Relatório Cimento

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIAFACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

Materiais de Construção Civil Experimental

Prof João Henrique da Silva Rêgo

Turma A

Engenharia Civil

ANA BORGES COSTA

13/0021181

Brasília, 27 de abril de 2023

Relatório 5CIMENTO PORTLAND

2Relatório 5 - Cimento Portland

ANA BORGES COSTA

13/0021181

SUMÁRIO

1. OBJETIVOS.........................................................................................................4

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS............................................................................4

3. EQUIPAMENTOS...............................................................................................6

4. AMOSTRA...........................................................................................................7

5. PROCEDIMENTO...............................................................................................7

5.1. Resistência à Compressão.................................................................................7

5.1.1. Preparação da argamassa de cimento..................................................7

5.1.2. Moldagem dos corpos-de-prova.........................................................8

5.1.3. Cura dos corpos-de-prova...................................................................9

5.1.4. Capeamento dos topos e bases dos corpos-de-prova..........................9

5.1.5. Determinação da carga de ruptura......................................................9

5.1.6. Resultados.........................................................................................10

5.2. Índice de Finura por peneiramento manual....................................................10

5.2.1. Eliminação de finos..........................................................................10

5.2.2. Etapa intermediária...........................................................................10

5.2.3. Peneiramento final............................................................................11

5.2.4. Transferência do resíduo...................................................................11

5.2.5. Resultados.........................................................................................11

5.3. Pasta de Consistência Normal.........................................................................12

5.3.1. Preparação do Aparelho de Vicat.....................................................12

5.3.2. Preparação da pasta...........................................................................12

5.3.3. Determinação da consistência...........................................................12

5.3.4. Resultados.........................................................................................12

5.4. Tempo de Pega................................................................................................12

6. CÁLCULOS E RESULTADOS.........................................................................13

7. CONCLUSÕES..................................................................................................15

8. BIBLIOGRAFIA................................................................................................16

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1. OBJETIVOS

Este experimento tem como objetivo analisar a conformidade ou não de um lote de

Cimento Portland do tipo CPII-Z 32 RS especificado na ABNT NBR 5732, a partir dos

ensaios de recebimento resistência a compressão, índice de finura, pasta de consistência

normal e tempo de pega contidos nas normas ABNT NBR 7215/1996, ABNT NBR

11579/2012, ABNT NBR NM 43/2003 e ANBT NBR NM 65/2003, respectivamente.

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

O cimento é um dos materiais mais utilizados na construção civil, por conta da sua

larga utilização em diversas fases da construção. É classificado como um aglomerante

hidráulico, um tipo de material que quando em contato com água sofre transformações físico-

químicas de forma a tornar-se um elemento sólido com grande resistência a compressão e

resistência a água e sulfatos.

Existem 7 tipos de cimento que variam entre si na sua composição, finura e resistência

a compressão nos primeiros dias como mostrado na tabela 1.

Tabela 1: Tipos de Cimento

TipoClasses de Resistência

(Mpa)

Composição (%)Norma

BrasileiraClínquer + Gesso

Escória Alto Forno Pozolana Fíler

CP I 253240

100 0NBR 5732

CP I-S 95-99 1-5

CP II-E 253240

56-94 6-34 0 0-10NBR 11578CP II-Z 76-94 0 6-14 0-10

CP II-F 90-94 0 0 6-10

CP III253240

25-65 35-70 0 0-5 NBR 5735

CP IV 2532 45-85 0 15-50 0-5 NBR 5736

CP V 95-100 0 0 0-5 NBR 5737

Os principais parâmetros mínimos a se analisar quando se faz o recebimento de um

lote de cimento são: resistência à compressão, índice de finura, permeabilidade ao ar (método

de Blaine), pasta de consistência normal e tempo de pega e expansibilidade a quente de Le

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Chatelier. Nem a expansibilidade nem a permeabilidade ao ar serão abordados no presente

relatório pois não foram realizados devido ao tempo reduzido das aulas.

Resistência à Compressão

O método compreende a determinação da resistência à compressão de corpos-de-prova

cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura. Os corpos-de-prova são elaborados

com argamassa composta de uma parte de cimento, três de areia normalizada, em massa, e

com relação água/cimento de 0,48 (traço unitário 1:3:0,48).

A argamassa é preparada por meio de um misturador mecânico e compactada

manualmente em um molde, por um procedimento normalizado. Podem ser empregados

equipamentos de compactação mecânica, com a condição de que, ao serem utilizados, os

resultados de resistência mecânica não difiram de forma significativa dos obtidos usando-se a

compactação manual.

Os moldes que contêm os corpos-de-prova são conservados em atmosfera úmida para

cura inicial; em seguida os corpos-de-prova são desmoldados e submetidos à cura em água

saturada de cal até a data de ruptura.

Na data prevista, os corpos-de-prova são retirados do meio de conservação, capeados

com mistura de enxofre, de acordo com procedimento normalizado, e rompidos para

determinação da resistência à compressão.

Índice de finura pela peneira n 200 (75 m)

Consiste em peneirar 50 ± 2 g de cimento e em seguida aferir qual a porcentagem de

material em massa que ficou retida, ou seja que tem dimensão maior do que 75m.

Pasta de consistência Normal

É a pasta na qual a sonda de Tejmajer penetra uma distância de (6±1)mm da placa

base após 30s do instante em que foi solta, nas condições estabelecidas na norma ABNT NBR

NM 43. A relação água/cimento desta pasta é anotada para futuros experimentos,

Tempo de pega

Os tempos de pega são determinados com a pasta de consistência normal, sendo:

Tempo de Ínicio de Pega : (obrigatório) tempo decorrido desde a adição da

água ao cimento até o momento em que a agulha do aparelho de Vicat, em

condições normalizadas de ensaio, penetra a pasta até uma distância de

(4±1)mm, no fundo do molde.

Tempo de Fim de Pega : (optativo) Tempo decorrido desde a adição da água ao

cimento até o momento em que a agulha de Vicat penetra 0,5mm na pasta, em

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condições de ensaio normalizada. Inverter o molde cheio de pasta. As leituras

são feitas na superfície em contato com a base.

Tabela 2: Resumo dos limites permitidos para as Exigências Físicas

3. EQUIPAMENTOS

Água potável a (23 ± 2)°C.

Aparelho de Vicat

Cronômetro com aproximação de 1s

CimentoNOTA: Se entre a amostragem e o ensaio transcorrerem mais de 24 h, a amostra deve ser conservada em recipiente hermético que não reaja com o cimento e que esteja completamente cheio.

Óleo mineral

Material de vedação: O material de vedação deve ser preparado fundindo-se

cera virgem e óleo mineral em determinada proporção, ou outro material que

produza uma mistura plástica a frio.

Material para capeamento: O material para capeamento deve ser preparado

fundindo-se enxofre com caulim, pozolanas, quartzo em pó ou outras

substâncias, em proporções tais que não interfiram no resultado do ensaio.NOTA - A temperatura de aplicação do material de capeamento fundido deve ser de (136 ± 7)°C.

Balança resolução de 0,1 g e carga mínima de 1000 g.

Balança resolução de 0,01g

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Misturador mecânico com cuba de aço inoxidável e capacidade de 5L e

velocidades contidas na tabela 3.

Tabela 3: Velocidades do Misturador Mecânico

Paquímetro com resolução de 0,1mm

Espátula metálica

Soquete

Placas de vidro quadradas

Molde cilíndrico de diâmetro interno (50±0,2)mm e altura (100±0,5)mm

Molde em tronco de cone com diâmetro interno da base maior (80±5)mm , da

base menor (70±5)mm e altura (40,0±0,2)mm.

Prensa Mecânica automática

Peneira n 200, fundo e tampa

4. AMOSTRA

Considera-se um lote a quantidade máxima de 30 toneladas, referente ao cimento

oriundo do mesmo produtor, entregue na mesma data e armazenado nas mesmas condições.

Cada lote deve ser representado por uma amostra composta de 2 exemplares, com

aproximadamente 25kg cada um, pré-homogeneizados. Quando a amostra não for retirada da

fábrica, deve ser acompanhada de informações do fornecedor, data de recebimento e

condições de armazenamento.

5. PROCEDIMENTO

5.1. Resistência à Compressão5.1.1. Preparação da argamassa de cimento

Quantidades de materiais

As quantidades de materiais a misturar de cada vez são as indicadas na tabela 4.

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Tabela 4: Quantidades de Materiais

Mistura mecânica

Executar a mistura mecânica, colocando inicialmente na cuba toda a quantidade de

água e adicionando o cimento. A mistura destes materiais deve ser feita com o misturador na

velocidade baixa, durante 30 s. Após este tempo, e sem paralisar a operação de mistura,

iniciar a colocação da areia (quatro frações de (468 ± 0,3) g de areia normal, previamente

misturadas), com o cuidado de que toda esta areia seja colocada gradualmente durante o

tempo de 30 s. Imediatamente após o término da colocação da areia, mudar para a velocidade

alta, misturando-se os materiais nesta velocidade durante 30 s. Após este tempo, desligar o

misturador durante 1 min e 30 s. Nos primeiros 15 s, retirar, com auxílio de uma espátula, a

argamassa que ficou aderida às paredes da cuba e à pá e que não foi suficientemente

misturada, colocando-a no interior da cuba. Durante o tempo restante (1 min e 15 s), a

argamassa deve ficar em repouso na cuba, coberta com pano limpo e úmido. Imediatamente

após este intervalo, ligar o misturador na velocidade alta, por mais 1 min. Deve ser registrada

a hora em que o cimento é posto em contato com a água de mistura.

5.1.2. Moldagem dos corpos-de-prova

Preparo dos moldes

Para garantia da estanqueidade, antes de fechar a fenda do molde, passar uma leve

camada do material para vedação, de acordo com 3.2.2.2, na superfície lateral externa da

forma, ao longo de toda a extensão da fenda vertical, apertando-se o dispositivo de

fechamento. Em seguida, no caso de forma não rosqueada, fixar esta sobre a base, utilizando

um cordão deste material para também garantir a estanqueidade. Terminada a operação, untar

toda a superfície interna e o fundo da forma com uma leve camada de óleo. Os moldes devem

ser preparados antes de se efetuar a mistura.

Enchimento dos moldes

A moldagem dos corpos-de-prova deve ser feita imediatamente após o amassamento e

com a maior rapidez possível. Para tanto, é necessário que o recipiente que contém a 8


argamassa esteja junto aos moldes durante o adensamento. A colocação da argamassa na

forma é feita com o auxílio da espátula, em quatro camadas de alturas aproximadamente

iguais, recebendo cada camada 30 golpes uniformes com o soquete normal, homogeneamente

distribuídos. Esta operação deve ser terminada com a rasadura do topo dos corpos-de-prova,

por meio da régua que o operador faz deslizar sobre as bordas da forma em direção normal à

régua, dando-lhe também um ligeiro movimento de vaivém na sua direção.

5.1.3. Cura dos corpos-de-prova

Cura inicial ao ar

Logo após a moldagem, os corpos-de-prova, ainda nos moldes, devem ser colocados

em câmara úmida, onde devem permanecer durante 20 a 24 h, com a face superior protegida

por uma placa de vidro plano. Os corpos-de-prova referentes aos diferentes amassamentos

devem ser aleatoriamente agrupados em séries distintas de quatro corpos-de-prova, sendo

cada série relativa a uma idade.

Cura final em água

Terminado o período inicial de cura, os corpos-de-prova devem ser retirados das

formas, identificados e, exceto aqueles que tenham que ser rompidos com 24 h de idade,

devem ser imersos, separados entre si no tanque de água (não corrente) saturada de cal da

câmara úmida, onde devem permanecer até o momento do ensaio. A água dos tanques da

câmara úmida deve ser renovada com frequência, pelo menos quinzenalmente. Desde que são

retirados da câmara úmida e até o instante do ensaio de compressão, os corpos-de-prova

devem ser protegidos de maneira que toda a superfície exterior permaneça úmida.

5.1.4. Capeamento dos topos e bases dos corpos-de-prova

Os corpos-de-prova devem ser capeados com a mistura de enxofre a quente, de

maneira que a camada formada em cada extremidade satisfaça às condições geométricas do

corpo de prova e apresente espessura máxima de 2 mm.

5.1.5. Determinação da carga de ruptura

No ensaio feito em laboratório, os corpos de prova foram rompidos com 7 dias. Após

serem capeados posiciona-se os pratos da prensa de forma que a distância entre ambos seja

pouco maior que a altura do corpo de prova. Em seguida o corpo de prova é alocado entre os

pratos alinhado com o eixo de carregamento de forma a evitar tensões fletoras ou cisalhantes.

O carregamento é aplicado de forma lenta (0,25±0,05) MPa/s, até a ruptura, momento no qual

anota-se a carga máxima suportada pelo corpo-de-prova.9


5.1.6. Resultados

A resistência individual de cada corpo de prova é dada pela equação 1, arredondado

para a primeira casa decimal.

σ= 4×Fπ ×d2

Equação 1

Onde, F= carga de ruptura em N;

d= diâmetro da base do corpo de prova em mm;

A resistência do cimento é dada pela média das resistências individuais, aproximado

para a primeira casa decimal. Se o desvio relativo máximo (equação 2) for maior que 6%,

calcula-se nova média desconsiderando o valor discrepante.

DRM (% )=|f cm−f ci|f cm

×100

Equação 2

Onde, f cm= tensão de ruptura média, em MPa;

f ci= tensão de ruptura individual, em MPa.

5.2. Índice de Finura por peneiramento manual

5.2.1. Eliminação de finos

A peneira deve estar seca, limpa e encaixada no fundo. Colocar (50 ± 0,05) g (M) de

cimento sobre a tela da peneira. O operador deve segurar o conjunto com as duas mãos e

imprimir-lhe um movimento suave de vaivém horizontal com os pulsos, de maneira que o

cimento se espalhe sobre a superfície da tela. Deve-se evitar qualquer perda de material.

Peneirar até que os grãos mais finos passem quase que totalmente pelas malhas da tela, o que

geralmente ocorre no intervalo entre 3 min e 5 min.

5.2.2. Etapa intermediária

Tampar a peneira, retirar o fundo e dar golpes suaves no rebordo exterior do caixilho

com o bastão para desprender as partículas aderidas à tela e ao caixilho da peneira. Limpar

com o auxílio do pincel médio toda a superfície inferior da tela da peneira encaixando-a no

fundo após a limpeza deste com a flanela. retirar a tampa e continuar o peneiramento com

suaves movimentos de vaivém horizontais, durante 15 min a 20 min, girando o conjunto e

limpando a tela com o pincel médio a intervalos regulares. Nesta operação, o material deve

movimentar-se de maneira que fique uniformemente espalhado sobre toda a superfície da tela.

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No final do período, colocar a tampa e limpar a tela e o fundo como indicado anteriormente.

O material passante deve ser desprezado.

5.2.3. Peneiramento final

Colocar a tampa e o fundo na peneira, segurar o conjunto com as duas mãos e,

mantendo-o ligeiramente inclinado, imprimir-lhe movimentos rápidos de vaivém durante 60 s,

girando o conjunto de mais ou menos 60º a cada 10 s. Completado esse período, limpar a tela

da peneira com auxílio do pincel médio, recolhendo todo o material e transferindo-o para o

fundo. Juntar todo o material do fundo (passante), recolhendo todos os grãos nele contidos

com auxílio do pincel pequeno e passando-o para um recipiente (vidro-relógio) para ser

pesado com precisão de 0,01 g (P). Se a massa do material passante for superior a 0,05 g,

desprezá-la. Repetir esta etapa do ensaio até que a massa de cimento que passa durante um

minuto de peneiramento contínuo seja inferior a 0,05 g (0,1% da massa inicial).

5.2.4. Transferência do resíduo

O cimento retido na peneira deve ser transferido para um recipiente (vidro-relógio) a

fim de ser pesado, tomando-se o cuidado de limpar com o pincel médio ambos os lados da

tela para garantir a remoção e tomada de todo o material retido pela peneira. A pesagem desse

resíduo (R) deve ser feita com precisão de 0,01 g.

5.2.5. Resultados

Calcular o índice de finura do cimento pela equação 3.

F=R×CM

×100

Equação 3

Onde, F = índice de finura do cimento, em porcentagem;

R = resíduo do cimento na peneira 75 μm, em g;

M = massa inicial do cimento, em g;

C = fator de correção da peneira utilizada no ensaio, determinado de

acordo com o disposto na EB-22, devendo estar compreendido no intervalo de 1,00 ± 0,20.

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5.3. Pasta de Consistência Normal

5.3.1. Preparação do Aparelho de Vicat

Ajustar o aparelho de Vicat provido de sonda, baixando-a até que esteja em contato

com a placa da base que será utilizada e ajustar a marca zero da escala. Levantar a sonda até a

posição de espera.

5.3.2. Preparação da pasta

A massa de cimento (mc) a ser utilizada na preparação deve ser de (500,0±0,5)g. A

massa de água (ma) deve ser determinada por tentativas e ser medida com precisão de 0,5g

Com o misturador parado, em posição de iniciar o ensaio, verter água na cuba,

adicionar o cimento e deixar 30s em repouso. Misturar durante 30s em velocidade lenta,

desligar o misturador e raspar as paredes da cuba com a espátula de borracha, fazendo com

que toda a pasta fique no fundo (realizar essa operação em 15s).

Imediatamente após misturar durante 1 min à velocidade rápida.

5.3.3. Determinação da consistência

Colocar o molde com sua base maior apoiada sobre a placa base e, utilizando a

espátula metálica enche-lo rapidamente com a pasta preparada. Pode-se sacudir o molde para

facilitar o enchimento. Tirar o excesso de pasta e rasar o molde com água metálica,

colocando-a sobre a borda da base e fazendo movimentos de vai-e-vem sem comprimir a

pasta.

Colocar o conjunto sob o aparelho de Vicat, centrar o molde e soltar a agulha desde a

superfície da pasta e mede se o deslocamento do mesmo a partir da base. Quando esse

deslocamento for de (6±1)mm tem se a quantidade de água da pasta de consistência normal.

5.3.4. Resultados

Calcula-se a percentagem de água pela equação 4.

A=mamc×100

Equação 4

Onde, ma = massa de água em g;

mc = massa de cimento em g.

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5.4. Tempo de Pega

Sabendo da quantidade de água necessária para fabricação da pasta de consistência

normal, fabricam-se vários moldes seguindo o procedimento 5.3.3. Depois de 30 min da

confecção dos moldes iniciam–se medições espaçadas de 10 em 10 min e anota-se o valor

aferido para a penetração da sonda.

Quando a penetração for de (4±1)mm tem-se o tempo de início de pega, passado o

início de pega, troca-se a ponta da sonda de Tejmajer para um cilindro e faz-se as medições

até que o deslocamento seja de 0,5mm, nesse instante tem-se o tempo de fim de pega.

6. CÁLCULOS E RESULTADOS

Realizados os procedimentos contidos em 5.1, com o cimento da marca Tocantis do

tipo CPII-Z 32 RS, obteve-se os dados da tabela 5.

Tabela 5: Resistência à compressão aos 7 dias

Corpo de

Prova

Massa (g)

Diâmetro (mm)

Altura (mm)

Carga (N)

Tensão (Mpa) Média Desvio Nova

MédiaNovo

Desvio

1 442,5 50 100 43400 22,1

22,0

0,5%

21,3

4,0%2 445,2 50 100 47600 24,2** 10,2%*3 445,4 50 100 39700 20,2 8,1% 4,9%4 446,4 50 100 42100 21,4 2,5% 0,9%5 444,4 50 100 45000 22,9*6 446,0 50 100 46400 23,6*

NOTA: Os valores com (*) não foram considerados na primeira média, já os valores com (**) foram desconsiderados na segunda média, pois o DRM ≥ 6%.

A resistência à compressão da argamassa de cimento CPII-Z 32 RS aos 7 dias obtida

foi de 21,3MPa, o que atende ao mínimo exigido para esse tipo de cimento nessa data (

20MPa), desse modo o lote é aceito.

Realizados os procedimentos em 5.2, obteve-se os dados da tabela 6.

Tabela 6: Determinação da massa retida na peneira 75m

Massa Inicial (g)

Massa da Peneira (g)

Pesagem 1 Pesagem 2 Pesagem 3 Pesagem 4 Pesagem 5384,52 384,46 384,41

50 381,87Massa retida na peneira

2,65 2,59 2,54

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O valor de massa retida variou 0,05g da 2ª para a 3ª pesagem, o que faz com que a

massa retida na pesagem 3 seja 0 valor de R, que usando a equação 3, para C=1, obtém-se:

F=R×CM

×100=2,54×150

×100=5,08 %

Logo o índice de finura do cimento é F=5,1 %, o que está dentro dos limites da norma

(F≤12,0 %), caracterizando a aceitação do lote.

Realizando os procedimentos em 5.3, obteve-se os dados da tabela 7.

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Tabela 7: Determinação da Pasta de Consistência Normal

Cimento (g)Água da pasta (g)

Tentativa 1 Tentativa 2 Tentativa 3 Tentativa 4 Tentativa 5500 150 148a/c 0,3 0,296A 30% 29,6%

Para uma quantidade de 148g de água, a sonda Tejmajer penetrou uma distância

(6±1)mm da placa base após 30s do instante em que foi solta, o que faz com que A=29,6 %

seja a relação entre água e cimento na pasta de consistência normal.

Sabendo que a relação água/cimento da pasta de consistência normal é de 0,296,

realizaram-se os procedimentos em 5.4, e os horários de pega encontrados estão na tabela 8.

Tabela 8: Horários do ensaio de tempo de pega

Tempo de MisturaTempo de Ínicio de

Pega

Tempo de Fim de

Pega

12:55 15:48 16:22

Dessa forma o Tempo de Ínicio de Pega desse cimento é de 2h53min, e o tempo de

fim de pega é de 3h27min. O que classifica esse cimento como um cimento de pega normal.

7. CONCLUSÕES

O cimento ensaiado foi aprovado em todos os critérios analisados em laboratório, o

que confere ao material uma excelente qualidade. A sua resistência a compressão aos 7 dias

encontrada foi de 21,3 MPa, o que respeita o mínimo estabelecido em norma que é de 20,0

MPa. O índice de finura por peneiramento encontrado foi de 5,1%, também respeitando o

limite máximo de 12,0% estabelecido em norma.

A relação água/cimento da pasta de consistência normal é 0,296, ou seja, 29,6%, e

para essa pasta, o tempo de início de pega encontrado foi de 2h53min, caracterizando o

cimento como de pega normal (>1h).

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8. BIBLIOGRAFIA

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Rio de Janeiro. NBR 7215;

Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão (Método de Ensaio). Rio de

Janeiro, 1996. 8p.

____. NBR 5732, Cimento Portland Composto (Especificação). Rio de Janeiro, 1991. 5p.

____. NBR 11579; Cimento Portland - Determinação da finura por meio da peneira 75 μm (nº

200) (Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2012. 3p.

____. NBR 11582; Cimento Portland - Determinação da expansibilidade de Le Chatelier

(Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2012. 2p.

____. NBR NM 43; Cimento Portland - Determinação da pasta de consistência normal

(Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2003. 8p.

____. NBR NM 65; Cimento Portland - Determinação do tempo de pega (Método de Ensaio).

Rio de Janeiro, 2002. 4p.

<ecivilnet.com/artigos/cimento_portland.htm> Acessado em 26 de maio de 2015 às 10:13 PM

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