Cimento

O material, conhecido dos antigos egípcios, ganhou o nome atual no século XIX graças à semelhança com as rochas da ilha britânica de Portland.
Por Arnaldo Forti Battagin

A palavra CIMENTO é originada do latim CAEMENTU, que designava na velha Roma espécie de pedra natural de rochedos e não esquadrejada. A origem do cimento remonta há cerca de 4.500 anos. Os imponentes monumentos do Egito antigo já utilizavam uma liga constituída por uma mistura de gesso calcinado. As grandes obras gregas e romanas, como o Panteão e o Coliseu, foram construídas com o uso de solos de origem vulcânica da ilha grega de Santorino ou das proximidades da cidade italiana de Pozzuoli, que possuíam propriedades de endurecimento sob a ação da água.

O grande passo no desenvolvimento do cimento foi dado em 1756 pelo inglês John Smeaton, que conseguiu obter um produto de alta resistência por meio de calcinação de calcários moles e argilosos. Em 1818, o francês Vicat obteve resultados semelhantes aos de Smeaton, pela mistura de componentes argilosos e calcários. Ele é considerado o inventor do cimento artificial. Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras calcárias e argila, transformando-as num pó fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-se tão dura quanto as pedras empregadas nas construções. A mistura não se dissolvia em água e foi patenteada pelo construtor no mesmo ano, com o nome de cimento Portland, que recebeu esse nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland.

Experiência brasileira

No Brasil, a primeira tentativa de aplicar os conhecimentos relativos à fabricação do cimento Portland ocorreu aparentemente em 1888, quando o comendador Antônio Proost Rodovalho empenhou-se em instalar uma fábrica na fazenda Santo Antônio, de sua propriedade, situada em Sorocaba-SP. Posteriormente, várias iniciativas esporádicas de fabricação de cimento foram desenvolvidas Assim, chegou a funcionar durante três meses em 1892 uma pequena instalação produtora na ilha de Tiriri, na Paraíba. A usina de Rodovalho operou de 1897 a 1904, voltando em 1907 e extinguindo-se definitivamente em 1918. Em Cachoeiro do Itapemirim, o governo do Espírito Santo fundou, em 1912, uma fábrica que funcionou até 1924, sendo então paralisada, voltando a funcionar em 1936, após modernização.

Todas essas etapas não passaram de meras tentativas que culminaram, em 1924, com a implantação pela Companhia Brasileira de Cimento Portland de uma fábrica em Perus, Estado de São Paulo, cuja construção pode ser considerada como o marco da implantação da indústria brasileira de cimento. As primeiras toneladas foram produzidas e colocadas no mercado em 1926. Até então, o consumo de cimento no país dependia exclusivamente do produto importado. A produção nacional foi gradativamente elevada com a implantação de novas fábricas e a participação de produtos importados oscilou durante as décadas seguintes, até praticamente desaparecer nos dias de hoje.

Baixe o guia básico do cimento aqui

Cimento Portland

Fonte:http://revista.construcaomercado.com.br

O Brasil produz 40 milhões de t/ano de cimento Portland, colocando-se como oitavo produtor mundial. Tecnologia de ponta e investimentos milionários são vocabulários mais do que comuns nesse meio - para montar uma fábrica de porte médio, por exemplo, que produza 3 mil t/dia, é necessário um investimento inicial de US$ 250 milhões. Há no Brasil dez grupos industriais e 56 fábricas. Apesar disso, o consumidor na outra ponta (construtores, indústrias de argamassas e pré-fabricados) carece ainda de muitas informações técnicas e sabe pouco sobre o produto que compra.

Pode parecer paradoxo, mas a falta de informação vem das transformações tecnológicas dos últimos anos. Atualmente, há no mercado brasileiro cinco tipos de cimento Portland (ver tabela 1), que se dividem em vários subgrupos. Isso sem contar os resistentes a sulfatos, os com baixo calor de hidratação e o cimento branco. Ou seja: para cada tipo de obra pode-se dizer que há um cimento mais adequado. O primeiro deles, o cimento Portland comum, que antes dominava o mercado, hoje é o menos fabricado. "É praticamente um galho atrofiado, já que o cimento composto representa, hoje, a maior parte dos cimentos comercializados", diz Carlos Eduardo de Siqueira Tango, pesquisador do Agrupamento de Materiais de Construção Civil do IPT.

A tecnologia veio para melhorar a qualidade do produto final, acreditam alguns especialistas. "Há produtos, por exemplo, para uma certa condição de agressividade ou característica da obra", conta Cláudio Sbrighi Neto, professor de mestrado do IPT e diretor do comitê CB 18 da ABNT. "Essa variedade permite otimizar o custo da obra quando cada cimento é visto numa relação ótima de custo-benefício juntamente com a tecnologia que está sendo usada", explica.

Reação com aditivos e agregados

Como utilizar cada tipo de cimento e em quais situações é uma das dúvidas que aparecem diante de tanta variedade (ver tabelas 2 e 3). Em princípio, pode-se usar qualquer um, em qualquer tipo de obra, "desde que se façam alguns ajustes", salienta Arnaldo Battagin, chefe de laboratório da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland). "O que varia são as adições feitas no cimento para elevar certas propriedades técnicas", explica Battagin.

Isso quer dizer que cada tipo de cimento tem uma influência diferente no resultado da argamassa ou do concreto, em propriedades como resistência à compressão, impermeabilidade e resistência aos agentes agressivos. Mas essa influência pode ser modificada com aumento ou diminuição da quantidade de água e de cimento, por exemplo, na produção do concreto ou argamassa. Da mesma maneira, as características dos demais componentes, como os agregados, também alteram a relação com o cimento. Além dos agregados, certos aditivos químicos reduzem ou aumentam propriedades já inerentes do cimento. Por isso, o estudo de dosagem de concretos e argamassas deve considerar o tipo de cimento escolhido, a natureza dos agregados e o tipo de obra ou peças a executar.

"O concreto utilizado em uma barragem, por exemplo, deve possuir um cimento com baixo calor de hidratação", explica Battagin. "Caso não seja usado um cimento com essa característica, será preciso fazer algumas adaptações como, talvez, usar gelo para reduzir o calor liberado pelo cimento em reação."

Outro caso típico de especificação é o do CP III 40. "Ele dá uma resistência aos 28 dias mais elevada do que um cimento sem adição de escória, mas nas primeiras idades a resistência é mais baixa porque a reatividade da escória é lenta", diz Battagin. "Por isso não é recomendado, por exemplo, para pré-fabricação de peças que precisam ser desenformadas com mais rapidez." Battagin conta, porém, que nesse caso é possível alterar essa característica com um aditivo acelerador de pega.

Há três produtos principais que são adicionados ao cimento durante o processo de fabricação: escória de alto-forno, pozolana e fíler. No CP III, por exemplo, a adição principal é de escória, um resíduo da fabricação do ferro-gusa. "Essas escórias possuem propriedades aglomerantes cimentícias fantásticas", conta Battagin. "Quando adicionadas nas fábricas com tecnologia correta, as escórias ganham um poder aglomerante similar ao do cimento Portland. Além disso, estamos tirando do meio ambiente um resíduo poluente que seria destinado a aterros."

O tipo de adição também depende do local em que o cimento é fabricado, pois, para cada região, há uma matéria-prima diferente. Além disso, por ser um produto perecível, o cimento não pode ser transportado por longas distâncias, o que faz com que cada região tenha seu próprio produto. No Sul do Brasil é difícil encontrar um cimento com escória (já que, por ser um resíduo de siderúrgicas, está disponível na região Sudeste). No Sul utiliza-se mais a pozolana, resíduo da queima de carvão mineral das termoelétricas. "Esse material combina com a cal da hidratação do cimento e resulta em um produto similar ao do cimento endurecido", explica Battagin. "Já no Nordeste há outro tipo de cimento pozolânico, que usa uma pozolana oriunda da calcinação de argila."

Algumas adições provocaram discussão entre especialistas, fabricantes e consumidores. "Uma das primeiras grandes brigas aconteceu em 1986, durante a normalização do produto com adição do fíler calcário", lembra Tango. O fíler é adicionado ao cimento Portland composto, o CP II, em uma proporção máxima de 10%, de acordo com as normas da ABNT. "O composto é uma ramificação do cimento comum. Hoje, é o campeão de vendas e o fíler pode entrar em todos eles. O fíler é a matéria-prima, calcário moído sem passar pelo forno, o que reduz o consumo de energia das empresas", explica Tango. "Há efeitos físicos que favorecem a trabalhabilidade e uma reação inicial acelerada, mas a adição de fíler diminui a reserva de resistência após os 28 dias", afirma Tango. "O principal problema é que o concreto com esse tipo de cimento é mais poroso após os 28 dias, o que o torna menos durável."

Produto perecível

O tempo de validade dos cimentos é de, no máximo, três meses, e estocá-los requer cuidado. A embalagem, em papel kraft, apesar de ser ideal na hora da produção, protege pouco o cimento da água. "Antes de utilizado, o cimento é inimigo da água, pois empedra e se torna inviável para utilização", alerta Battagin. Ambientes úmidos também devem ser evitados. O ideal é guardá-los em locais secos e arejados. A estocagem deve ser feita sobre estrados (a pelo menos 30 cm do chão) minimamente longe de paredes, para evitar contato com umidade.

A pilha não pode ter mais do que dez sacos, para que não ocorra a compactação das primeiras embalagens. "Se estocado por muito tempo, a gipsita, ou gesso, solta água e hidrata o cimento", explica Battagin. Além disso, pilhas de dez facilitam a contagem do estoque e da entrega. Em locais frios, a temperatura ambiente baixa pode retardar o início da pega. Nesses casos, é necessário estocar o cimento em locais em que a temperatura seja maior do que 12oC.

Mesmo com todos os cuidados, é possível que alguns sacos estraguem. Às vezes, o empedramento é apenas superficial. Uma das maneiras de saber se ainda estão bons para uso é tombando-os em uma superfície dura: se voltarem a se afofar, ou se for possível esfarelar os torrões com os dedos, eles ainda podem ser usados. Caso contrário, ainda há a alternativa de peneirá-los. O pó resultante da peneira de 5 mm pode ser usado em aplicações que exigem menos responsabilidade, como pisos e contrapisos, mas nunca em peças estruturais, porque sua hidratação já foi iniciada e a resistência será menor.

Controle da qualidade

O cimento é um dos mais antigos produtos normalizados. "O método de ensaio M1, do IPT, foi a primeira norma adotada no Brasil, em 1935. Isso virou especificação do cimento e inspirou a norma brasileira, da ABNT, em 1937", conta Tango.

A ABNT possui normas técnicas para todos os tipos de cimento Portland. "Todos os cimentos no Brasil passam por um controle rigoroso da qualidade", afirma Battagin. A ABCP confere um selo de qualidade para os produtos, comprovada por meio de análise periódica, que atesta o cumprimento das normas técnicas. O sistema de controle da qualidade vai desde a extração de calcário da jazida até o ensacamento no final da produção.

Os cimentos normalizados seguem uma classificação padrão. A sigla CP (Cimento Portland) é acrescida de algarismos romanos de I a V, de acordo com o tipo de cimento. As classes são indicadas pelos números 25, 32 e 40, que indicam (em MPa) os valores mínimos de resistência à compressão após 28 dias de cura.

Normas técnicas

• NBR 7226 - Cimento Portland
• NBR 5732 - Cimento Portland Comum
• NBR 11578 - Cimento Portland Composto
• NBR 5735 - Cimento Portland de Alto-forno
• NBR 5736 - Cimento Portland Pozolânico
• NBR 5733 - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial
• NBR 5737 - Cimento Portland Resistente aos Sulfatos
• NBR 13116 - Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação
• NBR 12989 - Cimento Portland Branco
• NBR 9831 - Cimento Portland Destinado à Cimentação de Poços Petrolíferos

Glossário

Adições - além de clínquer Portland e gipsita (gesso), a maior parte dos cimentos tem alguma adição, que pode ser escória de alto-forno, pozolana ou material carbonático (fíler). São adicionadas ao clínquer durante a fase de moagem

Aditivos - são substâncias líquidas colocadas no concreto em pequenas quantidades, antes do endurecimento, com o objetivo de modificar propriedades como tempo de pega e plasticidade

Clínquer - é a constituição fundamental do cimento Portland. Tem como matérias-primas básicas o calcário e a argila, podendo ser empregados outros materiais, como a bauxita. A mistura das matérias-primas finalmente moídas atravessa um forno giratório de grande diâmetro e comprimento, com uma temperatura interna de até 1.450oC. O calor transforma a mistura em um novo material, o clínquer. Saído do forno, ele é resfriado para, posteriormente, ser moído

Escórias de alto-forno - são subprodutos da fabricação do ferro-gusa nas siderúrgicas. Na sua constituição, estão presentes várias formas de ferro-alumino-silicatos de cálcio, similares aos compostos existentes no clínquer. Moída e ativada com substâncias alcalinas, a escória se comporta como aglomerante hidráulico

Fíler calcário - é carbonato de cálcio (calcário) moído. Em teores moderados, acelera as resistências iniciais

Gesso ou gipsita - tem a função de controlar o tempo de pega, ou seja, o início do endurecimento do clínquer quando em contato com a água. Está presente em todos os tipos de cimento Portland, em quantidade pequena: cerca de 3% de gesso ou gipsita para 97% de clínquer, em massa

Pozolanas - Podem ser provenientes de cinzas vulcânicas (pozolanas naturais) ou de cinzas da queima de carvão mineral de termoelétricas (cinzas volantes). São materiais constituídos fundamentalmente por sílica amorfa, que, combinada com compostos do cimento Portland em meio úmido, melhoram a resistência mecânica e principalmente a durabilidade dos concretos

Reserva de resistência

Pesquisador do Agrupamento de Materiais de Construção Civil do IPT

Qual as características do cimento produzido hoje?

O cimento está com pouca reserva de resistência. Mede-se a resistência do concreto aos 28 dias, mas ela geralmente continua crescendo, porque os grãos de cimento ainda não se hidrataram completamente, em 90 dias está maior e assim por diante. Hoje, os concretos têm pouca reserva por causa do cimento.

O que faz a resistência crescer é o fechamento dos poros. Isso faz com que ele fique mais durável, porque entram menos agentes agressivos. Uma das causas da mudança dos novos cimentos é a adição do fíler calcário, que resulta em uma porosidade maior nas idades avançadas. Usa-se a resistência do concreto no começo, mas é preciso pensar na durabilidade também. Não importa só a resistência mecânica para o prédio não cair. Tem de ter também resistência à penetração de agentes agressivos.

E por que o cimento mudou?

Há razões técnicas, como a variedade para cada tipo de utilização, entre eles, os cimentos resistentes a sulfatos, para obras de esgoto, e os de alta resistência inicial, para desenforma rápida. Mas houve casos em que a vontade de fazer cimentos economicamente mais viáveis foi muito decisiva. Essa influência dos fabricantes pode até ser normal na evolução das normas técnicas, porém há limites. O que vemos é que o cimento passou a ser mais proveitoso para alguns fabricantes, mas seu preço não baixou para o consumidor. Isso favorece o aparecimento de produtos alternativos, que passam a ser mais competitivos do que antes, como a estrutura metálica.

Isso quer dizer que o concreto é menos durável do que há 30, 40 anos?

Pode ser. Existe o risco de em certas obras acabar sendo menos durável, obras que fazem concreto com baixas resistências certamente serão menos duráveis do que as do passado, que utilizaram concreto com a mesma resistência mecânica aos 28 dias. A gente faz ensaios em concretos antigos, de 70, 80 anos, e vê que sua resistência cresceu. Mesmo tendo baixa resistência no começo, porque não se sabia fazer um concreto com alta resistência inicial, ele tinha grande reserva. Hoje em dia, muitos concretos têm uma resistência inicial um pouco maior, não muito maior do que antigamente, mas ela não cresce muito mais, porque se atinge a capacidade do cimento em um prazo relativamente pequeno.

Qual a solução?

É fazer concretos com resistências maiores aos 28 dias. Aí eles vão ter reserva de resistência já nas idades baixas. Esses não deverão ter problema. O problema é quando fazem concreto como os de antigamente, com resistências baixas aos 28 dias. Como os cimentos são outros, não são como os de antes, os concretos ficam menos protegidos contra a penetração de agentes agressivos.

Downloads

Nome do arquivo	Tipo do arquivo
Cimento	Arquivo em PDF