GRUPO TCHÊ QUÍMICA Cimentos Portland Porto Alegre, RS Versão 1.1

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1 GRUPO TCHÊ QUÍMICA Cimentos Portland Porto Alegre, RS Versão 1.1

2 Sumário Introdução Experiência brasileira Fundamentação teórica CP I e CP II - CP III e CP IV - CP V ARI - CP RS - CP de baixo calor de hidratação - CPB - CPP cimento para poços petrolíferos A influência dos tipos de cimentos nas argamassas e concretos Armazenamento dos sacos de cimento Concreto: como uma receita de bolo A versatilidade do cimento brasileiro Aplicações dos tipos de cimento Vantagens das adições no cimento Aplicações dos cimentos portland Fabricação do cimento: fluxograma Referências Bibliográficas Grupo Tchê Química 2

3 INTRODUÇÃO O cimento pode ser definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob a ação de água. Na forma de concreto, torna-se uma pedra artificial, que pode ganhar formas e volumes, de acordo com as necessidades de cada obra. Graças a essas características, o concreto é o segundo material mais consumido pela humanidade, superado apenas pela água. 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 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. Grupo Tchê Química 3

4 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 em sua fazenda em Santo Antônio, Estado de São Paulo. 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 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 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. Grupo Tchê Química 4

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA CP I e CP II O primeiro cimento portland lançado no mercado brasileiro foi o cimento comum, que corresponde atualmente ao CP I - CIMENTO PORTLAND COMUM (EB 1/ NBR 5732), um tipo de cimento portland sem quaisquer adições além do gesso (utilizado como retardador da pega). Ele acabou sendo considerado na maioria das aplicações usuais como termo de referência para comparação com as características e propriedades dos tipos de cimento que surgiram posteriormente. Foi a partir do amplo domínio científico e tecnológico sobre o cimento portland comum que se pôde desenvolver outros tipos de cimento, com o objetivo inicial de atender a casos especiais. Com o tempo verificou-se que alguns desses cimentos, inicialmente tidos como especiais, tinham desempenho equivalente ao do cimento portland comum original, atendendo plenamente às necessidades da maioria das aplicações usuais e apresentando, em muitos casos, certas vantagens adicionais. A partir dos resultados dessas conquistas e a exemplo de países tecnologicamente mais avançados, como os da União Européia, surgiu no mercado brasileiro em 1991 um novo tipo de cimento portland composto, cuja composição é intermediária entre os cimentos portland comuns e os cimentos portland com adições (alto-forno e pozolânico), estes últimos já disponíveis há algumas décadas. RESISTÊNCIA MECÂNICA Os cimentos portland normalizados são designados pela sigla e pela classe de resistência. A sigla corresponde ao prefixo CP acrescido do algarismo romano I ou II, sendo as classes de resistências indicadas pelos números 25, 32 e 40. As classes de resistência apontam os valores mínimos de resistência à compressão (expressos em megapascal - MPa) garantidos pelos fabricantes, após 28 dias de cura. Grupo Tchê Química 5

6 CP III e CP IV O consumo apreciável de energia durante o processo de fabricação de cimento motivou mundialmente a busca de medidas para reduzir o consumo energético. Uma das alternativas de sucesso foi o uso de escórias granuladas de alto-forno e materiais pozolânicos na composição dos chamados CP III - CIMENTO PORTLAND DE ALTO- FORNO e CP IV - CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO respectivamente. RESISTÊNCIA MECÂNICA Os cimentos portland normalizados são designados pela sigla e pela classe de resistência. A sigla corresponde ao prefixo CP acrescido do algarismo romano III e IV, sendo as classes de resistências indicadas pelos números 25, 32 e 40. As classes de resistência apontam os valores mínimos de resistência à compressão (expressos em megapascal - MPa) garantidos pelos fabricantes, após 28 dias de cura. CP V ARI O cimento portland de alta resistência inicial (CP V - ARI) tem a peculiaridade de atingir altas resistências já nos primeiros dias da aplicação. O desenvolvimento da alta resistência inicial é conseguido pela utilização de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer, bem como pela moagem mais fina do cimento, de modo que, ao reagir com a água, ele adquira elevadas resistências, com maior velocidade. CP - RS Os cimentos portland resistentes aos sulfatos são aqueles - como o próprio nome diz - que têm a propriedade de oferecer resistência aos meios agressivos sulfatados, tais como os encontrados nas redes de esgotos de águas servidas ou industriais, na água do mar e em alguns tipos de solos. De acordo coma norma NBR 5737, quaisquer um dos cinco tipos básicos (CP I, CP II, CP III, CP IV e CP V-ARI) podem ser considerados resistentes aos sulfatos, desde que obedeçam a pelo menos uma das seguintes condições: Grupo Tchê Química 6

7 teor de aluminato tricálcico (C3A) do clinquer 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. No primeiro e no último caso o cimento deve atender ainda a uma das normas NBR 5732, 5733, 5735, 5736 e Se o cimento original for o portland de alta resistência inicial (NBR 5733), admite-se a adição de escória granulada de alto-forno ou materiais pozolânicos, para os fins específicos da NBR CP de Baixo Calor de Hidratação O aumento da temperatura no interior de grandes massas de concreto devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do cimento pode levar ao aparecimento de fissuras de origem térmica, que podem ser evitadas se forem usados cimentos com taxas lentas de evolução de calor, os chamados cimentos portland de baixo calor de hidratação. Os cimentos portland de baixo calor de hidratação, de acordo com a NBR 13116, são aqueles que despendem até 260 J/g e até 300 J/g aos 3 dias e 7 dias de hidratação respectivamente, e podem ser qualquer um dos tipos básicos. O ensaio é executado de acordo com a norma NBR Determinação do Calor de Hidratação pelo Método da Garrafa de Langavant. Grupo Tchê Química 7

8 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 óxido 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. O cimento portland branco estrutural é aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos, possuindo as classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos demais tipos de cimento. Já o cimento portland branco não estrutural não tem indicações 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. CPP - Cimento para poços petrolíferos O 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 de 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 petrolífero 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. O CPP pode ser identificado como sendo um cimento classe G (CPP-G). A influência dos tipos de cimento nas argamassas e concretos As influências dos tipos de cimento nas argamassas e concretos são relativas, podendo-se ampliar ou reduzir seu efeito através do aumento ou diminuição da quantidade de seus componentes, sobretudo a água e o cimento. As características dos demais Grupo Tchê Química 8

9 componentes, que são principalmente os agregados (areia, pedra britada, pó-de-pedra, etc.), também poderão alterar o grau de influência, sobretudo se contiverem matérias orgânicas (folhas, raízes, etc.). Finalmente, pode-se usar aditivos químicos para reduzir certas influências ou aumentar o efeito de outras, quando desejado ou necessário. Tudo isso leva à conclusão de que é necessário estudar a dosagem ideal dos componentes das argamassas e concretos a partir do tipo de cimento escolhido ou disponível na praça, de forma a estabelecer uma composição que dê o melhor resultado ao menor custo. A dosagem deve obedecer a métodos racionais comprovados na prática e que respeitem as normas técnicas aplicáveis e o uso dos aditivos deve seguir as instruções do seu fabricante. Além disso, é fundamental fazer corretamente o adensamento e a cura das argamassas e dos concretos. O adensamento e a cura mal feitos são as principais causas de defeitos e problemas que surgem nas argamassas e nos concretos, como baixa resistência, as trincas e fissuras, a corrosão da armadura etc. O bom adensamento é obtido por vibração adequada. O principal cuidado que se deve tomar para obter uma cura correta é manter as argamassas e os concretos úmidos após a pega, molhando-os com uma mangueira ou com um regador, ou então os cobrindo com sacos molhados (de aniagem ou do próprio cimento), ou até colocando tábuas ou chapas de madeira molhadas sobre a superfície, de modo a impedir a evaporação da água por ação do vento e do calor do sol durante um período mínimo de sete dias. Armazenamento dos sacos de cimento O cimento é um produto perecível, portanto é preciso atentar para os cuidados necessários à sua conservação, pelo maior tempo possível, no depósito ou no canteiro de obras. O cimento é embalado em sacos de 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. Se o cimento entrar em contato com a água na Grupo Tchê Química 9

10 estocagem, ele vai empedrar ou endurecer antes do tempo, inviabilizando sua utilização na obra ou fábrica de pré-moldados e artefatos de cimento. A água é o maior aliado do cimento na hora de confeccionar as argamassa e os concretos. Mas é o seu maior inimigo antes disso. Portanto, é preciso evitar a todo custo que o cimento estocado entre em contato com a água. A água não vem só da chuva, de uma torneira ou de um cano furado; também se encontra, sob forma de umidade, no ar, na terra, no chão e nas paredes. Por isso, o cimento deve ser estocado em local seco, coberto e fechado de modo a protegê-lo da chuva, bem como afastado do chão, do piso e das paredes externas ou úmidas, longe de tanques, torneiras e encanamentos, ou pelo menos separados deles. Recomenda-se iniciar a pilha de cimento sobre um tablado de madeira, montado a pelo menos 30 cm do chão ou piso e não formar pilhas maiores do que 10 sacos, se o cimento for ficar estocado por mais de quinze dias. Quanto maior a pilha, maior o peso sobre os primeiros sacos da pilha. Isso faz com que seus grãos sejam de tal forma comprimidos que o cimento contido nesses sacos fique quase endurecido, sendo necessário afofá-lo de novo, antes do uso, o que pode acabar levando ao rompimento do saco e à perda de boa parte do material. A pilha recomendada de 10 sacos também facilita a contagem, no hora da entrega e no controle dos estoques. É recomendável utilizar primeiro o cimento estocado há mais tempo, deixando o que chegar por último para o fim, o que evita que um lote fique estocado por tempo excessivo, já que o cimento, bem estocado, é próprio para uso por três meses, no máximo, a partir da data de sua fabricação. A fabricação do cimento processa-se rapidamente. O clínquer de cimento portland sai do forno a cerca de 80ºC, indo diretamente à moagem, ao ensacamento e à expedição, podendo, portanto, chegar à obra ou depósito com temperatura de até 60 ºC. Não é recomendável usar o cimento quente, pois isso poderá afetar a trabalhabilidade da argamassa ou do concreto com ele confeccionados. Deve-se deixá-lo descansar até atingir a temperatura ambiente e, para isso, recomenda-se estocá-lo em pilhas menores, de 5 sacos, deixando um espaço entre elas para favorecer a circulação de ar, o que fará com que eles se resfriem mais rapidamente. Nas regiões de clima frio a temperatura ambiente pode ser tão baixa que ocasionará um retardamento do início de pega. Para que isso não ocorra, convém estocar o cimento em locais protegidos de temperaturas abaixo de 12 ºC. Grupo Tchê Química 10

11 Tomados todos os cuidados na estocagem adequada do cimento para alongar ao máximo sua vida útil, ainda assim alguns sacos de cimento podem se estragar. 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 dele já teve sua resistência comprometida. Enfim, observa-se que é fundamental a estocagem correta, pois não apenas há o risco de perder-se parte do cimento, como também se acaba reduzindo a resistência final do cimento que não chegou a estragar. Concreto: como uma receita de bolo Os vários tipos de cimento são indicados para compor argamassas e concretos de acordo com as necessidades de cada caso. Além disso, pode-se modificar suas características aumentando ou diminuindo a quantidade de água e cimento, e dos demais componentes: agregados (areia, pedra britada, cascalho etc.). É possível usar ainda aditivos químicos, a fim de reduzir certas influências ou aumentar o efeito de outras, quando desejado ou necessário. A dosagem dos componentes do concreto e da argamassa é conhecida também por traço. Portanto, como numa receita de bolo, é importante encontrar a dosagem ideal a partir do tipo de cimento e agregados escolhidos para estabelecer uma composição que dê o melhor resultado com o menor custo. A dosagem deve obedecer a métodos racionais, comprovados na prática, e que respeitem as normas técnicas vigentes. Mas não basta ter o traço e a dosagem ideais. A etapa de execução é fundamental para a obtenção de um bom concreto e de uma boa argamassa. Se os processos de adensamento e cura forem mal executados, acabam surgindo patologias, tais como baixa resistência, trincas e fissuras, corrosão das armaduras, entre outras. O bom adensamento é obtido por vibração adequada, especificada em norma. Já para obter uma cura correta é Grupo Tchê Química 11

12 importante manter as argamassas e os concretos úmidos após a pega, molhando-os com uma mangueira ou com um regador, ou então cobrindo-os com sacos molhados (de aniagem ou do próprio cimento), de modo a impedir a evaporação da água por ação do vento e do calor do sol, durante um período mínimo de sete dias, ou ainda adotando-se o uso de agentes químicos de cura. Os diferentes tipos de cimentos normalizados são designados pela sigla e pela classe de resistência. A sigla corresponde ao prefixo CP acrescido de algarismos romanos I a V, sendo as classes de resistências indicadas pelos números 25, 32 e 40. Estas apontam os valores mínimos de resistência à compressão (expressos em megapascal - MPa), garantidos pelos fabricantes, após 28 dias de cura. Exemplo: Nome Técnico: Cimento Portland de Alto-Forno Sigla: CP III Classe: 32 (expressa a resistência à compressão do cimento aos 28 dias) Tipo: CP III-32 A versatilidade do cimento brasileiro O mercado nacional dispõe de 8 opções, que atendem com igual desempenho aos mais variados tipos de obras. O cimento Portland comum (CP I) é referência, por suas características e propriedades, aos 11 tipos básicos de cimento Portland disponíveis no mercado brasileiro. São eles: 1.Cimento Portland Comum (CP I) a. CP I - Cimento Portland Comum b. CP I-S - Cimento Portland Comum com Adição Grupo Tchê Química 12

13 2.Cimento Portland Composto (CP II) a. CP II-E - Cimento Portland Composto com Escória b. CP II-Z - Cimento Portland Composto com Pozolana c. CP II-F - Cimento Portland Composto com Fíler 3.Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) 4.Cimento Portland Pozolânico (CP IV) 5.Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) 6.Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS) 7.Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) 8.Cimento Portland Branco (CPB) Esses tipos se diferenciam de acordo com a proporção de clínquer e sulfatos de cálcio, material carbonático e de adições, tais como escórias, pozolanas e calcário, acrescentadas no processo de moagem. Podem diferir também em função de propriedades intrínsecas, como alta resistência inicial, a cor branca etc. O próprio Cimento Portland Comum (CP I) pode conter adição (CP I-S), neste caso, de 1% a 5% de material pozolânico, escória ou fíler calcário e o restante de clínquer. O Cimento Portland Composto (CP II- E, CP II-Z e CP II-F) tem adições de escória, pozolana e filler, respectivamente, mas em proporções um pouco maiores que no CP I-S. Já o Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) e o Cimento Portland Pozolânico (CP IV) contam com proporções maiores de adições: escória, de 35% a 70% (CP III), e pozolana de 15% a 50% (CP IV). Aplicações dos tipos de cimento 1.Cimento Portland Comum CP I e CP I-S (NBR 5732) Um tipo de cimento portland sem quaisquer adições além do gesso (utilizado como retardador da pega) é muito adequado para o uso em construções de concreto em geral quando não há exposição a sulfatos do solo ou de águas subterrâneas. O Cimento Portland comum é usado em serviços de construção em geral, quando não são exigidas propriedades Grupo Tchê Química 13

14 especiais do cimento. Também é oferecido ao mercado o Cimento Portland Comum com Adições CP I-S, com 5% de material pozolânico em massa, recomendado para construções em geral, com as mesmas características. 2.Cimento Portland CP II (NBR 11578) O Cimento Portland Composto é modificado. Gera calor numa velocidade menor do que o gerado pelo Cimento Portland Comum. Seu uso, portanto, é mais indicado em lançamentos maciços de concreto, onde o grande volume da concretagem e a superfície relativamente pequena reduzem a capacidade de resfriamento da massa. Este cimento também apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no solo. Recomendado para obras correntes de engenharia civil sob a forma de argamassa, concreto simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e artefatos de cimento. Veja as recomendações de cada tipo de CP II: a.cimento Portland CP II-Z (com adição de material pozolânico) - Empregado em obras civis em geral, subterrâneas, marítimas e industriais. E para produção de argamassas, concreto simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e artefatos de cimento. O concreto feito com este produto é mais impermeável e por isso mais durável. alto-forno) b.cimento Portland Composto CP II-E (com adição de escória granulada de - Composição intermediária entre o cimento portland comum e o cimento portland com adições (alto-forno e pozolânico). Este cimento combina com bons resultados o baixo calor de hidratação com o aumento de resistência do Cimento Portland Comum. Recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento ou que possam ser atacadas por sulfatos. Grupo Tchê Química 14

15 fíler) c. Cimento Portland Composto CP II-F (com adição de material carbonático - - Para aplicações gerais. Pode ser usado no preparo de argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armada, concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro, concreto-massa, elementos pré-moldados e artefatos de concreto, pisos e pavimentos de concreto, solo-cimento, dentre outros. 3.Cimento Portland de Alto Forno CP III (Com escória - NBR 5735) Apresenta maior impermeabilidade e durabilidade, além de baixo calor de hidratação, assim como alta resistência à expansão devido à reação álcali-agregado, além de ser resistente a sulfatos. É um cimento que pode ter aplicação geral em argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armada, de concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro e outras. Mas é particularmente vantajoso em obras de concretomassa, tais como barragens, peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, pilares de pontes ou obras submersas, pavimentação de estradas e pistas de aeroportos. 4.Cimento Portland CP IV 32 (Pozolânico - NBR 5736) Para obras correntes, sob a forma de argamassa, concreto simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e artefatos de cimento. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. O concreto feito com este produto se torna mais impermeável, mais durável, apresentando resistência mecânica à compressão superior à do concreto feito com Cimento Portland Comum, a idades avançadas. Apresenta características particulares que favorecem sua aplicação em casos de grande volume de concreto devido ao baixo calor de hidratação. Grupo Tchê Química 15

16 5.Cimento Portland CP V ARI - (Alta Resistência Inicial - NBR 5737) Com valores aproximados de resistência à compressão de 26 MPa a 1 dia de idade e de 53 MPa aos 28 dias, que superam em muito os valores normativos de 14 MPa, 24 MPa e 34 MPa para 1, 3 e 7 dias, respectivamente, o CP V ARI é recomendado no preparo de concreto e argamassa para produção de artefatos de cimento em indústrias de médio e pequeno porte, como fábricas de blocos para alvenaria, blocos para pavimentação, tubos, lajes, meio-fio, mourões, postes, elementos arquitetônicos pré-moldados e pré-fabricados. Pode ser utilizado no preparo de concreto e argamassa em obras desde as pequenas construções até as edificações de maior porte, e em todas as aplicações que necessitem de resistência inicial elevada e desforma rápida. O desenvolvimento dessa propriedade é conseguido pela utilização de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer, e pela moagem mais fina do cimento. Assim, ao reagir com a água o CP V ARI adquire elevadas resistências, com maior velocidade. 6.Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a sulfatos - NBR 5733) O CP-RS oferece resistência aos meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos. Pode ser usado em concreto dosado em central, concreto de alto desempenho, obras de recuperação estrutural e industriais, concretos projetado, armado e protendido, elementos pré-moldados de concreto, pisos industriais, pavimentos, argamassa armada, argamassas e concretos submetidos ao ataque de meios agressivos, como estações de tratamento de água e esgotos, obras em regiões litorâneas, subterrâneas e marítimas. De acordo com a norma NBR 5737, cinco tipos básicos de cimento - CP I, CP II, CP III, CP IV e CP V-ARI - podem ser resistentes aos sulfatos, desde que se enquadrem em pelo menos uma das seguintes condições: Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente; Grupo Tchê Química 16

17 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. 7.Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) - (NBR 13116) O Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) é designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC. Por exemplo: CP III-32 (BC) é o Cimento Portland de Alto-Forno com baixo calor de hidratação, determinado pela sua composição. Este tipo de cimento tem a propriedade de retardar o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto, evitando o aparecimento de fissuras de origem térmica, devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do cimento. 8.Cimento Portland Branco (CPB) (NBR 12989) O Cimento Portland Branco se diferencia por coloração, e está classificado em dois subtipos: estrutural e não estrutural. O estrutural é aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos, com classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos demais tipos de cimento. Já o não estrutural não tem indicações de classe e é aplicado, por exemplo, em rejuntamento de azulejos e em aplicações não estruturais. Pode ser utilizado nas mesmas aplicações do cimento cinza. A cor branca é obtida a partir de matérias-primas com baixos teores de óxido de ferro e manganês, em condições especiais durante a fabricação, tais como resfriamento e moagem do produto e, principalmente, utilizando o caulim no lugar da argila. O índice de brancura deve ser maior que 78%. Adequado aos projetos arquitetônicos mais ousados, o cimento branco oferece a possibilidade de escolha de cores, uma vez que pode ser associado a pigmentos coloridos. Grupo Tchê Química 17

18 Vantagens das adições no cimento As adições ao cimento melhoram certas características do concreto e preservam o ambiente ao aproveitar resíduos e diminuir a extração de matéria-prima. O desenvolvimento dos vários tipos de cimento, com o uso de adições como escórias e pozolanas, acabou unindo o útil ao agradável. Além de melhorar certas características do material, tais como a impermeabilidade, diminuição da porosidade capilar, maior resistência a sulfatos e redução do calor de hidratação, as adições contribuíram para diminuir o consumo de energia durante o processo de fabricação e para aproveitar subprodutos poluidores, como as escórias de alto-forno e as cinzas volantes, por exemplo. Do ponto de vista ecológico, além da preservação das jazidas de calcário, o ponto forte é o aproveitamento de resíduos poluidores, como é o caso da escória granulada de alto-forno, um subproduto da fabricação do ferro-gusa, que possui atividade hidráulica e gera na hidratação os mesmos produtos que o cimento. Já as pozolanas, que podem ser cinzas volantes, argilas calcinadas, diatomitos, rochas vulcânicas, sílica ativa, têm a vantagem de promover a diluição do aluminato cálcico (C3A), componente do clínquer que é o principal responsável pelo calor de hidratação, e combinar com a cal gerada pela hidratação do cimento, diminuindo a permeabilidade do concreto e o aumentando sua resistência aos ataques químicos. Aplicações dos cimentos portland O cimento portland é uma das substâncias mais consumidas pelo homem e isso se deve a características que lhe são peculiares, como trabalhabilidade e moldabilidade (estado fresco), e alta durabilidade e resistência a cargas e ao fogo (estado duro). Insubstituível em obras civis, o cimento pode ser empregado tanto em peças de mobiliário urbano como em grandes barragens, em estradas ou edificações, em pontes, tubos de concreto ou telhados. Pode até ser matéria-prima para a arte. * Alvenaria com blocos de concreto: Processo construtivo dos mais tradicionais; pode ser empregado para simples vedação ou com função estrutural em casas e edifícios de múltiplos pavimentos. Alvenaria estrutural é um processo construtivo que pode ser Grupo Tchê Química 18

19 empregado tanto em casas como em edifícios de múltiplos pavimentos. Há dois tipos de alvenaria estrutural: não armada e armada. A primeira emprega como estrutura-suporte paredes de alvenaria sem armação. Os reforços metálicos são colocados apenas em cintas, vergas, contravergas, na amarração entre paredes e nas juntas horizontais com a finalidade de evitar fissuras localizadas. Já a alvenaria estrutural armada caracteriza-se por ter os vazados verticais dos blocos preenchidos com graute (microconcreto de grande fluidez) envolvendo barras e fios de aço. A obra mais conhecida de alvenaria estrutural armada é o Teatro Municipal de São Paulo, inaugurado em * Pavimento de concreto: O slogan Feito para durar exprime a principal característica do chamado pavimento rígido, indicado para rodovias, aeroportos e vias urbanas de alto tráfego. Uma das mais importantes aplicações do cimento portland é o pavimento rígido de concreto, uma tecnologia adotada no Brasil desde os anos 40 (Estrada de São Miguel Paulista, Rodovia Anchieta, Estrada Rio-Petrópolis). O Rodoanel Mário Covas e a Rodovia dos Imigrantes, ambas em São Paulo, são os exemplos mais recentes da grande competitividade que esta solução oferece ao tráfego pesado de nossas rodovias. A execução de um pavimento de concreto é cercada de todos os cuidados técnicos desde o projeto até o controle tecnológico. Portanto, trata-se de uma tecnologia segura e reconhecida mundialmente. O projeto de um pavimento de concreto é feito com métodos consagrados, que buscam principalmente um ótimo desempenho estrutural. O objetivo é que as obras de pavimentação de concreto sejam duradouras, que sigam as especificações técnicas e cumpram a viabilidade econômica requerida. * Argamassas e concretos: De estruturas a revestimentos de fachadas, os concretos e argamassas constituem os materiais à base de cimento mais versáteis de uma obra. Aplicadas em contrapisos, revestimentos internos e externos, assentamento de cerâmicas e alvenaria, decoração e texturas, entre outros tipos de aplicação, as argamassas industrializadas passam por um processo de atualização tecnológica. * Pavimento intertravado: Os blocos intertravados se tornaram referência paisagística em muitas cidades brasileiras. O sistema aplica-se também em portos, aeroclubes e áreas de cargas. Os pavimentos intertravados são compostos por peças pré- Grupo Tchê Química 19

20 moldadas de concreto e constituem uma brilhante e eficaz solução para uso em ruas, calçadas, calçadões e praças, sendo largamente difundida no Brasil - tanto na construção como na reconstrução e reabilitação desse tipo de instalação urbana. Terminais de carga em portos, aeroclubes e estradas vicinais também constituem locais recomendados a essa tecnologia. As dimensões e a qualidade das peças pré-moldadas em concreto são uniformes, uma vez que sua fabricação obedece a controles rigorosos. Além disso, as formas, cores e texturas das peças e os padrões de assentamento são extraordinariamente variados, permitindo explorar harmonicamente essa característica dos pontos de vista arquitetônico e paisagístico. Os pavimentos intertravados de concreto também refletem melhor a luz do que outros tipos de superfície e proporcionam ao usuário e ao meio ambiente excepcional conforto térmico. Mesmo sob chuva, os pavimentos intertravados de concreto não são escorregadios.a propriedade de distribuição de esforços das peças intertravadas depende essencialmente de seu formato, arranjo e espessura. A resistência à compressão das peças tem, neste aspecto, pouca influência. * Artefatos: Telhas, lajes, postes, mourões, dormentes e uma infinidade de itens constituem o que chamamos de artefatos de cimento. Os chamados artefatos de cimento são um termo genérico empregado para os mais diversos produtos, desde tubos de concreto para saneamento até pré-lajes, sacadas e escadas pré-fabricadas, mourões, blocos, telhas, lajotas e mobiliário urbano. Na verdade, a característica que melhor explica o termo artefato é o fato de ser produzido em uma indústria e não na obra. * Pré-fabricados: Rápidos, duráveis e econômicos, eles tiraram o concreto da obra e o colocaram na fábrica. É lá que o projeto arquitetônico começa a virar realidade. A necessidade de aumentar a competitividade e a produtividade das obras vem estimulando a industrialização da construção civil. O objetivo é transformar a obra em um local de montagem dos sistemas, evitando-se assim o improviso e o desperdício de materiais e tempo. O uso de componentes pré-fabricados, que são produzidos em usinas e depois transportados para a obra, é o modo mais racional de industrializar o processo construtivo. Os pré-fabricados oferecem diversas vantagens técnicas e logísticas quando falta espaço no canteiro. Neste caso, pode-se usar elementos protendidos de fábrica (pré-tensão e pós- Grupo Tchê Química 20

21 tensão), que previnem deformações e fissuração das peças de concreto. A tecnologia atende também a uma gestão voltada ao just in time, em que os componentes não ficam no canteiro chegam apenas na hora da montagem. Evita-se assim estoque de peças e mão-de-obra ociosa. * Barragens: O concreto compactado com rolo (CCR) é a solução à base de cimento que melhor se aplica a esse tipo de obra, seja para abastecimento, energia ou outro uso do reservatório. Barragem é toda estrutura construída transversalmente a um rio com a finalidade de obter a elevação do nível de água ou criar um reservatório de acumulação, seja para regulação de vazões, abastecimento, geração de energia, recreação ou outro fim. As barragens podem ser classificadas pelos materiais empregados em sua construção. Alternativas como pedra argamassada e concreto ciclópico, muito usadas no passado, estão praticamente em desuso. Em seu lugar, e para atender às atuais obras de grandes dimensões, os materiais básicos mais usados são a argila compactada (barragem de terra), rochas britadas compactadas (enrocamento) e concreto. Barragens de Concreto O uso de concreto na construção de barragens iniciou-se ainda no final do século XIX, motivado pela garantia de maior durabilidade oferecida pelo material. O sistema é empregado tanto nas estruturas do circuito de geração (tomada d água e cada de força) quanto nos vertedouros. O desenvolvimento da tecnologia do concreto na construção de barragens resultou numa tecnologia chamada Concreto Compactado com Rolo (CCR), que já possui inúmeros exemplos de obras no Brasil e no exterior. * Saneamento e drenagem: Normalizados pela ABNT, os tubos de concreto para águas pluviais, esgoto sanitário e efluentes industriais existem há mais de 100 anos e ainda são a melhor solução nessa área. Tubos de concreto e aduelas representam os produtos à base de cimento para a área de saneamento e drenagem de águas pluviais. Os tubos de concreto são peças feitas em concreto simples ou armado de seção circular, com junta rígida ou elástica, com encaixe do tipo ponta e bolsa ou macho-e-fêmea. Eles são fabricados conforme a norma NBR 8890/85, aplicáveis tanto para drenagem de águas Grupo Tchê Química 21

22 pluviais e canalização de córregos como para esgotos sanitários e efluentes industriais. Os tubos de concreto armado têm diâmetro nominal que varia de 300 mm (DN 300) a 3000 mm (DN 3000). Tal variação, além da restrição de capacidade resistente em alguns casos, também limita a seção utilizável de vazão da rede. As aduelas são estruturas de concreto armado de espessuras mínimas, embora calculadas com segurança. Dimensionadas com esbeltez, estão sujeitas aos efeitos agressivos, mecânicos ou químicos que afetam as estruturas. Por isso, dá-se atenção especial ao recobrimento da ferragem das peças. As aduelas atendem a uma seção maior que os tubos e podem suportar elevadas cargas provenientes de aterro ou de tráfego pesado. Graças às seções extremamente variáveis, possibilita também sua colocação onde não se pode modificar a altura da rede. * Edificações: Compostas de vigas, pilares e lajes, as estruturas de concreto moldadas na própria obra constituem o sistema construtivo mais empregado em prédios residenciais e comerciais. No setor formal de construção civil, os edifícios de múltiplos andares com estrutura de concreto armado representam a principal aplicação do cimento portland. Além de aspectos técnicos e econômicos, essa preferência do mercado pelo concreto encontra também respaldo histórico: a primeira norma técnica brasileira, a NB1 (atual NBR 6118), tratava justamente das estruturas de concreto. A cultura de uso do cimento e do concreto com destaque inclusive na arquitetura moderna deu ao Brasil grande respeitabilidade nessas áreas de pesquisa e aplicação. Além da arquitetura, o país dispõe de grandes profissionais e escolas nas áreas de cálculo e de materiais, que também vêm recebendo atenção especial da indústria do cimento, desenvolvedora de novos insumos. A melhor prova da evolução das estruturas de concreto - e do cimento em especial é a tendência universal de aplicar-se concreto de alta resistência às estruturas, e a exigência de elevar a durabilidade das estruturas. * Solo-cimento: A mistura de cimento portland e terra para a confecção de blocos e de pavimento oferece solução a um problema social em áreas pobres e distantes. O solo cimento é o material resultante da mistura homogênea, compactada e curada de solo, cimento e água em proporções adequadas. O produto resultante deste processo é um material com boa resistência à compressão, bom índice de impermeabilidade, baixo índice Grupo Tchê Química 22

23 de retração volumétrica e boa durabilidade. O solo é o componente mais utilizado para a obtenção do solo-cimento. O cimento entra em uma quantidade que varia de 5% a 10% do peso do solo, o suficiente para estabilizá-lo e conferir as propriedades de resistência desejadas para o composto. Praticamente qualquer tipo de solo pode ser utilizado, entretanto os solos mais apropriados são os que possuem teor de areia entre 45% e 50%. Somente os solos que contêm matéria orgânica em sua composição (solo de cor preta) não podem ser utilizados. O solo a ser utilizado na mistura pode ser extraído do próprio local da obra. Solo-cimento na habitação Em habitação, o solo-cimento pode ser utilizado segundo dois processos construtivos: o de paredes monolíticas e o da produção de tijolos ou blocos prensados. A escolha da técnica a ser utilizada depende das características de cada obra em particular. A sua principal aplicação é na construção de paredes, mas pode ainda ser utilizado na construção de fundações, passeios e contrapisos. Fonte: Projeto Habitar Solo-cimento na pavimentação Os pavimentos com base ou sub-base de solo-cimento são empregados no Brasil desde 1939, quando foi construída a estrada Caxambu-Areias, em empreendimento no qual a ABCP juntou-se ao DNER. Desde então, foram executados no país mais de km com essa solução, um marco mundial. Mistura homogênea compactada, curada e endurecida de solo, cimento e água, pode empregar solos do próprio leito da futura base, misturados no local com equipamento pulvimisturador, ou usar solos selecionados, de jazida, misturados em usina central ou no próprio campo. O baixo custo inicial e a alta durabilidade são dois pontos fortes dessa alternativa. É indicado como base e sub-base de pavimentos flexíveis e de peças pré-moldadas de concreto e também sub-base de pavimentos de concreto. No campo rodoviário, serve também como contenção de encostas. Fonte: ABCP Grupo Tchê Química 23

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27 BIBLIOGRAFIA Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) Grupo Tchê Química 27