8 2 0 1 9 2 2 0 6 0 2 0 2CP I 1,8 1,8 2,0 1,9 2,2 0,6 0,2 0,2

CP II 69,4 66,2 65,0 64,7 63,9 64,0 66,7 66,5

CP III 12,5 14,3 17,5 17,2 16,4 17,2 16,4 14,4

CP IV 7,3 7,8 6,6 6,8 8,3 11,1 10,0 11,6

CP V 5,6 5,4 5,3 5,8 6,9 6,9 6,7 7,3

BRANCO 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0

91Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 91

Fonte:Snic, 2011

CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS

• Regionalização dos tipos de cimento

CP IV e CPII-Zpozolanaspozolanasde argilascalcinadas Distribuição regional de

alguns tipos de cimento em função da matéria-prima

´CPII-E e CPIII

função da matéria prima disponível

e CPIII(siderúrgicas)

CPIV e CPII-Z“fly ash”

92Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 92

“fly ash” termelétricas

CIMENTO PORTLAND:AplicaçõesAplicações

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

93Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 93

APLICAÇÕES DOS DIFERENTES TIPOS DE CIMENTOCIMENTO

T d ti d i t ã d d t d ti• Todos os tipos de cimento são adequados a todos os tipos de estruturas e aplicações.

• Existem tipos de cimento que são mais recomendáveis ou vantajosos para determinadas aplicações.

94Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 94

APLICAÇÃO: INFLUÊNCIA DOS TIPOS DE CIMENTO NO CONCRETOCONCRETO

Tipo de Cimento

Influência

p

Comum e Composto Alto-Forno Pozolânico ARI Resistente aos

SulfatosBranco

Estrutural

Resistência à compressão Padrão

Menor nos primeiros dias e

maior no final da cura

Menor nos primeiros dias e

maior no final da cura

Muito maior nos primeiros

diasPadrão Padrão

Calor gerado na reação do cimento com a água Padrão Menor Menor Maior Menor Maior

Impermeabilidade Padrão Maior Maior Padrão Padrão Padrão

R i ê iResistência aos agentes agressivos (água do mar e de esgotos)

Padrão Maior Maior Menor Maior Menor

95Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 95

Durabilidade Padrão Maior Maior Padrão Maior Padrão

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto armado Resistência de projeto I II III IV VConcreto armado Resistência de projeto I, II, III, IV,V

96Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 96

Marginal do Rio Pinheiros/SP

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto para desforma rápida( é i )

Endurecimento rápido V, I, II(sem cura térmica)

p , ,

Concreto para desforma rápida(com cura térmica)

Endurecimento rápido I, II, III, IV(com cura térmica)

97Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 97

Pilares pré-moldados- Estaleiro Navship/SCSede da Açovisa,Guarulhos /SP

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto massa pilares e blocos deConcreto massa,pilares e blocos de fundação Baixo calor de hidratação III, IV, BC

98Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 98Barragem de Tucurui /PA

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Pavimento de concreto Pequena retração I II III IV VPavimento de concreto Pequena retração I, II, III, IV, V

99Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 99Ponte Rio Niteroi Rodoanel Sul

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Pisos industriais de concreto Resistência à abrasão I, II, III, IV, V, , , ,

100Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 100

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto com agregados reativos Prevenção da reação álcali-d (RAA) IV, IIIg g agregado(RAA) ,

101Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 101

Bloco de fundação de edifícios residenciais da cidade de Recife/PE com fissuras devido à RAA

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Obras marítimas Resistência a sulfatos RS, III, IV, ,

102Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 102

Plataforma, Mar do Norte Porto de Pecem /CE

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Solo-cimento Aglomerante I II III IVSolo-cimento Aglomerante I, II, III, IV

103Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 103

Casa com tijolos de solo-cimentoCasa com parede monolítica de solo-cimento

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Cimento queimado Estética Todosq

104Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 104

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Artefatos de concreto Resistência I, II, III, IV,V

B t t lBranco estrutural

105Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 105

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Argamassa de rejuntamento de azulejos Estética (cor branca) Brancorejuntamento de azulejos

e ladrinhosEstética (cor branca) Branco

106Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 106

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Argamassa de assentamento deassentamento de azulejos e peças

cerâmicas

aderência I, II e IV

107Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 107

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Argamassa de chapiscos Aderência I IIArgamassa de chapiscos Aderência I, II

108Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 108

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Argamassa de revesti-mento e assentamento de Pequena retração, retenção I II III IVmento e assentamento de

tijolos e blocos

q ç , çde água e plasticidade I, II, III, IV

109Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 109

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estruturalq ( )

110Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 110

Baha´i Temple, Chicago Lotus Temple, New Delhi

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estruturalConcreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estrutural

111Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 111

Ponte Estaiada em Concreto Branco – Brusque, SC Museu da Fundação Iberê Camargo,Porto Alegre

APLICAÇÕES DIVERSAS

Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento

Concreto aparente Estética todosp

112Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 112

Estadio João Avelange, RJSede da ABCP, 1976

ENFATIZANDO O USO VANTAJOSO DO CP III E CP IV...IV...

Ob d t b d• Obras de concreto-massa como barragens e peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares etc.

• Obras em contato com ambientes agressivos por sulfatos, terrenos salinos etc.

• Tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais.

113Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 113

ENFATIZANDO O USO VANTAJOSO DO CP III E CP IVVANTAJOSO DO CP III E CP IV...

C t d ti• Concretos com agregados reativos

• Pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras

• Obras em zonas costeiras ou em água do marg

• Pavimentação de estradas e pistas de aeroportos etc.

114Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 114

RECOMENDAÇÕES CP III E CP IVRECOMENDAÇÕES CP III E CP IV

A i tê i i i i l d i t d l• A menor resistência inicial pode ser incrementada pelo uso de aditivos aceleradores ou por compensações na dosagem do concreto

• Para pré-moldados, nos casos em que se exija desforma rápida, usar cura a vapor

• Evitar as concretagens em dias muito secos , com ventos fortes ou em temperaturas baixasp

• Não recomendado em caldas de injeção para bainhas de protensão embora no concreto protendido ou armadoprotensão, embora no concreto protendido ou armado não haja restrições.

115Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 115

ENFATIZANDO A UTILIZAÇÃO DO CP VENFATIZANDO A UTILIZAÇÃO DO CP V...

O d i it d l d i tê i à i i• Onde o requisito de elevada resistência às primeiras idades é fundamental

• Na indústria de pré-fabricados

• Aplicação da protensãop ç p

• Concreto projetado

• Pisos industriais

• Obras em climas de baixa temperatura

Precauções

116Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 116

PrecauçõesRetração e fissuração térmica

RESUMORESUMO

Tipo de cimento Uso

CP I, CP II Geral

CP IV e CP III Geral, concreto massa, água do mar, com agregados reativos, meios agressivos

RS Ambientes agressivos, água do mar

Branco Estético- rejuntes e revestimentosBranco Estético rejuntes e revestimentos

Branco E Estético - concreto estrutural arquitetônico

Baixo calor Obras de concreto massa

117Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 117

CIMENTO PORTLAND:Como comprar cimento

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

118Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 118

COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTOCOMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO

OS 4 MANDAMENTOS DA ABCPOS 4 MANDAMENTOS DA ABCP

• Atente para cimentos que tenham o Selo de QualidadeOs 4 Mandamentos Atente para cimentos que tenham o Selo de Qualidade da ABCP ou de qualquer outro órgão que possa atestar a qualidade do produto.

Os 4 Mandamentos

• Busque cumprimento do prazo de validade

• Confira a procedência (nome do fabricante, marca e tipo de cimento)

• Peso da sacaria e condições do saco

119Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 119

COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTOCOMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO

120Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 120

COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO

• Se sobrar cimento vede bem o saco ou embale com outro saco plástico

COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO

• Se sobrar cimento vede bem o saco ou embale com outro saco plástico

121Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 121

CIMENTO PORTLAND:Como comprar cimentoComo comprar cimento

I t d ã• Introdução• Histórico

• Panorama atual

• Fabricação

• Conceituação de hidratação e pega

• Constituintes

• Tipos / Normalização

• AplicaçõesAplicações

• Como comprar e armazenar cimento?

• A indústria de cimento e o meio ambiente

122Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 122

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE

O concreto está presente no desenvolvimento do País e envolve toda uma cadeia produtiva

E O MEIO AMBIENTE

para a construção de:

E t d C lP t / Vi d tC d b S t F lEstradas Casas popularesPontes / ViadutosCorredores urbanos Saneamento Favelas

Edifícios Hospitais Shoppings / Hotéis CrechesEscolas Estádios

123Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 123

Praças/Centros de Lazer Barragens PresídiosPortos AeroportosFerrovias

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE

Todas essas atividades da cadeiaprodutiva geram impactos ambientais…

124Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 124

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE

Apesar do concreto apresentar um perfili f á l i i dmais favorável que a maioria dos

materiais de construção……ç

125Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 125

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE

Emissão dos materiais de construção

E O MEIO AMBIENTE

Emissão dos materiais de construção

Material de Construção CO2, kg/t

CO, kg/t

SO2, kg/t

NOX, kg/t

CH, kg/t

Dust, kg/tkg/t kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t

Madeira 124 1,2 — — 0,1 0,5

Concreto 147 — 0,2 0,6 — 0,1Vidro 2100 — 2,7 9,3 — 1,6, , ,

Plástico 6000 — 5,0 5,0 — 1,0

Metais 3000 — 3,0 5,0 — 0,5

126Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 126

Fonte: PENTTALA,ACI Materials Journal, set‐out 1997

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE

Consumo de energia dos materiais de construção

E O MEIO AMBIENTE

g ç

Material de construção Consumo de energia GJ/t

Alumínio 270

Aço 30Aço 30

Vidro 20

Cimento 5

Concreto armado 2,5Madeira 2

Cerâmica 2

Concreto 1,4

127Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 127

Agregados 0,25Fonte: PENTTALA,ACI Materials Journal, set‐out 1997

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE

O consumo de concreto pela humanidade é expressivo…

Alimentos

Cimento

ConcretoConcreto

Água

Consumo anual em kg por habitante1000 2000 40003000 50000

128Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 128

Fonte: Agopyan & John,2011

A EMISSÃO DE CO2 NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO

E i ã d CO é í i d d f b i ã

DO CIMENTO

• Emissão de CO2 é característica do processo de fabricação do cimento

Descarbonatação da matéria-prima (60%) Queima dos combustíveis (40%)

129Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 129

A INICIATIVA DE SUSTENTABILIDADE DO CIMENTO (WBCSD – CSI)

• 6 grupos no Brasil são membros do CSI, representando mais de 70% da produção nacionaló i t ífi d d ã ó i, com suas próprias metas específicas de redução para os próximos anos.

130Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 130

COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?

Eficiência Energética

WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos

Adições ao cimento

Captura e armazenamento de carbono

131Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 131

COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?

Eficiência Energética

WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos

Adições ao cimento

Captura e armazenamento de carbono

132Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 132

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASILDO CIMENTO NO BRASIL

• Sistema via úmida para sistema via seca (99%)• Sistema via úmida para sistema via seca (99%)

• Preaquecedores e Precalcinadores (2730 MJ/t de cimento )

• Maçaricos ecológicos

• Queimadores desenvolvidos para pet coque e resíduos

• Moinhos e Separadores de alta eficiência (104 kWh/t)

133Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 133

Fonte: BEN, 2009

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASIL

• Consumo de energia por tonelada de clinquer, incluindo combustíveis alternativos

DO CIMENTO NO BRASIL

Consumo de energia por tonelada de clinquer, incluindo combustíveis alternativos

134Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 134

Fonte: FICEM

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASILDO CIMENTO NO BRASIL

Devido ao estado de excelência alcançado o Brasil apresenta baixo potencialde redução de consumo energético

135Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 135

ç gFonte: IEA analysis ‐ IEA – International Energy Agency – “Energy Technology Transitions for Industry” (2009)

COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?

Eficiência Energética

WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos

Adições ao cimento

Captura e armazenamento de carbono

136Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 136

COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ATRAVÉS DO COPROCESSAMENTOCOPROCESSAMENTO

• Conceito de coprocessamento:p

– Tecnologia de destinação final de resíduos  em fornos de cimento que não gera novos resíduos e contribui para acimento que não gera novos resíduos e contribui para a preservação de recursos naturais. 

Queimar e destruir resíduos, aproveitando energia

Operaçãop çcombinada

137Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 137

Produzir clínquer de qualidade

COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ATRAVÉS DO COPROCESSAMENTO

• Plantas licenciadas = 37

COPROCESSAMENTO

• Resíduos coprocessados = 870.000 t/ano– 183.500 t de pneus usados

• Capacidade de Coprocessamento 2 5 M t/ano

ANO BASE2010

• Capacidade de Coprocessamento = 2,5 M t/ano

Evolução do Coprocessamento (t)

138Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 138

Fonte: ABCP - 2011

ESTRUTURA DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS NA INDÚSTRIA DO CIMENTO NO BRASILCIMENTO NO BRASIL

ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE CIMENTO (%)

CARVÃO VEGETAL    

OUTRAS100%

ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE CIMENTO (%)

*

ELETRICIDADE    COQUE DE PETRÓLEO      

60%

80%

ÓLEO COMBUSTÍVEL       

40%

CARVÃO MINERAL

20%

0%

1970

1973

1976

1979

1982

1985

1988

1991

1994

1997

2000

2003

2006

2009

139Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 139

* Biomassa e resíduos.Fonte: BEN, 2010

COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOSCOMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS

Segundo o WBCSD – CSI, no estudo “Getting the Numbers Right” (GNR):

“Brazil is the leader in the use of biomass as substitute fuel, with 12% of total thermal energy generated. Adding 9% fossil waste, Brazil also replaces more than one fifth of fossil fuels with alternative fuels”.

140Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 140

COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?

Eficiência Energética

Combustíveis alternativosWBCSD‐ CSI

Adições ao cimento

Captura e armazenamento de carbono

141Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 141

CIMENTOS COM ADIÇÕESÇ

• No Brasil os cimentos Portland comum são produzidos• No Brasil, os cimentos Portland comum são produzidos desde 1926 e os cimentos com adições começaram a ser produzidos a partir de 1952

– Cimento portland comum (desde 1926) • CP I‐S  1 ‐ 5% adições

Adições de escória de alto forno e cinzasvolantes nos vários tipos de cimento é uma – Cimento com escória (desde 1952)

• CP III  35 ‐ 70% escória

Ci t P tl d lâ i (d d 1969)

volantes nos vários tipos de cimento é umadas melhores alternativas para redução dasemissões

– Cimento Portland pozolânico (desde 1969)• CP IV  15 ‐ 50% pozolanas

– Cimento composto (desde 1991)

´

– Cimento composto (desde 1991)• CP II‐E  6 ‐ 34% escória• CP II‐Z  6 ‐ 14% pozolanas• CP II‐F 6 ‐ 10% calcário

142Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 142

CP II F  6  10% calcário

VANTAGENS DOS CIMENTOS COM ADIÇÕES

P ã d j id• Preservação de jazidas

• Economia de combustíveis

• Aproveitamento de resíduos industriais

• Melhoria da durabilidade• Melhoria da durabilidade

• Diminuição das emissões específicas

143Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 143

PRODUÇÃO DE CIMENTO POR TIPO ( 2010)

• Cimento Portland Comum (CPI) ................................. 0,2%

Cimento Portland Composto (CP II) 66 5%• Cimento Portland Composto (CP II) ………………… 66,5%

• Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) …………… 14,4%

• Cimento Portland Pozolânico (CP IV) ………………. 11,6%

• Cimento de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) ……. 7,3%

• Cimento Portland Branco (CPB) 0 %• Cimento Portland Branco (CPB) …………………...…... 0 %

Fonte : SNIC 2011

144Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 144

Fonte : SNIC,2011

RELAÇÃO : ADIÇÃO / CIMENTO

%30

35(%)

%

20

25

30

10

15

2009 17 8 ilhõ d t l d d di õ i l i d ó i

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2009: 17,8 milhões de toneladas de adições incluindo escórias, material pozolânico, filler e gesso

145Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 145

ADIÇÕES AO CIMENTOÇ

350

300

350

302Adições

CimentoRedução de

emissões (2009):15 Mt CO2

200

250

201

Cimento

Clinquer

5 t CO2

100

150172

Indicador: 1990 = 100

1001990 1995 2000 2005 2008

146Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 146

Fonte: SNIC

COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?

Eficiência Energética

Combustíveis alternativos WBCSD‐ CSI

Adições ao cimento

Captura e armazenamento de carbono

147Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 147

COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?

• Eficiência energética

DE CO2?

com a evolução crescente apresentará limitações

Eficiência energética• Combustíveis alternativos• Cimentos com adições

• Captura e armazenamento de carbono

A captura e armazenamento de carbono constitui atualmentetecnologia cara e tecnicamente impraticável mas é a solução dotecnologia cara e tecnicamente impraticável, mas é a solução dofuturo para a indústria em termos de minimização das emissões.

148Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 148

A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE

Resultados das ações da indústria de i t i i i i õ dcimento para minimizar as emissões de

CO22

149Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 149

2º INVENTÁRIO NACIONAL DE GASES DE EFEITO ESTUFAESTUFA

• O 2° Inventário Nacional de GEE divulgado em 2010, com abrangência de 1990 a 2005

Indústria do cimento

g g

16,5%

EnergiaTrat. de ResíduosQueimadasUso do Solo eQueimadas

2,2%

1,1%16,1%

1 0%

Uso do Solo e

Trat. de ResíduosEnergia1 7%

2,2%

Emissão média mundial 5%

Agropecuária

Processos Industriais

Energia1,0% Energia

Processos Industriais

Agropecuária

1,7%mundial     5%

Emissão média

Brasil (2005): 2 2 Bi toneladas de CO

21,9%57,7%57,7%

21,9%Emissão média brasileira 1,1%

Brasil (2005): 2,2 Bi toneladas de CO2

150Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 150

Fonte: MCT

EMISSÕES DE CO2 DO CIMENTO (CSI)2 ( )

E i õ d CO t l d d i t (k /t)

1000

• Emissões de CO2 por tonelada de cimento (kg/t)

600

800 1990

2000

2005

200

400 2006

2007

2008

0

CEI Am.Norte

Ásia (exc. China,Índia, CEI

JapãoAust. e N. Zel.

África eOr. Médio

China Am.Central

Índia Europa Am. Sul(exc. Brasil)

Brasil

,e Jap.

151Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 151

Fonte: CSI

POTENCIAL DE REDUÇÃO DE CO2POTENCIAL DE REDUÇÃO DE CO2

O B il i l d ã d i ã d CO ãO Brasil tem o menor potencial redução de emissão de CO2 em comparação com outros países produtores de cimento, com base nas melhores tecnologias disponíveis (BAT)

152Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 152

Fonte: IEA – International Energy Agency/2009

CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS

A indústria de cimento no Brasil apresenta baixa taxa de emissãoespecífica de CO2 quando comparada à média mundial.

• Ações continuadas da indústria do cimento– Garantir o fornecimento  de cimento  com qualidade para as obras de infraestrutura necessárias ao desenvolvimento do País 

– Manter os cimentos com menores taxas de  emissão específica de COde  CO2

– Aumentar progressivamente a substituição de combustível fóssil por combustível alternativo, incluindo biomassa.p ,

– Estímular à produção de cimento sustentável (uso de adição e de clínquer coprocessado)

153Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 153

– Estar  aberta às inovações tecnológicas

154Livro Concreto: Ciência e Tecnologia

Editor: Geraldo C. Isaia 154