História do Cimento

Prévia do material em texto

A história do cimento
	Podemos definir cimento como um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob a ação de água. A arquitetura monumental do Egito Antigo já usava uma liga constituída por uma mistura de gesso calcinado que, de certa forma, é a origem do cimento. As grandes obras gregas ou romanas, como o Panteão e o Coliseu, foram construídas com o uso de certas terras de origem vulcânicas, com propriedades de endurecimento sob a ação da água.
	O passo seguinte aconteceu em 1758, quando o inglês Smeaton consegue um produto de alta resistência, por meio da calcinação de calcários moles e argilosos. Em 1918, o francês Vicat obtém resultados semelhantes aos de Smeaton pela mistura de componentes argilosos e calcários. Ele é considerado o inventor do cimento artificial.
	Seis anos depois, outro inglês, Joseph Aspdin patenteia o "Cimento Portland", que recebe este nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às das rochas da ilha britânica de Portland.
	Hoje, o cimento Portland é um material rigorosamente definido, e sua fabricação segue princípios bem estabelecidos. A grande versatilidade de emprego e notáveis qualidades de adaptação a novos produtos e métodos construtivos aumentam, a cada dia, sua ampla gama de aplicações.
O cimento no Brasil
	A primeira fábrica de cimento Portland iniciou atividades no Brasil em 1926. Quase 30 anos depois, teve origem a produção de cimento branco, devido à necessidade de um cimento para fins especiais, que proporcionasse mais beleza e conforto, através do tratamento térmico das edificações.
	O primeiro forno de cimento branco entrou em operação em 1952, sendo distribuído ao mercado, a partir de 1954, com a marca Irajá, que integra a linha de produtos da Votorantim Cimentos.
	Em 1984, foi lançado o cimento branco estrutural, com o objetivo de atender construtores de obras de concepção arrojada, nos serviços de concreto aparente, pré-fabricados e pisos de alta resistência.
O Cimento Portland
	O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. O cimento pertence a classe dos materiais classificados como aglomerantes hidráulicos, esse tipo de material em contato com a água entra em processo físico-químico, tornando-se um elemento sólido com grande resistência a compressão e resistente a água e a sulfatos.
	A história do cimento inicia-se no Egito antigo, Grécia e Roma, onde as grandes obras eram construídas com o uso de certas terras de origem vulcânicas, com propriedades de endurecimento sob a ação da água. Os primeiros aglomerantes usados eram compostos de cal, areia e cinza vulcânica. O cimento Portland é um aglomerante hidráulico fabricado pela moagem do clínquer (são nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro de material sintetizado que é produzido quando uma mistura de matérias primas de composição pré-determinada é aquecida em altas temperaturas), compostos de silicato e cálcio hidráulicos.
	A denominação "cimento Portland", foi dada em 1824 por Joseph Aspdin, um químico e construtor britânico. No mesmo ano, ele 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.
	Os silicatos de cálcio são os principais constituintes do cimento Portland, as matérias primas para a fabricação devem possuir cálcio e sílica em proporções adequadas de dosagem.
Os materiais que possuem carbonato de cálcio são encontrados naturalmente em pedra calcária, giz, mármore e conchas do mar, a argila e a dolomita são as principais impurezas.
	A ASTM C 150¹ define o cimento Portland como um aglomerante hidráulico produzido pala moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos, usualmente com uma ou mais formas de sulfato de cálcio como um produto de adição. O clínquer possui um diâmetro médio entre 5 a 25 mm.
	Com o passar do tempo as propriedades físico-químicos do cimento Portland tem evoluído constantemente, inclusiva com o emprego de aditivos que melhoram as características do cimento. Hoje o cimento Portland é normalizado e existem onze tipos no mercado:
CP I – Cimento Portland comum;
CP I-S – Cimento Portland comum com adição;
CP II-E– Cimento Portland composto com escória;
CP II-Z – Cimento Portland composto com pozolana;
CP II-F – Cimento Portland composto com fíler;
CP III – Cimento Portland de alto-forno;
CP IV – Cimento Portland Pozolânico;
CP V-ARI – Cimento Portland de alta resistência inicial;
RS – Cimento Portland Resistente a Sulfatos;
BC – Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação;
CPB – Cimento Portland Branco.
Cimento Portland comum (CP-I)
	O CP-I é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções que não requeiram condições especiais e não apresentem ambientes desfavoráveis como exposição à águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou qualquer outro meio com presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, que também está presente nos demais tipo de cimento Portland). O gesso atua como um retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732.
Cimento Portland comum com adição (CP I-S)
	O CP I-S, tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material Pozolânico (de 1 a 5% em massa). Este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732.
Cimento Portland composto com escória (CP II-E)
Os cimentos CP II são ditos compostos, pois apresentam, além da sua composição básica (clínquer+gesso), a adição de outro material. O CP II-E, contém adição de escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de hidratação. O CP II-E é composto de 94% a 56% de clínquer+gesso e 6% a 34% de escória, podendo ou não ter adição de material carbonático no limite máximo de 10% em massa. O CP II-E, é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
Cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z)
	O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6% à 14% em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas. O cimento CP II-Z, também pode conter adição de material carbonático (fíler) no limite máximo de 10% em massa. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
Cimento Portland composto com pozolana (CP II-F)
	O CP II-E é composto de 90% à 94% de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de material carbonático (fíler) em massa. Este tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento porém não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
Cimento Portland de alto-forno (CP III)
	O cimento portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc.) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento erevestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5735.
Cimento portland Pozolânico (CP IV)
	O cimento portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5736.
Cimento portland de alta resistência inicial (CP V-ARI)
	O CP V-ARI assim como o CP-I não contém adições (porém pode conter até 5% em massa de material carbonático). O que o diferencia deste último é processo de dosagem e produção do clínquer. O CP V-ARI é produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila se comparado aos demais tipos de cimento e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este tipo de cimento uma alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado o seu uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto armado. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5733.
Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS)
	Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados pode ser classificado como resistentes a sulfatos, desde se enquadrem dentro de uma das características abaixo:
Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente;
Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa;
Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa;
Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.
	É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos.
Processo produtivo do cimento Portland
	O processo produtivo do cimento Portland se divide na produção do clínquer Portland e na produção de pozolana (argila ativada). As etapas do processo de produção do clínquer Portland são:
O calcário é extraído, britado e secado até uma umidade residual máxima de 2%;
São adicionados ao calcário areia e materiais inertes como, por exemplo, carepa de laminação, esses materiais são analisados quimicamente, essa mistura proporcional é moída e se obtém a "farinha";
A farinha passa por um processo de homogeneização com ar comprimido e logo em seguida é estocado em silos;
A farinha homogeneizada é colocada em um forno rotativo a uma temperatura aproximada de 1.450ºC, obtendo no final o clínquer Portland.
	A produção da pozolana se divide em colocar a argila in natura no forno rotativo a uma temperatura de 750ºC, obtendo no final a argila calcinada (pozolana), transcorrido todo esse processo o clínquer a pozolana mais gesso são moídos em proporções adequadas de dosagem de material, obtendo no final o cimento Portland.
Composição dos cimentos Portland
Hidratação e Pega
	Quando o C3A do cimento é de baixa reatividade, como é o caso do cimento parcialmente hidratado ou cimentos carbonatados que tenham sido armazenados de forma inadequada, e ao mesmo tempo uma grande quantidade de gesso está presente no cimento, a solução irá conter uma baixa concentração de íons aluminato, mas irá rapidamente tornar-se supersaturada com relação aos íons de cálcio e sulfato.
	Esta situação vai levar à rápida formação de grandes cristais de gesso, com uma correspondente perda de consistência. O fenômeno, chamado de falsa pega, não está associado à grande desprendimento de calor e pode ser sanado através de vigorosa mistura da pasta de cimento com ou sem adição de água.
A reação pozolânica e sua importância
	Origem: argamassa romana, obtida a partir do uso de cinzas vulcânicas oriundas da localidade italiana de Pozzuoli, nas imediações do Vesúvio.
	Embora no início se referisse somente ao material encontrado perto de Pozzuoli, o termo passou a ser aplicado a outros depósitos de cinza vulcânica. Mais tarde, pozolana ou material pozolânico foi usado para designar qualquer material que possua propriedades similares às cinzas de Pozzuoli, indiferente de sua origem geológica.
Materiais Pozolânicos (NBR 11172:1990)
	São materiais silicosos ou sílico-aluminosos que possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente moídos e na presença de água, fixam o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente, formando compostos com propriedades hidráulicas.
Pozolanas naturais: Material pozolânico de origem ígnea ou sedimentar, geralmente ácido, isto é, rico em materiais silicosos.
Pozolanas artificiais: Material pozolânico proveniente de tratamento térmico de determinadas argilas ou subprodutos industriais com atividades pozolânicas. Consideram-se como pozolanas artificiais as argilas calcinadas, cinzas volantes e outros materiais não tradicionais, tais como: escórias siderúrgicas ácidas, microssílicas, rejeitam sílico-aluminoso de craqueamento do petróleo; cinzas silicosas de resíduos de alguns vegetais e de rejeitos de carvão mineral.
Aplicações do cimento Portland
Propriedades do cimento Portland
Propriedades do Cimento
•Massa específica
•Finura
•Pega
Implicações desejáveis para o Concreto Fresco
•Trabalhabilidade
Implicações desejáveis para o Concreto Endurecido
•Resistência mecânica
•Durabilidade
•Baixa permeabilidade
•Reduzida retração
Finura
*O processo de hidratação do cimento inicia-se pela superfície das partículas e, assim, a área específica do material constitui um importante parâmetro desse processo. Quanto mais fino estiver o cimento, maior será a velocidade de hidratação e, consequentemente, maior o calor gerado.
Cimento Portland Branco – CPB
	O cimento portland branco é um tipo de cimento que se diferencia dos demais pela coloração. A cor branca é conseguida a partir de matérias-primas com baixos teores de óxidos de ferro e manganês e por condições especiais durante a fabricação, especialmente com relação ao resfriamento e à moagem do produto.
	No Brasil o cimento portland branco é regulamentado pela norma NBR 12989, sendo classificado em dois subtipos: cimento portland branco estrutural e cimento portland branco não estrutural.
	Cimento portland branco estrutural é aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos, possuindo as classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos outros tipos de cimento.
	Já o cimento portland branco não estrutural não tem indicação de classe e é aplicado, por exemplo, no rejuntamento de azulejos e na fabricação de ladrilhos hidráulicos, isto é, em aplicações não estruturais, sendo esse aspecto ressaltado na sacaria para evitar uso indevido por parte do consumidor.
Cimento para Poços Petrolíferos – CPP
	Constitui um tipo de cimento portland de aplicação bastante específica, qual seja a cimentação de poços petrolíferos. O consumo desse tipo de cimento é pouco expressivo quando comparado ao dos outros tipos de cimentos normalizados no País. O cimento para poços petrolíferos (CPP) é regulamentado pela NBR 9831 e na sua composição não se observam outros componentes além do clínquer e do gesso para retardar o tempo de pega. 
	No processo de fabricação do cimento para poços petrolíferos são tomadas precauções para garantir que o produto conserve as propriedades reológicas (plasticidade) necessárias nas condições de pressão e temperatura elevadas presentes a grandes profundidades, durante a aplicação nos poços petrolíferos.
Consumo Relativo – Cimento Portland
Armazenagem
	O cimento é embalado em sacosde papel Kraft de múltiplas folhas. Trata-se de uma embalagem usada no mundo inteiro, para proteger o cimento da umidade e do manuseio no transporte, ao menor preço para o consumidor. 
	Além disso, o saco de papel é o único que permite o enchimento com material ainda bastante aquecido, por ensacadeiras automáticas, imprescindíveis ao atendimento do fluxo de produção (ao contrário de outros tipos de embalagem já testados, como a de plástico). Mas, o saco de papel protege pouco o cimento nele contido da ação direta da água.
	“O cimento, bem estocado, é próprio para uso por três meses, no máximo, a partir da data de sua fabricação.” IDEAL: no máximo 60 dias.
	Às vezes, o empedramento é apenas superficial. Se esses sacos forem tombados sobre uma superfície dura e voltarem a se afofar, ou se for possível esfarelar os torrões neles contidos entre os dedos, o cimento desses sacos ainda se prestará ao uso normal. Caso contrário, ainda se pode tentar aproveitar parte do cimento, peneirando-o. O pó que passa numa peneira de malha de 5 mm (peneira de feijão) pode ser utilizado em aplicações de menor responsabilidade, tais como pisos, contrapisos e calçadas, mas não deve ser utilizado em peças estruturais, já que sua resistência ficou comprometida, pois parte desse cimento já teve iniciado o processo de hidratação.