cimento

Faculdades Unidas do Norte de Minas – FUNORTE / SoebrasProf.: Auro Materiais de Construção

Engenharia Civil 4º período - 2009

CIMENTO PORTLAND 1

Cimento Potland

Adilson LinoEdna Rocha

Gervacy Santa RosaJonathan Azevedo

Josimar RochaThiago de SouzaVanda de PaulaWesley Mendes

Montes Claros, outubro de 2009



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CIMENTO PORTLAND

INTRODUÇÃO

O cimento portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação de água. Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido à ação de água, o cimento portland não se decompõe mais.

O cimento portland foi criado por um construtor inglês, Joseph Aspdin, que o patenteou em 1824. Nessa época, era comum na Inglaterra construir com pedras de Portland, uma ilha situada no sul desse país. Como resultado da invenção de Aspdin se assemelhava na cor e na dureza a essa pedra de Portland, ele registrou esse nome em sua patente. É por isso que o cimento é chamado cimento portland.

DEFINIÇÕES

O cimento portland, misturado com água e outros materiais de construção, tais como a areia, a pedra britada, o pó-de-pedra, a cal e outros, resulta nos concretos e nas argamassas usadas na construção de casas, edifícios, pontes, barragens, etc.

As características e propriedades desses concretos e argamassas vão depender da qualidade e proporções dos materiais com que são compostos.

Dentre eles, entretanto, o cimento é o mais ativo, do ponto de vista químico. Pode-se dizer que o cimento é o principal responsável pela transformação da mistura dos materiais componentes dos concretos e das argamassas no produto final desejado (uma laje, uma viga, um revestimento, etc.).

Portanto, é de fundamental importância utiliza-lo corretamente. Para isto, é preciso conhecer bem suas características e propriedades, para poder aproveitá-las da melhor forma possível na aplicação que se tem em vista.

COMPOSIÇÃO DO CIMENTO

O cimento portland é composto de clínquer e de adições. O clínquer é o principal componente e está presente em todos os tipos de cimento portland.

As adições podem variar de um tipo de cimento para outro e são principalmente elas que definem os diferentes tipos de cimento.

CLÍNQUER

O clínquer tem como matérias-primas o calcário e a argila, ambos obtidos de jazidas em geral situadas nas proximidades das fábricas de cimento.



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COMPOSIÇÃO DO CLÍNQUER

Os principais componentes do cimento portland são: Alita e belita, C3A e C4AF

Alita na sua composição pura 3CaO.SiO2

SILICATOS CÁLCICOS

C3S(Alita): Silicato Tricalcio (3CaO.SiO2) - é um dos constituintes essenciais do clínquer (40 a 70%).-C2S(Belita): Silicato Bicálcio (2CaO.SiO2) - é muito importante também,contribuindo nas resistência mecânica do cimento.

PROCESSAMENTO DO CLÍNQUER

A rocha calcária é primeiramente britada, depois moída e em seguida misturada, em proporções adequadas com argila moída. A mistura formada atravessa então um forno giratório de grande diâmetro e comprimento, cuja temperatura interna chega a alcançar 1450°C. O intenso calor transforma a mistura em um novo material, denominado clínquer,que se apresenta sob a forma de pelotas. Na saída do forno o clínquer, ainda incandescente, é bruscamente resfriado para posteriormente ser finamente moído, transformando-se em pó.

CLÍNQUER

O clinquer em pó tem a peculiaridade de desenvolver uma reação química em presença de água, na qual ele, primeiramente, torna-se pastoso e, em seguida, endurece, adquirindo elevada resistência e durabilidade.Essa característica adquirida pelo clínquer, que faz dele um ligante hidráulico muito resistente, é sua propriedade mais importante.

ADIÇÕES

As adições são outras matérias-primas que, misturadas ao clínquer na fase de moagem, permitem a fabricação dos diversos tipos de cimento portland hoje disponíveis no mercado. Essas outras matérias-primas são o gesso, as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos.

GESSO

O gesso tem como função básica controlar o tempo de pega, isto é, o início do endurecimento do clínquer moído quando este é misturado com água.



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Caso não se adicionasse o gesso á moagem do clínquer, o cimento, quando entrasse em contato com água, endureceria quase que instantaneamente, o que inviabilizaria seu uso nas obras. Por isso, o gesso é uma adição presente em todos os tipos de cimento portland. A quantidade adicionada é pequena:Em geral, 3% de gesso 97% de cínquer, em massa.

ESCÓRIAS DE ALTO-FORNO

São obtidas durante a produção de ferro-gusa nas indústriassiderúrgicas e se assemelham aos grãos de areia. Antigamente, as escorias de alto-forno eram consideradas como um material sem maior utilidade, até ser descoberto que elas também tinham a propriedade de ligante hidráulico muito resistente, ou seja, que reagem em presença de água, desenvolvendo características aglomerantes de forma muito semelhante á do clínquer.

Essa descoberta tornou possível adicionar a escoria de alto-forno á moagem do clínquer com gesso, guardadas certas proporções, e obter como resultado um tipo de cimento que, além de atender plenamente aos usos mais comuns, apresenta melhoria de algumas propriedades, como maior durabilidade e maior resistência final.

MATERIAIS POZOLÂNICOS

São rochas vulcânicas ou materiais orgânicos fossilizadas encontradas na natureza, certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas (550°c a 900°c) e derivados da queima de carvão mineral nas usinas termelétricas, entre outros.

Da mesma forma que no caso da escoria de alto-forno, pesquisas levaram á descobertas de que os materiais pozolânicos, quando pulverizados em partículas muito finas, também passam a apresentar a propriedade de ligante hidráulico, se bem que de forma distinta. Isto porque não basta colocar os materiais polozânicos, sob forma de pó muito fino, em presença de água, para que passem a desenvolver as reações químicas que os tornam primeiramente pastosos e depois endurecidos. A reação só vai acontecer se, alem da água, os materiais pozolânicos moídos em grãos finíssimos também forem colocados em presença de mais um outro material.

O clínquer é justamente um desses materiais, pois no processo de hidratação libera hidróxido de cálcio (cal) que reage com a pozolana.

MATERIAIS CARBONÁTICOS

São rochas moídas, que apresentam carbonato de cálcio em sua constituição tais como o próprio calcário. Tal adição serve também para tornar os concretos e as argamassas mais trabalháveis, porque os grãos ou partículas desses materiais moídos têm dimensões adequadas para se alojar entre os grãos ou partículas dos demais componentes do cimento, funcionando como um verdadeiro lubrificante.

Quando presentes no cimento são conhecidos como filer calcário.



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CONCLUSÃO

Conclui-se, pois que, de todas as adições, o gesso não pode, em hipótese alguma, deixar de ser misturado ao cimento, e que as demais matérias-primas adicionadas (escoria de alto-forno, materiais pozolânicos e materiais carbonáticos) são totalmente compatíveis com o principal componente do cimento portland.

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

ANEXO I

MOAGEM DO CIMENTO E SUA COMPOSIÇÃO

O cimento resulta da moagem fina de vários componentes, sendo o componente majoritário o clínquer, juntando-se gesso e aditivos (cinzas volantes, escórias de alto-forno, folhas de calcário, etc.).

ARMAZENAMENTO

Após a moagem, o cimento é transportado para silos, construídos de forma a assegurar a integridade físico-quimica do produto.

FORMAS DE COMERCIALIZAÇÃO

A GRANEL

Destina-se a consumidores de grande porte, onde suas instalações sãodotadas de silos de armazenagem.

ENSACADO

Destina-se a clientes de menor consumo ou que não possuem silos de armazenagem.

ENSACAMENTO

O cimento é embalado em sacos de papel Kraft de múltiplas folhas. O saco de papel é o único que permite o enchimento com material ainda aquecido feito por ensacadeiras automáticas.



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PRINCIPAIS TIPOS DE CIMENTO

Cimento portland comum. Cimento portland composto. Cimento portland de alto-forno. Cimento portland pozolânico. Cimento portland de alta resistência inicial. Cimento portland resistentes aos sulfatos. Cimento portland de baixo calor de hidratação. Cimento portland branco.

CIMENTO COMUM

O primeiro cimento portland lançado no mercado brasileiro foi o conhecido CP, correspondendo atualmente ao CP I, um tipo de cimento portland comum sem quaisquer adições além do gesso (utilizado como retardador da pega).

COMPOSIÇAO DOS CIMENTOS COMUNS E COMPOSTOS (CP - I e CP – II)

Atualmente os cimentos portland compostos são os mais encontrados no mercado, respondendo por aproximadamente 75% da produção industrial brasileira; são utilizados na maioria das aplicações usuais, em substituição antigo CP.

COMPOSIÇÃO DE CIMENTOS AUTO-FORNOS E POZOLÂNICOS

tabela

CIMENTOS DE AUTO-FORNO

Atualmente os cimentos portland compostos são os mais encontrados no mercado, respondendo por aproximadamente 75% da produção industrial brasileira; são utilizados na maioria das aplicações usuais, em substituição antigo CP.

COMPOSIÇÃO DE CIMENTOS ALTO-FORNO E POZOLÂNICOS



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CIMENTOS DE ALTO-FORNO (CP – III)

Como já foi explicado, as escórias granuladas de alto-forno apresentam propriedades hidráulicas latentes, isto é, da forma como são obtidas endurecem quando misturadas com água.Contudo, as reações de hidratação das escórias são tão lentas que limitariam sua aplicação prática se agentes ativadores, químicos e físicos, não acelerassem o processo de hidratação.

A cal liberada durante a hidratação do clínquer é o principal ativador químico da escória quando esta é adicionada ao cimento, ao passo que a ativação física é conseguida pelo aumento da finura quando a escória é moída separada ou conjuntamente com o clínquer.

CIMENTO POZOLÂNICOS (CP - IV)

Ao contrário das escórias granuladas de alto-forno, não reagem com a água da forma como são obtidos. Entretanto, quando finamente divididos, reagem com o hidróxido de cálcio em presença de água e na temperatura ambiente, dando origem a compostos com propriedades aglomerantes. Por esta razão, os materiais pozolânicos são utilizados conjuntamente com o clínquer, pois o hidróxido de cálcio é um produto normalmente resultante da hidratação deste.

CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (CPV – ARI)

O cimento portland de alta resistência inicial embora contemplado pela ABNT como norma separada do cimento portland comum, é na verdade um tipo particular deste, que 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.



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CIMENTO PORTLAND RESISTENTES AOS SULFATOS (CP RS)

São aqueles 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 com a norma NBR 5737, qualquer um dos cinco tipos básicos pode ser considerado resistente aos sulfatos, desde que obedeçam a pelo menos uma das seguintes condições:

o Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de, no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente.

o Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa.

o Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa.

o Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.

CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO (CP BC)

O aumento da temperatura no interior de grandes estruturas 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. Estes cimentos, de acordo com a NBR 13116, são aqueles que geram até 260J/g e até 300J/g aos 3 dias e 7 dias de hidratação, respectivamente.



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CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB)

O cimento portland branco estrutural é aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos. 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.

Aplicações

Cimento Classe UtilizaçõesCimento Portland Comum

CP I

E

CP I–S

Concreto - em geral quando não há exposição a sulfatos do solo ou de águas subterrâneas. Usado em serviços de construção em geral, quando não são exigidas propriedades especiais do cimento.

Cimento Portland Composto

CP II Este cimento apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no solo.

CP II–Z Empregado em obras: subterrâneas, marítimas e industriais. Para produção de argamassas, concreto simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e artefatos de cimento.

CP II-E Recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento ou que possam ser atacadas por sulfatos

CP II-F Para aplicações gerais.

Cimento Portland de Alto - forno

CP III Aplicação geral. Mas é particularmente vantajoso em obras de concreto-massa, tais como barragens, peças de grandes



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dimensões, fundações de máquinas, pilares, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, concretos com agregados reativos, pilares de pontes ou obras submersas, pavimentação de estradas e pistas de aeroportos.

Cimento Portland Pozolânico

CP IV-32 É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivo.

Cimento Portland de Alta Resistência Inicial

CP V-ARI

Utilizado quando existe a necessidade de resistência inicial elevada e deforma rápida

Cimento Portland Resistente a sulfatos

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

Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação

CP (BC) Tem a propriedade de retardar o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto, evitando o aparecimento de fissuras devido ao calor.

Cimento Portland Branco

CPB estrutural

Aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos.

CPB não estrutural

Não tem indicações de classe e é aplicado, por exemplo, em rejuntamento de azulejos e em aplicações não estruturais.

Armazenamento do cimento

O cimento deve ser armazenado em local bem protegido da ação das intempéries, da umidade e de outros agentes nocivos à sua qualidade.

Para o estoque de cimento, a pilha deve ser constituída de no máximo 10 sacos. As pilhas devem ser feitas sobre estrados de madeira com altura de 10 cm, para que se impeça o contato direto com o piso. Os sacos não devem estar em contato com as paredes ou o teto, guardando destes, distâncias mínimas de 10 cm e 50 cm respectivamente.



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Lotes de cimento recebidos em datas diversas não devem ser misturados e têm que ser colocados separados, de maneira a facilitar sua inspeção e o seu uso por ordem de idade.

Cuidados especiais no armazenamento são necessários quando se estiver utilizando cimentos de marcas, tipos ou classes diferentes, para impedir a troca involuntária.

A quantidade total de cimento armazenada deve ser suficiente para garantir o uso em período de produção máxima, sem reabastecimento, mas deve-se cuidar para que o prazo de validade do produto não seja ultrapassado.

Para dimensionar o estoque de cimento ensacado, deve-se atentar para que seu prazo de validade não seja ultrapassado. Aconselha-se seu uso no prazo de 90 dias a partir da data de fabricação que consta na embalagem.

O cimento pode ser entregue no local da obra a granel (silo-reboque) ou em sacos invioláveis. O silo-reboque é lacrado na fábrica, não sendo permitida a aceitação no local da obra quando os lacres se encontrarem violados.

É comum a associação da cor do cimento à sua resistência mecânica, “quanto mais escuro mais resistente”. Porém, a tonalidade não tem influência no desempenho ou na qualidade do cimento. A cor está relacionada com a origem de matérias-primas e adições.

Não se aconselha o uso do cimento sob temperaturas elevadas, em função da perda de água e o aparecimento de fissuras. A Norma Brasileira estipula a validade do cimento em 90 dias a partir da data de expedição, para cimentos ensacados. Porém, alguns fabricantes nacionais adotam prazos inferiores, tendo em vista as condições climáticas de cada região, para assegurar a qualidade do cimento.

O saco que apresentar variação superior a 2%, para mais ou para menos, dos 50 kg líquidos, deve ser rejeitado. Se a massa média dos sacos, em qualquer lote, obtida pela pesagem de 30 unidades tomadas ao acaso, for inferior a 50 kg, todo o lote deve ser rejeitado.

Não se recomenda o uso do cimento do tipo CP V-ARI para a execução de emboço ou reboco, por ser muito fino e gerar alto calor de hidratação, além de deixar o revestimento com excesso de rigidez.



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Pode-se utilizar sacos de cimento vazios para fazer a cura de lajes e pisos. Molha-se o saco de cimento encharcando-o bem, e posiciona-se o mesmo sobre a peça a ser curada.

Se sobrar cimento em um saco aberto, deve-se transferi-lo para um saco plástico e fechar bem, de modo que não entre umidade. Desta forma, o cimento mantém suas propriedades por mais tempo sem perder resistência.

O Cimento Portland e o Desenvolvimento Sustentável

O cimento portland é o segundo material mais consumido no planeta. A cada ano, cerca de 1,7 bilhão de toneladas de cimento Portland são produzidas no mundo, um espantoso total de cerca de 250 quilos por habitante do planeta.

O impacto ambiental provocado por este consumo e produção é imenso. As preocupações em aplicar o desenvolvimento sustentável na construção civil crescem a cada dia. O grande desafio é vencer o tabu do conservadorismo. Novas idéias empreendedoras surgem, mas dificilmente conseguem credibilidade no mercado para adquirem força e concorrerem com as grandes empresas tradicionais.

□ Para produzir uma tonelada de cimento, é necessário o equivalente a 60 kg a 130 Kg de combustível e 110 kWh de energia elétrica.

□ A indústria de cimento é responsável por 5% do CO2 produzido pelo homem à escala mundial. O CO2 é o gás com efeito de estufa que mais contribui para as alterações climáticas.

□ Para cada tonelada de cimento Portland que emerge dos fornos, cerca de uma tonelada de CO2 escapa para a atmosfera. A produção de cimento é responsável por cerca de 7% das emissões artificiais totais de dióxido de carbono no mundo, um número que sobe para além dos 10% em países que se vêm desenvolvendo rapidamente, como a China, que atualmente produz uma em cada três toneladas de cimento empregadas no mundo.

Desenvolvimento Sustentável em prática ...

Coprocessamento

Os cerca de 20 mil habitantes do município fluminense de Cantagalo têm bons motivos para se orgulhar. Sua pequena cidade está dando um grande exemplo para todo o país ao ser a primeira a destinar seus resíduos sólidos urbanos para a fabricação de cimento. Conhecida como coprocessamento, a técnica consiste na utilização de resíduos em substituição parcial do



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combustível fóssil que alimenta os fornos nos quais é produzido o clínquer (a matériaprima do cimento).

Na realidade, o uso de resíduos industriais e de passivos ambientais em fornos de cimento não é recente. Essa alternativa é utilizada no Brasil desde 1999 quando entrou em vigor a Resolução 264 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (Conama). Na Comunidade Européia e nos Estados Unidos, trata-se de uma atividade regulamentada e difundida desde a década de 70.

A novidade concretizada em Cantagalo diz respeito à utilização de resíduos urbanos no coprocessamento, o que só foi possível em função de uma parceria entre a Prefeitura e a Lafarge que possui larga experiência no uso dessa tecnologia em países como Alemanha, Inglaterra e Áustria.

Combustível alternativo

Os resíduos classificados que não são utilizados para reciclagem ou compostagem partem para o coprocessamento, sem interferir na qualidade final do produto. Além de evitar a geração de passivos ambientais em aterros sanitários, esse sistema contribui para a preservação de recursos naturais não-renováveis utilizados como combustível nos fornos da indústria cimenteira.

UM GRANDE POTENCIAL A SER EXPLORADO

Dois especialistas da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) –Mario William Esper, gerente de Relações Institucionais, e Yushiro Kihara, gerente de Tecnologia, esclarecem algumas dúvidas:

• De que forma o resíduo é aproveitado na fabricação de cimento?

O cimento é produzido a partir do calcário e da argila que são fundidos em fornos de altas temperaturas e dão origem ao clínquer que é a base para a fabricação dos diversos tipos de cimentos existentes. Os resíduos podem ser aproveitados de duas formas: os que têm poder calorífico (por conter carbono) entram no processo como combustível e os que têm componentes como cálcio e ferro são incorporados ao cimento.

• E a biomassa?

O uso de biomassa, além de gerar energia pode também gerar crédito de carbono. Na Alemanha, por exemplo, diferentes resíduos contendo biomassa são coprocessados, destacando-se pneus (27%), resíduos industriais pré-tratados (20%), resíduos urbanos tratados (40%), carne contaminada e osso animal (100%), lama de tratamento de esgoto (100%) e madeira (100%). Há uma infinidade de resíduos industriais que são destruídos em fornos de cimento. Os mais comuns são borras petroquímicas, solventes usados, óleos, plásticos, PET, papel, madeira, areias de fundição, SPL, lamas de tratamento,



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pneus usados, lodo de tratamento de esgoto, borrachas, ossos de animais, rações e cereais contaminados.

• Quais suas vantagens?

São diversas vantagens que apontam em diferentes direções. Em primeiro lugar, essa forma de destruição é a única que não gera cinzas ou qualquer outro passivo após a queima, ou seja, até as cinzas são incorporadas ao cimento, sem alterar as propriedades e a qualidade do produto. O coprocessamento é uma excelente alternativa de combate ao passivo ambiental, pois não polui o meio ambiente nem provoca danos à saúde. Há também a redução do uso de óleo combustível, carvão mineral e coque de petróleo – na Alemanha, mais de 50% do combustível fóssil foi substituído por combustíveis alternativos nos fornos de cimento. O coprocessamento contribui ainda para a sustentabilidade da indústria, disponibiliza uma alternativa de disposição de resíduos industriais e gera empregos e impostos, contribuindo para o desenvolvimento de regiões onde se localizam as fábricas de cimento.

• O coprocessamento opera com qualquer tipo de resíduo urbano?

A legislação permite que somente os resíduos urbanos selecionados e tratados sejam coprocessados. Os resíduos municipais brutos, não podem ser coprocessados em fornos de cimento. Também não podem ser coprocessados os resíduos radioativos, de serviços de saúde, substâncias explosivas, substâncias organocloradas e agrotóxicos. Os resíduos orgânicos podem ser utilizados como combustíveis alternativos desde que atendam à legislação vigente. A denominação “resíduos orgânicos” refere-se a qualquer material que tenha carbono em sua composição – entre eles, podemos citar produtos de origem animal, biomassa e pneus.

• Os resíduos passam por algum tratamento ao chegar à unidade produtora?

O processo de fabricação de cimento é altamente monitorado para garantir a qualidade do produto. Esse cuidado inclui os resíduos que, antes de serem queimados, passam por análises e por um processo de tratamento chamado “blend”. As análises abrangem controles de umidade, granulometria e composição para adequá-los à legislação, aos requisitos de saúde, segurança e às condições operacionais dos fornos.

• As emissões gasosas geradas recebem algum tipo de tratamento?



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O forno de cimento é um gerador termoquímico que opera em condições de alta temperatura (1.450 ºC), com tempo de residência longo (> 6 segundos, > 1.200 ºC) e gases limpantes (CO2). Nessas condições, toda matéria orgânica é destruída, gerando CO2 e H2O. Para receber a licença dos órgãos ambientais, os fornos que coprocessam passam por rigorosos testes de queima.

• Quais as perspectivas para o coprocessamento?

Vemos o futuro com grande otimismo em função do potencial existente e do bom desempenho constatado em outros países. Ainda existem entraves ao coprocessamento no que tange, por exemplo, os licenciamentos ambientais, os aspectos econômicos e a falta de incentivos fiscais, mas essa tecnologia precisa ser vista como uma excelente solução para o problema dos aterros sanitários que, além de insuficientes, representam um passivo ambiental significativo.

Cimento Ecológico

John Harrison, especialista em tecnologia de Hobart, na Tasmânia (Austrália), calcula que seu cimento alternativo, baseado em carbonato de magnésio em lugar de carbonato de cálcio, seja capaz de reduzir o ritmo de alteração climática sem sacrificar o estilo de vida moderno. Trata-se de uma alegação ambiciosa, e Harrison está decidido a tentar convencer o setor de construção a adotar suas idéias.

Esse material a base de magnésio, diz, "pode ser mais barato de fabricar do que o cimento Portland, mais durável e além disso seria também capaz de acumular CO2".

O cimento Portland provou-se barato de fabricar e imensamente versátil, e não demorou muito para que se tornasse o ingrediente básico tanto do concreto quanto da argamassa, os materiais básicos de construção de todas as cidades do planeta. A cada ano, cerca de 1,7 bilhão de toneladas de cimento Portland são produzidas no mundo, um espantoso total de cerca de 250 quilos por habitante do planeta.

Mas existe um problema. A produção de cimento Portland gera um volume imenso de dióxido de carbono. Isso se deve em parte à grande quantidade de energia necessária para elevar as temperaturas dentro dos fornos de cimento aos 1.450°C necessários tostar o carbonato de cálcio (oriundo do giz ou do



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calcário), e também ao fato de que o processo de conversão em si gera dióxido de carbono.

Se temos por objetivo controlar o aquecimento global, não podemos permitir que essa situação persista. E, de acordo com Harrison, não é necessário que isso aconteça. A solução que ele propõe e que a pequena empresa que ele fundou, a TecEco, está levando ao mercado, envolve substituir o carbonato de cálcio, nos fornos de produção de cimento, por carbonato de magnésio -uma rocha que ocorre com freqüência elevada por conta própria, na forma do mineral magnesita, ou em misturas com o carbonato de cálcio, como a dolomita.

Os cimentos com base em magnésio não são novidades. Foram desenvolvidos inicialmente em 1867, pelo francês Stanislas Sorel, que produziu cimento com uma combinação de óxido de magnésio e cloreto de magnésio. No entanto, as misturas que ele criou não resistiam a uma exposição longa à água sem perder a força. Se um bloco do material fosse instalado em Manchester ou Seattle, sob a garoa e chuva constantes, ele um dia desabaria.

Os ecocimentos de Harrison, com base em carbonato de magnésio, por outro lado, têm estrutura química bastante similar à do cimento Portland, e são muito mais robustos do que o material criado por Sorel. E, de acordo com Harrison, o material que ele propõe oferece diversas vantagens ambientais. Para começar, os fornos de cimento não precisam funcionar a temperaturas tão elevadas. O carbonato de magnésio se converte facilmente em óxido de magnésio a temperaturas de cerca de 650°C.

O processo de cozimento para a produção dos ecocimentos produz mais CO2. Mas, durante a aplicação e o endurecimento do cimento, um processo conhecido como carbonação reabsorve do ar a maior parte desse excedente.

Quando o concreto convencional produzido com cimento Portland está fresco, a água na mistura também absorve dióxido de carbono da atmosfera, lentamente. A solução formada reage, a seguir, com os componentes que contêm cálcio alcalino contidos na matriz de concreto para depositar cristais de carbonato de cálcio, os quais reduzem a força do concreto.

Mas a carbonação é mais rápida e mais eficiente no ecocimento de Harrison. Os cristais de carbonato de magnésio são mais fortes do que os de carbonato de cálcio, de modo que eles aumentam a força do material. Se o ecocimento for usado para produzir material poroso como blocos de concretos, todo o material terminará funcionando como pólo de carbonação, diz Harrison. Assim, uma tonelada de concreto terminaria por absorver até 400 quilos de CO2, diz ele, o que equivale a cerca de 100 quilos de carbono. "As oportunidades de uso de processos de carbonação para seqüestrar carbono do ar são simplesmente imensas", diz Harrison. "Seriam precisos alguns séculos, ou até mesmo milênios, para que os cimentos comuns absorvam tanto quanto os ecocimentos são capazes de absorver em apenas alguns meses".



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Isso significa que os ecocimentos carbonando silenciosamente em um edifício de escritórios estariam desempenhando mais ou menos a mesma função atmosférica do que uma árvore em crescimento. Se os ecocimentos conquistarem espaço nas nossas cidades, reduziriam imediatamente a contribuição da indústria do cimento para o aquecimento global, reabsorvendo boa parte do dióxido de carbono emitido durante sua fabricação. Por meio da substituição direta do cimento Portland por seu ecocimento, Harrison estima que seria possível eliminar mais de um bilhão de toneladas de CO2 ao ano.

A idéia é "pioneira no mundo", diz Fred Glasser, do Departamento de Química da Universidade de Aberdeen, uma das principais autoridades mundiais em tecnologia do cimento. E o ecoconcreto pode provar de outra maneira sua condição de elemento favorável quanto ao efeito estufa. O material tem imensa possibilidade de incorporação de toda espécie de resíduo, incluindo resíduos orgânicos a base de carbono que de outra maneira apodreceriam ou seriam queimados, liberando CO2 na atmosfera.

Acrescentar resíduos inertes desse tipo ao cimento durante sua fabricação é um processo rotineiro da indústria. Mas o cimento Portland tem limites estritos para essa mistura. Porque o cimento é alcalino, as misturas podem reagir com o agregado e quebrar o concreto ou torná-lo frágil, o que pode causar falhas estruturais. "Os cimentos de magnésio são muito menos alcalinos, e os problemas potenciais são muito menores", diz Glasser, que acredita que essa possa ser a chave para seu uso generalizado no futuro.

Resíduos orgânicos, de cascas de arroz a serragem, plásticos e borracha, podem ser incorporados como material de adensamento ao cimento de magnésio sem que este perca força de modo significativo, diz Harrison, o que transformaria o cimento usado em edifícios, pontes e assim por diante em um depósito permanente de carbono. "Fizemos tijolos compostos por mais de 90% de cinza", diz ele. "Podemos, provavelmente, incorporar de três a quatro vezes mais resíduos ao nosso cimento do que no caso do cimento Portland". Isso reduziria imensamente o volume de cimento necessário, para começar.

Os cimentos com base em magnésio talvez não atendam a todos os requisitos, admite Harrison. Talvez não seja adequado substituir integralmente o cimento Portland usado nos pilares de pontes, digamos. Mas Harrison calcula que os cimentos de magnésio poderiam substituir 80% do cimento Portland. Isso não sairia barato. As fontes primárias de carbonato de magnésio, como a magnesita e a dolomita, têm custo de mineração superior ao carbonato de cálcio. Mas o preço cairia se levarmos em conta a economia de escala, diz Glasser.

Harrison já iniciou a produção. Vendeu seus primeiros tijolos de ecocimento para um projeto comercial de construção em maio deste ano. Mas ele teme que os custos de manutenção de suas patentes o forcem a sair do negócio antes que este ganhe ímpeto. Associações industriais contactadas pela "New Scientist" não tinham informações sobre o ecocimento de Harrison, e



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continuam a acreditar que as fórmulas baseadas em magnésio têm baixa confiabilidade.

O principal problema, diz Glasser, é que "o setor de materiais de construção é imensamente conservador". Prefere aquilo que conhece -o cimento Portland. Os engenheiros estão familiarizados com as propriedades mecânicas do material. E, evidentemente, o cimento Portland é barato. Talvez gaste energia como se não houvesse amanhã, mas US$ 2 em geral compram mais cimento do que uma pessoa consegue carregar sozinha para fora de uma loja de materiais para construção. "O mercado do cimento Portland é tão vasto que é difícil ver o cimento de magnésio ganhando muito terreno ao longo dos próximos 10 anos", diz Glasser. Mas talvez, à medida que o mundo tenta descobrir novas maneiras de reduzir suas emissões de CO2, o ecocimento venha a conquistar o mercado.

Nossa queima de combustíveis fósseis vem liberando dióxido de carbono na atmosfera a um ritmo que a vegetação já não consegue absorver. A maneira lógica de escapar ao problema é acelerar a formação de carbonato com rochas artificiais. E que maneira melhor de fazê-lo, diz Harrison, que o cimento?

Há outras maneiras de usar as cidades para absorver poluição, tais como incorporar a natureza ao ambiente construído. Árvores e grama na beira das estradas absorvem não só o carbono mas muitos dos componentes do smog. E agora as filas de tráfego congestionado também poderiam ajudar. Fábricas de carros como a Volvo e a Nissan começaram a equipar seus veículos com radiadores revestidos de um catalisador que converte o ozônio do ar em oxigênio. Melhor ainda, cientistas da Mitsubishi do Japão surgiram com um revestimento para pavimentação que devora a poluição. A idéia é revestir de dióxido de titânio os blocos de pavimentação, estradas e até mesmo as paredes dos edifícios.

Esse produto químico, normalmente produzido para uso como alvejante em tintas e pasta de dente, tem propriedades fotocatalisadoras. Espalhado em camadas de densidade nanométrica, ele poderia acelerar a divisão do vapor de água pela luz ultravioleta. Isso, por sua vez, produzira radicais oxidrilos, moléculas reativas capazes de oxidar diversos poluentes comuns.

Os oxidrilos podem converter os óxidos de nitrogênio gerados pelos escapamentos dos veículos em nitrogênio e oxigênio inócuos, por exemplo.

Dois anos atrás, o conselho da cidade de Westminster, em Londres, testou os blocos de pavimentação da Mitsubishi nas ruas da capital. As coisas não avançaram além desse estágio. Mas no Japão os blocos já estão em uso em 50 cidades. E em partes de Hong Kong, estima-se que removam até 90% dos óxidos de nitrogênio causadores do smog.

O dióxido de titânio remove a maioria dos poluentes do ar, menos o CO2. Mas se ele for usado para revestir blocos de concreto feitos com o cimento de Harrison, até mesmo isso poderia ser corrigido, na ecocidade do futuro.



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Curiosidades

Na Europa, os fornos de cimento estiveram entre os principais destruidores da carne infectada com o mal da vaca louca.

Vale destacar que o controle das emissões dos fornos de cimento brasileiros é um dos mais rigorosos do mundo.

Pode-se utilizar sacos de cimento vazios para fazer a cura de lajes e pisos. Molha-se o saco de cimento encharcando-o bem, e posiciona-se o mesmo sobre a peça a ser curada.

Não se recomenda o uso do cimento do tipo CP V-ARI para a execução de emboço ou reboco, por ser muito fino e gerar alto calor de hidratação, além de deixar o revestimento com excesso de rigidez.

É comum a associação da cor do cimento à sua resistência mecânica, “quanto mais escuro mais resistente”. Porém, a tonalidade não tem influência no desempenho ou na qualidade do cimento. A cor está relacionada com a origem de matérias-primas e adições.

Devido ao seu peso, o abastecimento de cimento por transporte terrestre é dispendioso e geralmente limitado a uma área delimitada por um raio de cerca de 300 km em torno de cada fábrica. Em termos de preço por tonelada, é mais barato efetuar a travessia do Oceano Atlântico com 35.000 toneladas de carga do que transporta-las por uma rodovia num raio de 300 km.

A cada ano, cerca de 1,7 bilhões de toneladas de cimento Portland são produzidas no mundo, um espantoso total de cerca de 250 quilos por habitante do planeta.

O cimento Portland CP V tem 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.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND– ABCP -

Foi fundada em 1936 com o objetivo de promover estudos sobre cimento e suas aplicações. É uma entidade sem fins lucrativos, mantida voluntariamente pela indústria brasileira do cimento, que compõe seu quadro de associados.

Reconhecida nacional e internacionalmente como centro de referência em tecnologia do cimento, a entidade tem usado sua expertise para o suporte a grandes obras da engenharia brasileira e para a transferência de tecnologia das mais diversas formas, como:



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• Promoção de cursos de aperfeiçoamento e formação, seminários e eventos técnicos.

• Parceria com dezenas de universidades, escolas e instituições de pesquisa do país.

• Apoio às indústrias de produtos à base de cimento.

• Publicação de livros, revistas e documentos técnicos.

• Suporte à geração de normas técnicas brasileiras, no âmbito do CB-18.

Associação possui um centro de atendimento em Minas Gerais localizado:Rua Paraíba, 1.317 - sala 203– B. Funcionários

CEP 30130-919 - BELO HORIZONTE (MG)fax (31) 3223-0721

Gerente Regional: Eng. Geraldo Lincoln [email protected]

A associação possui o disque cimento, 0800 055 5776 que atende dúvidas sobre o produto. Além do e-mail: [email protected].

Bibliografia

▫ www.cienciaquimica.hpg.ig.br/interessante/cimento/cimento.htm▫ www.cimento.com.br/historia.htm▫ www.abcp.org.br/basico_sobre_cimento/historia.shtml▫ www.abcp.org.br/basico_sobre_cimento/flashs/fabricacao/flash_fabricaca

o.swf▫ www.cimentoitambe.com.br/?acao=sec&p=itambe/gestao_ambiental▫ www.dynamismecanica.com.br/atigo009.php▫ http://www.revistaprisma.com.br/Textos.asp?id=92&cor=bgVerde



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Anexo I

1 Pedreira 2 Britador 3Homogeneização da matéria-prima

4 Agregados 5Silo de alimentação do moinho de cru

6 Chaminé

7Filtro de Mangas para forno e para moinho de cru

8Moinho vertical de farinha de cru

9 Silo de farinha de cru

10 Torre de condicionamento 11 Filtro 12 Câmara de mistura

13 Torre de pré-aquecimento 14 Carvão 15 Moinho vertical para carvão

16Filtro de Mangas para moagem de carvão

17 Resfriador de gases tubular

18Filtro de Mangas para o resfriador de clínquer

19 Resfriador de clínquer 20 Forno rotativo

21 Silo de clínquer 22 Gesso 23 Minerais

24 Separador 25 Moinho de cimento 26Filtro para moagem de cimento

27 Ensacadeira 28 Paletização

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