CIMENTO PORTLAND Nota HistricaO termo cimento proveniente do latim Caecmentun que significa pedaos de pedras speras e no talhadas. O emprego de cimentos bem antigo. Os antigos egpcios usavam gesso impuro calcinado. Os gregos e romanos usavam calcrio calcinado, e aprenderam,

posteriormente, a misturar cal, gua, areia e pedra britada, tijolos ou telhas. Foi o primeiro concreto da histria. A argamassa de cal no endurece debaixo dgua e, para construes sob a gua, os romanos trituravam cal com cinzas vulcnicas ou telhas de argila queimadas finamente modas. A slica ativa e alumina da cinza e das telhas se combinavam com o calcrios para formar o que veio a ser chamado de cimento pozolnico, devido ao nome da cidade de Pozzuoli, perto do Vesvio, onde a cinza vulcnica foi encontrada pela primeira vez. O nome do cimento pozolnico ainda hoje usado para os cimentos obtidos, de forma simples, pela triturao de materiais naturais temperatura normal. Algumas das estruturas romanas, onde as pedras eram ligadas com argamassa, como o Coliseu e a Pont du Gard, perto de Nimes, resistem at hoje, com o material ligante ainda rijo e firme. Nas runas de Pompia, a argamassa, muitas vezes, se apresenta menos deteriorada pelas intempries do que a pedra. O templo de Phanteon em Roma foi construdo em 27 A.C. pelo imperador Marco Agripa e a sua cpula com um dimetro de 47m feita com concreto contendo cal, cinza vulcnica (pozolana) e pedra pomes (agregado leve). Outros exemplos de aplicaes se seguem, como pontes, aquedutos e obras martimas que apresentaram bom comportamento por cerca de dois milnios. O concreto romano era feito com agregado de pedra vulcnica e ou pedra pomes, e o aglomerante uma mistura de cal e pozolana natural (cinza vulcnica). A Idade Mdia trouxe um declnio geral na qualidade e uso do cimento e s no sculo XVIII registra-se um avano da tecnologia dos cimentos. Jonh Smeaton, encarregado em 1756 de reconstruir o farol de Eddystone, ao largo da costa de Corn, descobriu que se obtinha uma argamassa melhor quando a pozolana era misturado ao calcrio calcinado contendo elevado teor de argila. Identificando o papel da argila, at ento considerada

indesejvel, Smeaton foi o primeiro a reconhecer as propriedades qumicas da cal hidratada. Seguiu-se o desenvolvimento de outros cimentos hidrulicos, como o cimento romano, obtido por James Parker ao calcinar ndulos de calcrio argiloso, culminando com a patente do cimento Portland, registrada em 1824 por Joseph Aspdin, um construtor de Leeds. Este cimento era fabricado aquecendo-se uma mistura de argila finamente dividida e calcrio num forno, at eliminar o CO2; a temperatura era bem inferior necessria para formao do clnquer. O prottipo de cimento moderno foi criado em 1845 por Isaac Johnson, que queimou uma mistura de argila e greda (giz) at a formao do clnquer, possibilitando a ocorrncia das reaes necessrias formao de compostos de alta resistncia no cimento. O nome de cimento Portland, originalmente devido a semelhana de cor e de qualidade do cimento hidratado com a pedra de Portland um calcrio extrado em Dorset usado at hoje para designar um cimento obtido pela mistura apropriada de materiais calcrios e argilosos, ou outros materiais contendo slica, alumina ou xidos de ferro, aquecendo tudo a uma temperatura necessria para a clinquerizao e moendo-se o clnquer resultante. A degradao das obras executadas com concreto de cimento Portland, principalmente nestes ltimos cinqenta anos, so causadas pelo meio ambiente no qual a estrutura est exposta ou por fatores internos ao prprio concreto. As causas externas podem ser qumicas, fsico-qumicas ou mecnicas, devidas ao ataque por lquidos ou gases, ao eletroltica, ocorrncia de temperaturas extremas ou eroso. A extenso da deteriorao causada por estes agentes depende muito da qualidade do concreto, embora internamente deva-se atentar para eventuais reaes com os agregados, permeabilidade e variaes volumtricas. Obs.: Concreto vem da palavra latina concretus, que significa crescido junto.

DefinioCIMENTO PORTLAND a denominao convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construo civil como cimento. O cimento portland um p fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ao da gua. Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido ao da gua, o cimento portland no se decompe mais.

O cimento portland, misturado com gua e outros materiais de construo, tais como a areia, a pedra britada, o p-de-pedra, a cal e outros, resulta nos concretos e nas argamassas usadas na construo de casas, edifcios, pontes, barragens, etc. As caractersticas e propriedades desses concretos e argamassas vo depender da qualidade e propores dos materiais que so compostos. Dentre eles, entretanto, o cimento o mais ativo, do ponto de vista qumico. Pode-se dizer que o cimento o principal responsvel pela transformao da mistura dos materiais componentes dos concretos e das argamassas no produto final desejado (uma laje, uma viga, um revestimento etc.). Portanto, de fundamental importncia utiliz-lo corretamente. Para isto, preciso conhecer bem suas caractersticas e propriedades, para poder aproveit-las da melhor forma possvel na aplicao que se tem em vista.

Composio do Cimento Portland (matrias-primas)Uma das melhores maneiras de conhecer as caractersticas e propriedades dos diversos tipos de cimento portland estudar sua composio. O cimento Portland composto de clnquer e de adies finamente modas. O clnquer o principal componente e est presente em todos os tipos de cimento Portland. As adies podem variar de um tipo de cimento para outro e so principalmente elas que definem os diferentes tipos de cimento. 1 - Clnquer O clnquer tem como matrias-primas o calcrio e a argila, ambos obtidos de jazidas em geral situadas nas proximidades das fbricas de cimento. A rocha calcria primeiramente britada, depois moda em conjunto com a argila em propores adequadas. A mistura formada passa por um sistema de pr-aquecedor, que consiste numa srie de ciclones, para ento atravessar zonas de queima do forno rotativo de grande dimetro e comprimento, cuja temperatura interna chega a alcanar 1450C. O intenso calor transforma a mistura em um novo material, denominado clnquer, que se apresenta sob a forma de ndulos. Na sada do forno, o clnquer, ainda incandescente, bruscamente resfriado. Posteriormente, ao ser finamente modo, aps a adio do gesso e/ou outras adies transforma-se em cimento. O cimento tem a peculiaridade de desenvolver uma reao qumica em presena de gua, na qual ele, primeiramente, torna-se pastoso e, em seguida, endurece, adquirindo

elevada resistncia mecnica e durabilidade. Essa caracterstica adquirida pelo clnquer, que faz dele um ligante hidrulico muito resistente, sendo sua principal propriedade. 2 - Adies As adies so outras matrias-primas que, misturadas ao clnquer na fase de moagem, permitem a fabricao dos diversos tipos de cimento Portland hoje disponveis no mercado. Essas outras matrias-primas so o gesso, as escrias de alto-forno, os materiais pozolnicos e os materiais carbonticos. Gesso O gesso tem como funo bsica aumentar o tempo de endurecimento do clnquer modo. Caso no se adicionasse o gesso moagem do clnquer, o cimento, quando entrasse em contato com a gua, endureceria quase que instantaneamente, o que inviabilizaria seu uso nas obras. Por isso, o gesso uma adio presente em todos os tipos de cimento portland. A quantidade adicionada pequena: em geral, 3% de gesso. Escria As escrias de alto-forno so obtidas durante a produo de ferro-gusa nas indstrias siderrgicas e tm forma de gros de areia. Antigamente, as escrias de alto-forno eram consideradas como um material sem maior utilidade, at descobrir-se que elas tambm tm a propriedade de ligante hidrulico muito resistente, ou seja, que reagem em presena de gua, principalmente em ambiente alcalino, desenvolvendo caractersticas aglomerantes de forma muito semelhante a do clnquer. Essa descoberta tornou possvel adicionar a escria de alto-forno a moagem do clnquer com gesso, guardadas certas propores, e obter como resultado um tipo de cimento que, alm de atender plenamente aos usos mais comuns, apresenta melhoria de algumas propriedades, como maior durabilidade e maior resistncia final. Pozolana Os materiais pozolnicos so rochas vulcnicas, certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas (550C a 900C), e tambm as cinzas provenientes da queima do carvo mineral nas usinas termeltricas entre outros. Da mesma forma que no caso da escria de alto-forno, pesquisas levaram descoberta de que os materiais pozolnicos, quando pulverizados em partculas muito finas, tambm passam a apresentar a

propriedade de ligante hidrulico, de forma distinta. Isto porque no basta colocar os materiais pozolnicos, sob forma de p muito fino em presena de gua, para que

passem a desenvolver as reaes qumicas que os tornam primeiramente pastosos e depois endurecidos. A reao s vai acontecer se alm da gua, os materiais pozolnicos modos em gros finssimos tambm forem colocados em presena de mais um outro material. O clnquer modo justamente um desses materiais, pois no processo de hidratao libera hidrxido de clcio (cal) que reage com a pozolana. Esse o motivo pelo qual a adio de materiais pozolnicos ao clnquer modo com gesso perfeitamente vivel, at um determinado limite. E, em alguns casos, at recomendvel, pois o tipo de cimento assim obtido ainda oferece a vantagem de conferir maior impermeabilidade aos concretos e s argamassas. Slica Ativa A slica ativa um produto obtido nos filtros do processo de fabricao do silcio metlico. Ao sair do forno eltrico onde gerado na forma de gs SiO, oxida-se passando a SiO2, formando partculas slidas extremamente finas 0,2m, muito menor que a finura mdia dos gros de cimento. A slica ativa apresenta-se amorfa, com baixo grau de cristalizao. Caractersticas Fsicas (valores aproximados) Massa unitria Densificado (D) No Densificado (ND) Massa Especfica Superfcie Especfica Formato da partcula Dimetro mdio da partcula 550 360 2.220 20.000 esfrico 0,20 Caracterstica Qumica (valores aproximados) 95/90 Finura (m2/kg) 20.000 10.000 400 a 700 300 a 500 kg/m3 kg/m3 kg/m3 m2/kg m

Slica Material Slica Ativa Fumaa de Cigarro Fly ash (cinzas) Cimento Portland

SiO2

md/mn.

A sua adio no preparo do concreto ou na fabricao de cimentos especiais, resulta na obteno de concretos com caractersticas de boa resistncia a ataques qumicos,

aumento das resistncias mecnicas (abraso, eroso, compresso, trao) maior aderncia, coeso, impermeabilidade e inibio da reao lcali-agregado. A importncia da slica ativa na engenharia civil to grande atualmente, que torna-se difcil imaginar a realizao de obras com CAD (concretos de alto desempenho), recuperao de estruturas ou produo de concretos durveis, sem a incluso, no estudo de projeto, do uso de slica ativa no cimento, ou cimentos pr aditivados, por exemplo o CPV-ARI-RS-MS. A ao da slica ativa de uma superpozolna, reagindo com o Hidrxido de Clcio Ca(OH)2 liberado pela hidratao do cimento (clnquer), formando Silicato de Clcio Hidratado, que vai otimizar em todos os aspectos o concreto ou argamassa resultantes. O uso de slica ativa implica tambm na utilizao de um superplastificante para manter a relao A/C num ndice adequado.

Carbonatos Os materiais carbonticos so minerais modos, tais como o prprio calcrio. Tal adio serve tambm para tornar os concretos e as argamassas mais trabalhveis, porque os gros ou partculas desses minerais modos tm dimenses adequadas para se alojar entre os gros ou partculas dos demais componentes do cimento, funcionando como um verdadeiro lubrificante. Quando presentes no cimento so conhecidos como filer calcrio. Conclui-se pois que, de todas as adies, o gesso no pode, em hiptese alguma, deixar de ser misturado ao cimento, e que as demais matrias-primas adicionadas (escria de alto-forno, materiais pozolnicos, slica ativa e materiais carbonticos) so totalmente compatveis com o principal componente do cimento portland o clnquer acabando por conferir ao cimento pelo menos uma qualidade a mais.

Processo de Fabricao Matrias-primasExtrao, Britagem, Transporte e Pr-Homogeneizao Calcrio: Extrao, britagem e transporte por correias ou vagonetes telefricos e prhomogeneizao. O calcrio a principal matria-prima para a fabricao do cimento. Quando exposto temperatura acima de 800C, o CaCO3 que o constitui, passa para a forma de CaO+ CO2 e este CaO que vai reagir com o Al2O3, Fe2O3 e SiO2 proveniente da argila e outras matrias-primas, formando no interior do forno rotativo, em ambiente de at 1450C, os minerais constituintes do clnquer. Argila: Extrao, britagem, transporte e pr-homogeneizao. A argila utilizada para fornecer os silicatos de alumnio e ferro que iro reagir com a cal no interior do forno, formando o clnquer. Areia: Extrao, transporte e estocagem na fbrica. Quando ocorre deficincia de SiO2 na argila, necessria a utilizao da areia, como corretivo da farinha crua. Minrio de Ferro: Normalmente o minrio de ferro comprado na forma de finos, rejeito das mineradoras. Existem casos tambm que, para corrigir a deficincia de Fe2O3 da argila, torna-se necessrio o uso do minrio de ferro (hematita).

Durante a extrao, processamento e estocagem, esses materiais so amostrados, analisados fisicamente e quimicamente pela equipe do laboratrio da fbrica. Dosagem das matrias-primas e moagem Aps a pr-homogeneizao de calcrio e da argila, esses materiais so transportados para a alimentao do moinho de bolas ou de rolos, onde so pulverizados e passam a denominar-se farinha crua. Composio qumica caracterstica das matrias-primas para a moagem da farinha crua em % Calcrio Al203 SiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Perda ao fogo Mdulos MSi A/F 1,73 1,66 2,61 1,77 13,96 3,86 0,09 0,004 1,50 4,16 0,90 51,29 0,36 41,00 Argila 15,75 64,40 8,92 0,70 0,80 2,79 0,06 6,14 Areia 5,02 88,23 1,30 0,63 0,11 2,66 0,37 1,00 Min. Ferro 0,40 7,56 83,13 2,09 0,43 0,08 0,06 4,92

Os tcnicos da fbrica consideram a composio qumica de cada material e atravs das formulaes baseadas nos mdulos e saturao de referncia, calculam a percentagem de cada um, para compor a moagem da farinha adequada boa queima no forno e a produo do Clnquer com a potencialidade desejada (Alita, Belita, Aluminatos e Ferrita). Mdulos e Frmula de Saturao SiO2 Mdulo de Silcio MSi = Al203 + FeO3 (2,2 a 2,7)

Al203 Mdulo de Alumnio MA ou A/F = Fe2O3 (0,64 A 2,0)

Saturao da farinha e clnquer Stand de Cal (KUHL) CaO KS = SiO2 . 2,8 + Al2O3 . 1,1 + Fe2O3 . 0,7 (0,92 a 1,00)

Extrao Pr-Homogeneizao MoagemProcesso e Controle Falta organograma.

ClinquerizaoA farinha obtida atravs da moagem das matrias primas homogeneizada e lanada continuamente na alimentao do pr-aquecedor do forno rotativo. nessa parte do processo que inicia-se a transformao mineral da matria prima, com a evaporao da gua livre, gua combinada, desprendimento do CO2 do calcrio, liberando o CaO para reagir com os silicatos de ferro e alumnio, provenientes principalmente da argila. As reaes complementares para a obteno do C4AF Ferrita, C3A Auminato, C2S Belita e C3S Alita ocorrem no interior do forno rotativo (Conforme tabela demonstrativa n. 1). Seqncia de reaes no processo at a clinquerizao e resfriamento Faixa de Temperatura (C) Aquecimento 20 100 100 300 400 900 >500 600 900 >800 Tipo de Reao (Local)

Evaporao da gua Livre (Moagem da Farinha Perda da gua Combinada (Pr-Aquecedor) Calcinao das argilas Minerais (H20 e Grupos de OH) (Pr-Aquec.) Modificaes Estruturais nos Silicatos (Pr-Aquecedor) Dissociao dos Carbonatos (Pr-Aquecedor) Formao do C2S, Produtos Intermedirios, Aluminatos e Ferrita (Forno) >1250 Formao da Fase Lquida (Forno) Aprox. 1450 Formao do C3S e C2S (Forno Zona de Queima) Resfriamento 1300 1240 Cristalizao da Fase Lquida, Especialmente os Aluminatos e Ferrita (aps zona de queima, antes do resfriador). 1240 150 Consolidao das caractersticas dos minerais obtidos no forno. Tabela Demonstrativa n. 1

As reaes qumicas que ocorrem no sistema de fornos de clinquerizao, podem, aproximadamente, ser representadas como as seguintes: Pedra Calcria CaO + CO2 3CaO . SiO2 = C3S 2CaO . SiO2 = C2S 3CaO . Al2O3 = C3A 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 = C4AF

Argila SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O Calcinao Clinquerizao Estocagem Falta organograma.

Composio Qumica do Clnquer PortlandDe acordo com a composio da matria-prima, o clnquer de cimento Portland contm aproximadamente os seguintes elementos expressos como xidos: Frmula xido de clcio Slica Alumnio Ferro Magnsio Sdio Potssio SO3 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O K2O SO3 S Tabela demonstrativa n. 2 Considerando-se que as propriedades do clnquer Portland so relacionadas ao teor dos compostos, difcil extrair quaisquer concluses a partir da anlise do clnquer expressa em xidos, como as mostradas na tabela demonstrativa n. 2. prtica comum, na indstria do cimento, calcular o teor dos compostos do clnquer Portland a partir da anlise dos xidos, usando-se uma srie de equaes que foram originalmente desenvolvidas por R.H. Bogue. Abreviao C S A F M Composio (%) 59 16 4 2 0,8 0 0 0,5 67 26 8 5 6,5 1,5 1,5 1,2

Frmula de Bogue Determinao da Composio Potencial a partir da Anlise Qumica As equaes de BOGUE, para estimar a composio potencial ou terica dos compostos minerais do clnquer Portland, so as seguintes:

Alita Belita Alumina Ferrita

% C3S = % C2S = % C3A =

4,071C 7,600S 6,718A 1,430F 2,850S 2,867S 0,7544C3S 2,650A 1,692F

% C4AF = 3,043F

Atravs de microscopia, a composio potencial, estimada pela frmula de Bogue, poder ser comparada, examinando as sees polidas e tratadas dos ndulos de clnquer. No captulo seguinte, no quadro de principais compostos (tabela n. 3), h uma explicao resumida da influncia de cada composto mineral do clnquer nas caractersticas do cimento a ser obtido, em relao as suas propriedades tecnolgicas.

Composio Mineralgica do Clnquer PortlandA composio mineralgica do clnquer varia de acordo com as matrias-primas disponveis e o processo de cozimento aplicado. Para cada tipo de clnquer (minerais) formado, a composio apresenta diferentes comportamentos de endurecimento que proporcionalmente influenciam as propriedades do cimento nas suas aplicaes. A tabela n. 3 mostra os principais compostos do clnquer e suas propriedades especficas. Pequenos elementos tais como sdio, potssio, fsforo etc, tambm podem ter uma significante influncia sobre as propriedades do clnquer. Magnsio (MgO) e cal livre (CaO) podem causar um aumento de volume e ocorrncias de fissuras.

Compostos

Frmula Qumica Abrev. Clssica

% no Clnquer

Propriedades Tecnolgicas

Silicato Triclcico (Alita) Silicato Biclcico (Belita) Aluminato Triclcico (Aluminato)

3CaO . SiO2

C3S

50 65 Endurecimento rpido Alto calor de hidratao Alta resistncia inicial

2CaO . SiO2

C2S

15 25 Endurecimento lento Baixo calor de hidratao Baixa resistncia inicial

3CaO . Al2O3

C3A

6 10

Pega muito rpido e deve ser controlado com adio de gesso, suscetvel ao ataque de meios sulfatados, alto calor de hidratao, alta retrao, baixa resistncia final.

Ferro Aluminato Tetraclcico (Ferrita) Cal Livre

4CaO . Al2O3 . Fe2O3

C4AF

38

Endurecimento

lento,

resistente a meios sulfatados, no tem contribuio para resistncia, cor escura

CaO

C

0,5 1,5 Aceitvel

somente

em

pequenas quantidades Em maiores quantidades

causam aumento de volumes e fissura Tabela demonstrativa n. 3

Cimento MoagemProcesso e Controle Falta organograma.

Adies Finais / Moagem / EmbalagemO clnquer constantemente analisado, de maneira a ser selecionado e armazenado separadamente, para a produo dos diversos tipos de cimento, de acordo com as caractersticas desejadas. Aps a estocagem do clnquer, este modo finamente em moinhos de bolas, ou rolos, sendo adicionado um pequeno percentual de gesso para controlar o tempo de pega.

Para cimentos compostos, neste momento, tambm so inseridas suas adies respectivas (escria de alto forno, pozolana, fly-ash etc) nas quantidades adequadas. O cimento para ser enviado ao local de consumo recebe a embalagem prevista, podendo ser: Sacaria de papel Kraft; container de material vinlico, com reforo (big-bag); transportado a granel, sendo depositado, em seu destino, em silo metlico ou de concreto.

Principais propriedades dos diversos tipos de Cimento PortlandOs cimentos Portland so especificados por sua composio qumica, tipo de adies e propriedades fsicas. Estas propriedades so: finura, expansibilidade, tempo de pega, falsa pega, resistncia compresso, calor de hidratao, perda ao fogo e massa especfica. Finura A finura do cimento pode ser determinada atravs de peneira malha n. 200, (0,075 mm) permeabilmetro ao ar de Blaine e granulmetro a laser. Cimentos finos geralmente aceleram o desenvolvimento da resistncia. Expansibilidade A expansibilidade pode ocorrer aps o final de pega, ao longo do tempo, provocando fissuras, quando na queima do clnquer e teor de Magnsio ou CaO livre elevado. Tempo de pega O tempo de pega do cimento importante para permitir a aplicao adequada de pastas, argamassas ou concretos, isto , sem perda de plasticidade e trabalhabilidade. Para controlar o tempo de pega, adicionado o gesso (CaSO4.2H2O) na moagem do cimento, cujo controle feito atravs do teor de SO3. Falsa Pega A falsa pega um fenmeno que ocorre quando a mistura, em que est sendo empregado o cimento (pasta, argamassa ou concreto), perda a plasticidade com um tempo menor que o previsto, e com uma nova remistura na betoneira, sua plasticidade inicial recuperada. Isto ocorre quando, na moagem do cimento, a temperatura deste ultrapassa 128C, provocando uma dissociao do Sulfato de Clcio do gesso interferindo nas caractersticas do seu efeito retardador de pega.

Calor de Hidratao No preparo do concreto, quando a gua e o cimento reagem, ocorre o calor de hidratao. Esse efeito poder acontecer durante meses, em funo do volume concretado. A quantidade de calor gerado depende da composio qumica do cimento, quantidade e tipo de adies, finura etc. Para se medir o calor de hidratao, utiliza-se a garrafa de Langavant. Resistncia Compresso A resistncia compresso do cimento medida atravs de corpos de prova cilndricos 50mm x 100mm, com um trao normalizado, com areia padro do IPT. Diversos tipos de cimentos, com suas caractersticas de finura e composio, tem curvas de resistncias x idade distintas, que normalmente definem o seu uso ou no, em determinadas aplicaes. um ensaio importante para o controle de qualidade do cimento. Perda ao Fogo Este ensaio determinado com uma amostra de cimento, levado a uma temperatura em torno de 950C em uma mufla, em funo da diferena do peso inicial. Atravs deste ensaio, controla-se o teor de adies de material carbontico. Massa Especfica A massa especfica no uma indicao de qualidade do cimento. Ela utilizada para clculo de dosagens de concretos e argamassas, e no ensaio de Blaine (finura por superfcie especfica). Tonalidade do cimento Existe uma mentalidade generalizada fora do meio tcnico que os cimentos com tonalidade escura so mais resistentes que os claros. Isto no corresponde a uma realidade. A cor do cimento influenciada pela composio qumica das matrias primas, principalmente o teor de Fe2O3, no existindo nenhuma relao entre cor de cimento e sua resistncia.

INTERLABORATORIAL DO CIMENTOTodas as fbricas de cimento mantm um laboratrio em suas dependncias, para o acompanhamento dirio das diversas fases de produo. Os ensaios realizados permitem acompanhar passo a passo a qualidade do processo. O objetivo desse esforo tecnolgico assegurar um produto inteiramente de acordo com as normas brasileiras. importante tambm ter certeza de que os ensaios realizados esto corretos, isto , que os

laboratrios das fbricas esto com os equipamentos e processos de acordo com cada ensaio. A indstria cimenteira, pensando nisso, organizou o seu interlaboratorial, que consiste na comparao de resultados obtidos pelos laboratrios de cada fbrica e o laboratrio da ABCP Associao Brasileira de Cimento Portland. A cada 60 dias, um representante de uma entidade credenciada prxima da indstria, aleatoriamente faz uma visita fbrica e colhe uma amostra de cimento. Depois homogeneizada, a amostra dividida em duas partes, ficando uma delas para ser ensaiada no prprio laboratrio da fbrica e a outra enviada para testes na ABCP em So Paulo. Ao receber a amostra, ela numerada e os ensaios so realizados sem a identificao do fabricante. A mesma amostra permite a realizao de diversos ensaios. De posse dos resultados, feita uma comparao, que permite avaliar as possveis distores. Quando elas acontecem, so imediatamente analisadas. Como este processo se repete fbrica por fbrica, tem-se, ao fim dele, a medida de disperso de cada ensaio e conseqentemente todos laboratrios tambm so aferidos. O acompanhamento tcnico laboratorial de produo passa por esse refinamento, transferindo confiabilidade aos cimentos produzidos no pas. As fbricas ainda dispem de outros sistemas de apoio aos clientes, fornecendo-lhes segurana atravs de assistncia tcnica direta e/ou de sistema de informaes sobre seus produtos.

Principais tipos de Cimento PortlandExistem no Brasil vrios tipos de cimento portland, diferentes entre si, principalmente em funo de sua composio. Os principais tipos oferecidos no mercado, ou seja, os mais empregados nas diversas obras de construo civil so: Cimento portland comum; Cimento portland composto; Cimento portland de alto-forno; Cimento portland pozolnico; Cimento portland de alta resistncia inicial.

Em menor escala so consumidos, seja pela menor oferta, seja pelas caractersticas especiais de aplicao, os seguintes tipos de cimento:

Cimento portland de alta resistncia inicial resistente aos sulfatos; Cimento portland resistentes aos sulfatos; Cimento portland branco; Cimento portland de baixo calor de hidratao; Cimento portland para poos petrolferos; Cimento portland de alta resistncia inicial resistente a sulfatos com slica ativa

Todos os tipos de cimento mencionados so regidos por normas da ABNT, que dispe de escritrios ou representaes espalhados pelo Pas, nos quais podero ser adquiridas essas normas. Cimentos Portland comuns e compostos Quadro 1 Composio dos cimentos Portland comuns e compostos Composio (% de massa) Tipo de Cimento Portland Sigla + Gesso Escria Clnquer granulada de alto-forno (sigla E) CPI Comum CPI S CPII E Composto CPII Z CPII F 99 95 94 56 94 76 94 90 6-34 15 6-14 0-10 0-10 6-10 NBR 11578 100 NBR 5732 Material Material Norma Brasileira

pozolnico carbontico (sigla Z) (sigla F)

Cimentos Portland de alto-forno e pozolnicoO consumo aprecivel de energia durante o processo de fabricao de cimento motivou mundialmente, a busca pelo setor, de medidas para diminuio do consumo energtico. Uma das alternativas de sucesso foi o uso de escrias granuladas de alto-forno e materiais pozolnicos na composio dos chamados cimentos portland de alto-forno e pozolnicos, respectivamente. O quadro 2 apresenta a composio desse tipo de cimento.

Quadro 2 Composio dos cimentos Portland de alto-forno e pozolnico Composio (% de massa) Tipo de Cimento Portland Sigla + Gesso Alto-Forno Pozolnico CP III CPIV 6525 8545 Escria Clnquer granulada de alto-forno 35-70 15 50 05 05 NBR 5735 NBR 5736 Material Material Norma Brasileira

pozolnico carbontico

Cimento Portland de alta resistncia inicialO cimento portland de alta resistncia inicial (CP V ARI), embora contemplado pela ABNT como norma separada do cimento comum, na verdade um tipo particular deste, que tem a peculiaridade de atingir altas resistncias j nos primeiros dias de aplicao. O desenvolvimento da alta resistncia inicial conseguido pela utilizao de uma dosagem diferente na produo do clnquer, bem como pela moagem mais fina do cimento, de modo que, ao reagir com a gua, ele adquira elevadas resistncias, com maior velocidade. Em funo da maior rapidez de desforma das concretagens, devido as altas resistncias obtidas nas idades iniciais, este tipo de cimento utilizado em concreto protendido, fabricao de pr-moldados, construo de edifcios, pontes, viadutos, pisos industriais. O quadro 3 apresenta a composio desse tipo de cimento. Quadro 3 Composio do cimento portland de alta resistncia inicial Composio (% de massa) Tipo de Cimento Portland Sigla Clnquer + Gesso Alta resistncia Inicial CP V - ARI 100 95 05 NBR 5733 Material carbontico Norma Brasileira

Grfico comparativo entre as resistncias dos diversos tipos de cimentoRESISTNCIA COMPRESSO (MPa) 60

50

40

30

20

10

0 0 1 3 7CPV-ARI-PLUS CP I

14CP II CP III

21

28 IDADE (Dias)CP IV

Cimentos Portland resistentes a sulfatosOs cimentos portland resistentes a sulfatos so aqueles, como o prprio nome diz, que tm a propriedade de oferecer resistncia aos meios agressivos sulfatados, tais como os encontrados nas redes de esgotos de guas servidas ou industriais, na gua do mar. Alguns tipos bsicos (CP I, CP II, CP III, CP IV e CP V-ARI) podem ser considerados resistentes aos sulfatos, desde que obedeam a pelo menos uma das seguintes condies: teor de aluminato triclcico (C3A) do clnquer e teor de adies carbonticas de, no mximo, 8% e 5% em massa, respectivamente. cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escria granulada de alto-forno, em massa. cimentos do tipo pozolnico, que contiverem entre 25% e 40% de material pozolnico, em massa. cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa durao ou de obras que comprovem resistncia aos sulfatos.

No primeiro e no ltimo caso, o cimento deve atender ainda a uma das normas NBR 5732, 5733, 5735, 5736 e 11578. Se o cimento original for o portland de alta resistncia inicial (NBR 5733), admite-se a adio de escria granulada de alto-forno ou de materiais pozolnicos, para os fins especficos da NBR 5737. Cimentos Portland de baixo calor de hidratao O aumento da temperatura no interior de grandes estruturas de concreto, devido ao calor desenvolvido durante a hidratao do cimento, pode levar ao aparecimento de fissuras de origem trmica, que podem ser evitadas se forem usados cimentos com taxas lentas de evoluo de calor, os chamados cimentos portland de baixo calor de hidratao. Os cimentos portland de baixo calor de hidratao, de acordo com a NBR 13116, so aqueles que despendem at 260 J/g e at 300 J/g aos 3 dias e 7 dias de hidratao, respectivamente, e podem ser qualquer um dos tipos bsicos. O ensaio executado de acordo com a norma NBR 12006 Determinao do Calor de Hidratao pelo Mtodo da Garrafa de Langavant. Cimentos Portland branco O cimento portland branco um tipo de cimento que se diferencia dos demais pela colorao. A cor branca conseguida a partir de matrias-primas com baixos teores de xidos de ferro e mangans e por condies especiais durante a fabricao, especialmente com relao ao resfriamento e moagem do produto. No Brasil o cimento portland branco regulamentado pela norma NBR 12989, sendo classificado em dois subtipos: cimento portland branco estrutural e cimento portland branco no estrutural, cujas composies so mostradas no Quadro 4.

Quadro 4 Composio dos cimentos portland brancos Composio (% de massa) Tipo de Cimento Portland Branco estrutural CPB 32 CPB 40 NBR 12989 Branco no estrutural O cimento portland branco estrutural aplicado em concretos brancos para fins arquitetnicos, possuindo as classes de resistncia 25, 32 e 40. J o cimento portland branco no estrutural no tem indicao de classe e aplicado, por exemplo, no rejuntamento de azulejos e na fabricao de ladrilhos hidrulicos, isto , em aplicaes no estruturais, sendo esse aspecto ressaltado na sacaria para evitar uso indevido por parte do consumidor. CIMENTO PORTLAND PARA POOS PETROLFEROS Constitui um tipo de cimento portland de aplicao bastante especfica, qual seja a cimentao de poos petrolferos. O consumo desse tipo de cimento pouco expressivo quando comparado ao dos outros tipos de cimentos normalizados no Pas. O cimento para poos petrolferos (CPP) regulamentado pela NBR 9831 e na sua composio no se observam outros componentes alm do clnquer e do gesso para retardar o tempo de pega. No processo de fabricao do cimento para poos petrolferos so tomadas precaues para garantir que o produto conserve as propriedades reolgicas (plasticidade) necessrias nas condies de presso e temperatura elevadas presentes em grandes profundidades, durante a aplicao nos poos petrolferos. CPB 74 50 26 50 100 75 Cdigo de identificao (sigla + classe) CPB 25 Clnquer + Gesso 0 25 Material carbontico Norma Brasileira

Quadro 5 Nomenclatura dos cimentos Portland Nome Tcnico Cimento portland comum (NBR Cimento portland 5732) comum com adio Cimento portland composto com escria Cimento Cimento portland portland composto com composto pozolana (NBR 11578) Cimento portland composto com filer Cimento portland de alto-forno (NBR 5734) Cimento portland pozolnico (NBR 5736) Cimento portland de alta resistncia inicial (NBR 5733) Cimento portland resistente aos sulfatos (NBR 5737) Cimento portland comum Sigla CPI Classe 25 32 40 25 32 40 25 32 40 25 32 40 25 32 40 25 32 40 25 32 Identificao do tipo e classe CPI-25 CPI-32 CPI-40 CPI-S-25 CPI-S-32 CPI-S-40 CPII-E-25 CPII-E-32 CPII-E-40 CPII-Z-25 CPII-Z-32 CPII-Z-40 CPII-F-25 CPII-F-32 CPII-F-40 CPIII-25 CPIII-32 CPIII-40 CPIV-25 CPIV-32 CPV - ARI Sigla e classe dos tipos originais acrescidos do sufixo RS Exemplo: CPI-32RS, CP II-F32RS, CP III-40RS etc Sigla e classe dos tipos originais acrescidos do sufixo BC Exemplo: CPI-32BC, CP II-F32 BC, CP III-40 BC etc CPB-25 CPB-32 CPB-40 CPB CPP Classe G

CPI-S

CP II-E

CP II-Z

CP II-F

CP III

CP IV CP V-ARI

25 32 40 25 32 40 25 32 40 G

Cimento portland de baixo calor de hidratao (NBR 13116)

Cimento Cimento portland portland branco estrutural branco (NBR Cimento portland 12989) branco no estrutural Cimentos para poos petrolferos (NBR 9831)

CPB

CPB CPP

Quadro 6 Exigncias fsicas e mecnicas Tipo de Classe cimento portland Finura Resduo rea na peneira especfica 75 um (%) (m2/kg) CPI CPI-S CP II-E CP II-Z CP II-F CP III (2) 25 32 40 25 32 40 25 32 40 CP IV(2)

Tempos de pega (h) Incio Fim

Expansibilidade (mm) A frio A quente

Resistncia compresso (MPa) 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias 91 dias

12,0 12,0 10,0 12,0 12,0 10,0 8,0

240 260 280 240 260 280 1 12,0 5 (1) 5 1 10 (1) 5 (1) 5 1 10(1)

8,0 5(1)

15,0 20,0 25,0 15,0 20,0 25,0 15,0 20,0 23,0 15,0 20,0 34,0

25,0 32,0 40,0 25,0 32,0 40,0 25,0 32,0 40,0 25,0 32,0 32,0 (1) 40,0 (1) 48,0 (1) 32,0 (1) 40,0 (1)

5

10,0 15,0 8,0 10,0 15,0 8,0 10,0 12,0 8,0 10,0 24,0

25 32

8,0 6,0

300

1 1

12,0 10 (1)

5

(1)

5 5

14,0

CP V-ARI (1) Ensaio facultativo.

5 (1)

(2) Outras caractersticas podem ser exigidas, como calor de hidratao, inibio da expanso devida reao lcali-agregado, resistncia a meios agressivos, tempo mximo de incio de pega

QUADRO 7 EXIGNCIA QUMICAS Tipo de Resduo Perda ao Cimento insolvel fogo portland (%) (%) CPI 1,0 2,0 CPI-S CP II-E CPII-Z CPII-F CPIII CPIV (2) (3) CPV-ARI 5,0 2,5 16,0 2,5 1,5 Obs. (4) 1,0 4,5 4,5 4,5 6,5 6,5 4,0 4,0 3,5 4,5 (5) (1) Ensaio facultativo. (2) A atividade pozolnica do cimento, determinada conforme a NBR 5753, deve ser positiva. (3) A atividade do material pozolnico, determinada conforme a NBR 5752, deve ser maior que 75% (4) O teor de material pozolnico deve ser determinado pelo ensaio de resduo insolvel. (5) O teor de SO3 igual a 3,5 aplica-se quando C3A8,0 e 4,5% quando C3A8,0%. 3,0 3,0 3,0 6,5 6,5 4,0 5,0 4,5 MgO (%) 6,5 SO3 (%) 4,0 CO2 (%) 1,0 3,0 S (%) 1,0 (1)

QUADRO 8 INFLUNCIA DOS TIPOS DE CIMENTO NAS ARGAMASSAS E CONCRETOS Tipos de cimento portland Propriedade Comum e composto Padro Alto-forno Pozolnico Alta Resistncia Inicial Resistncia aos Sulfatos Padro Branco Estrutural Padro Baixo Calor de Hidratao Menor nos primeiros dias e padro no final da cura Menor

Resistncia Compresso

Menor nos Menor nos Muito maior nos primeiros dias primeiros dias e primeiros dias e maior no maior no final final da cura da cura Menor Menor Maior

Calor gerado na reao do cimento com gua Impermeabilidade Resistncia aos agentes agressivos (gua do mar e de esgotos) Durabilidade

Padro

Padro

Maior

Padro

Maior

Maior

Padro

Padro

Padro

Padro

Padro Padro

Maior Maior

Maior Maior

Menor Padro

Maior Maior

Menor Padro

Maior Maior

As influncias assinaladas no Quadro 8 so relativas, podendo-se ampliar ou reduzir seu efeito sobre as argamassas e concretos, atravs de aumento ou diminuio da quantidade de seus componentes, sobretudo a gua e o cimento. As caractersticas dos demais componentes, que so principalmente os agregados (areia, pedra britada, p-de-pedra etc), tambm podero alterar o grau de influncia, sobretudo se contiverem matrias orgnicas (folhas, razes etc.) Finalmente, pode-se usar aditivos qumicos para reduzir certas influncias ou aumentar o efeito de outras, quando desejado ou necessrio. Tudo isso leva concluso que necessrio estudar a dosagem ideal dos componentes das argamassas e concretos a partir do tipo de cimento escolhido ou disponvel na praa, de forma a estabelecer uma composio que d o melhor resultado ao menor custo. As dosagens devem obedecer a mtodos racionais comprovados na prtica e que respeitem as normas tcnicas aplicveis e o uso dos aditivos deve seguir as instrues do seu fabricante. Alm disso, absolutamente fundamental fazer corretamente o adensamento e a cura das argamassas e dos concretos. O adensamento e a cura incorretos so as principais causas de defeitos e problemas que surgem nas argamassas e nos concretos, como a baixa resistncia, as trincas e fissuras, a corroso da armadura etc. O bom adensamento obtido de uma vibrao adequada. O principal cuidado que se deve tomar para obter uma cura correta manter as argamassas e os concretos midos aps a pega, molhando-se com uma mangueira ou com um regador, ou ento cobrindo-os com sacos molhados (de aniagem ou do prprio cimento), ou at colocando tbuas ou chapas de madeira molhadas sobre a superfcie, de modo a impedir a evaporao da gua por ao do vento e do calor de sol durante um perodo mnimo de sete dias.

Estocagem do CimentoO cimento um produto que reage com a gua. Essa a caracterstica fundamental para sua utilizao. Portanto ele no dever absorver umidade antes do momento do uso. Para conservar suas propriedades fsicas e qumicas, at o momento do seu preparo, o cimento dever ser estocado em reas cobertas com o ambiente o mais seco possvel. Evite estoc-lo em

contato com paredes, piso, laje de cobertura, e pontos de umidade (Torneiras, banheiros etc). No faa pilhas com mais de 10 sacos. Providencie estrados de madeira distantes aproximadamente 30cm do cho. Deixe espao entre as pilhas. Evite estocar cimento por muito tempo e realize rotatividade do estoque. Em casos extremos de ambientes midos (estao chuvosa), providencie uma lona plstica e proteja o estoque de cimento. A proteo com lonas plsticas prolonga sensivelmente o tempo de conservao da qualidade do cimento. Obs.: As normas de cimento e concreto esto em fase de estudo e padronizao para atender aos pases membros do MERCOSUL.

QUADRO 9 TIPOS DE CIMENTOS E SUAS APLICAES Aplicao Concreto armado para desforma rpida. Concreto armado com funo estrutural. Tipos de cimento portland Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI) Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI),

Branco Estrutural (CPB estrutural) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Concreto armado para desforma rpida, Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI),

curado a vapor ou com outro tipo de cura Branco Estrutural (CPB estrutural) trmica. Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Elementos pr-moldados de concreto e Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI) artefatos de cimento para desforma

rpida, curados por asperso de gua. Pisos industriais de concreto Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Argamassa armada Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI),

Branco Estrutural (CPB estrutural) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F) Concreto protendido com protenso das Alta-Resistncia cordoalhas concreto antes do lanamento Inicial (CP V-ARI),

do Branco Estrutural (CPB estrutural) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIZ, CP II-F)

Concreto protendido com protenso das Alta-Resistncia

Inicial

(CP

V-ARI),

cordoalhas aps o endurecimento do Branco Estrutural (CPB estrutural) concreto Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Elementos pr-moldados de concreto e Alta-Resistncia artefatos de cimento curados Inicial (CP V-ARI),

por Branco Estrutural (CPB estrutural) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV).

asperso de gua.

Elementos pr-moldados de concreto e Alta-Resistncia artefatos de cimento para

Inicial

(CP

V-ARI),

desforma Branco Estrutural (CPB estrutural)

rpida, curados a vapor ou com outro tipo Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIde cura trmica. E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Pavimento armado de concreto simples ou Alta-Resistncia Inicial (CP V-ARI) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Concreto magro (para passeios e Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Concreto simples (sem armadura) Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Argamassas e concretos para meios Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV) e agressivos (gua do mar e de esgotos) Concreto-massa Resistente a Sulfatos Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV) e de Baixo Calor de Hidratao

enchimentos)

Concreto com agregados reativos

Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV).

Argamassa

de

revestimento

e Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV).

assentamento de tijolos e blocos.

Argamassa de assentamento de azulejos Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIe ladrilhos. E, CP II-Z, CP II-F), e pozolnico (CP IV).

Argamassa de rejuntamento de azulejos e Branco (CPB) ladrilhos Solo-cimento Comum (CP I, CP I-S), composto (CP IIE, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), e pozolnico (CP IV). Briquetagem de resduos ferrosos em Alta-resistncia inicial (CPV-ARI) Siderurgia

Tipos de cimento do grupo Holcim (Brasil) S.A.Esta publicao tem o apoio da Holdercim Brasil S.A. Fabricante dos cimentos Ciminas Ipanema Barroso Alvorada Paraso Marca Fbrica Ciminas Tipo de cimento Portland CPV-ARI-PLUS Alta Resistncia Inicial CPV-ARI-RS Alta resistncia inicial, resistente a sulfatos CP II-E-32 Composto, classe 32 CP II-E-32 Fibro para fibrocimento, classe 32 P. Leopoldo, MG

Barroso Barroso, MG

CP II-E-32 Composto, Classe 32 CP III-32-RS Alto forno, resistente a sulfatos classe 32

Alvorada Cantagalo, RJ Paraso Vitria, ES

CP II-E-32 Composto, classe 32 CPP para poos petrolferos, classe G CP III-32 RS Alto forno, resistente a sulfatos, classe 32

Bibliografia ASSOCIAO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND Guia Bsico de Utilizao de Cimento Portland, So Paulo 1994 (BT 106) Almeida, Nilton Jorge Estudos de Processo de Fabricao do Cimento Portland. Campbell, Donald H., Microscopical Examination and interpretation of Portland Cement and Clinquer. Portland Cement Association, 1989, USA. Cunha, Jos Celso da, Palestra Histria das Construes, Belo Horizonte, 1996. Duarte J.C. et alii Utilizao de briquetes em substituio a sucata nos convertedores LD-KGC da CST. Seminrio de Refino e Solidificao da ABM, Belo Horizonte, 1996. Fritz Keil Cemento

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