CIMENTOS PORTLAND - PROCESSO DE PRODUÇÃO

Cimentos Portland

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 estocada 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.

O cimento Portland

O cimento é um dos materiais mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. Pertence à 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 à 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 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, 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 , 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 150, define o cimento Portland como um aglomerante hidráulico produzido pela 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:

Tipos de cimento Portland

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 a 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 tipos 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% a 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 e revestimento, 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 26 MPa 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 que 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.

Rochas

Rocha (ou popularmente pedra ou calhau para um pedaço solto de rocha) é um agregado natural composto de alguns minerais ou de um único mineral, podendo ou não conter vidro (o vidro não é considerado um mineral). Para, além disso, para ser considerada como uma rocha esse agregado tem que ter representatividade à escala cartográfica (ter volume suficiente) e ocorrer repetidamente no espaço e no tempo, ou seja, o fenômeno geológico que forma a rocha ser suficientemente importante na história geológica para se dizer que faz parte da dinâmica da Terra. 

As rochas podem ser classificadas de acordo com sua composição química, sua forma estrutural, ou sua textura, sendo mais comum classificá-las de acordo com os processos de sua formação. Pelas suas origens ou maneiras como foram formadas, as rochas são classificadas como ígneas, sedimentares metamórficas. As rochas magmáticas foram formadas de magma, as sedimentares pela deposição de sedimentos e posterior compressão destes, e as rochas metamórficas por qualquer uma das primeiras duas categorias e posteriormente modificadas pelos efeitos de temperatura e pressão. Nos casos onde o material orgânico deixa uma impressão na rocha, o resultado é conhecido como fóssil.

Tipos de Rochas

1. Ígneas (ou magmáticas)

São as rochas formadas a partir do resfriamento do magma. Podem ser de dois tipos, a saber:

• Vulcânicas (ou extrusivas) - são formadas por meio de erupções vulcânicas, através de um rápido processo de resfriamento na superfície. Alguns exemplos dessas rochas são o basalto e a pedra-pomes, cujo resfriamento se dá na água.
• Plutônicas (ou intrusivas) - são formadas dentro da crosta por meio de um processo lento de resfriamento. Alguns exemplos são o granito e o diabásio.

2. Sedimentares

As rochas sedimentares são as rochas formadas através do acúmulo de detritos, que podem ser orgânicos ou gerados por outras rochas. Classificam-se em:

• Detríticas - são as rochas formadas a partir de fragmentos de outras rochas. Alguns exemplos são o arenito, o argilito, o varvito e o folhelho.
• Químicas - são formadas a partir de transformações de certos materiais em contato com a água ou outro tipo de substância. Alguns exemplos são o sal gema, as estalactites e as estalagmites.
• Orgânicas - são rochas formadas por meio da acumulação e soterramento de matéria orgânica. Alguns exemplos são o calcário, formado através dos resíduos de conchas e corais, e o carvão mineral, formado a partir dos resíduos de vegetais.

3. Metamórficas

São as rochas formadas através da deformação de outras rochas, magmáticas ou sedimentares, devido a alterações de condições ambientais, como a temperatura e a pressão. Alguns exemplos são o gnaisse, formado a partir do granito; a ardósia, formada a partir do xisto; o mármore, formado a partir do calcário, e o quartzito, formado a partir do arenito.

OBS.: As rochas mais antigas são as magmáticas seguidas pelas metamórficas. Elas datam das eras Pré-Cambriana e Paleozóica. Já as rochas sedimentares são de formação mais recente: datam das eras Paleozóica, Mesozóica e Cenozóica. Essas rochas formam um verdadeiro capeamento, ou seja, encobrem as rochas magmáticas e as metamórficas quando estas não estão afloradas à superfície da Terra.