CIMENTO PORTLANDCAPÍTULO 6CIMENTO PORTLANDCAPÍTULO 6
CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND
Arnaldo Forti BattaginAssociação Brasileira de Cimento Portland
11
Livro Concreto: Ciência e TecnologiaEditor: Geraldo C. Isaia
CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
2Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 2
INTRODUÇÃOConceituação de Cimento Portland
Cimentopalavra originária do Latim Caementum, que significa união
Aglomerante hidráulico constituído de clínquer , gesso eg q gadições que em contato com a água tem a capacidadede endurecer e adquirir resistência, conservando essapropriedade mesmo submerso.
3Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 3
INTRODUÇÃOConceituação de Concreto simples
CIMENTOCIMENTO AREIA PEDRAÁGUAÁGUACIMENTOCIMENTO AREIA PEDRAÁGUAÁGUA
AGREGADO MIÚDOPASTAPASTA MIÚDO
ARGAMASSAARGAMASSAAGREGADO
GRAÚDO
4Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 4
CONCRETOCONCRETOOUTROSOUTROS
INTRODUÇÃOConceituação de Concreto armado eçprotendido
CIMENTO ÁGUA AREIA PEDRAARMADURA
DE AÇO
CABODE
PROTENSÃOAÇO PROTENSÃO
CONCRETO SIMPLESCONCRETO SIMPLES
CONCRETOARMADO
CONCRETOPROTENDIDO
ADITIVOSADIÇÕESADIÇÕESFIBRASPIGMENTOS
5Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 5
CIMENTO PORTLAND Hi tó iCIMENTO PORTLAND:Histórico
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
6Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 6
HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO
G RGregos e Romanos• Pioneiros na utilização do cimento
Cimento• Cal + Cinzas vulcânicasCal + Cinzas vulcânicas
Obras• Panteão, Coliseu, Basílica de • Constantino
7Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 7
HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO
Smeaton (1756)Smeaton (1756)• Reconstrução do Farol de Eddystone
(Inglaterra)
Conhecimento 2 partes de cal extinta +Conhecimento 2 partes de cal extinta +da Época 1 parte de pozolana
Conhecimento 1 Cal impura + 1 pozolanaAplicado
8Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 8
HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTOHISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO
18241824Patente do Cimento Portland
Joseph Aspdinp pCALCÁRIO + ARGILA
(Calcinados)
Similar à rocha calcária de Portland / Inglaterra
9Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 9
HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO
A d d l i t t ló i i í i bá i d
HISTÓRICO MUNDIAL DO CIMENTO
Apesar do desenvolvimento tecnológico, o princípio básico de fabricação permaneceu o mesmo até os dias de hoje.
+ + calorcalor
10Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 10
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1890 1892 Ilh d Ti i i P ib
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1890-1892- Ilha do Tiriri- Paraiba
O primeiro a produzir cimento no Brasil foi o Engº Louis Nóbrega por um curto período de três meses em 1892. Os
primeiros estudos datam de 1888.
11Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 11Ruínas da fábrica de cimentoTeatro Santa Roza, João Pessoa
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1897 Ci t S t A t i
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1897- Cimento Santo AntonioEm 1888 o comendador Antônio Proost Rodovalho decidiu instalar na Fazenda Santo Antônio, nas proximidades de São Roque uma fábrica deproximidades de São Roque uma fábrica de cimento, com capacidade para 25.000 t/ano, que entrou em operação em 1897. Sua iniciativa é considerada a primeira tentativa com certo sucesso de fabricação do cimento portland no País. A Usina Rodovalho operou de 1897 a 1904, quando foi arrematada pela A. R. Pereira & Cia até que em 1918 a Votorantim assumiu a produçãoque, em 1918, a Votorantim assumiu a produção.
12Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 12Fonte: http://www.dcomercio.com.br/especiais/acsp110anos/ofuturo.htmUSINA RODOVALHO
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1912 1924
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1912 – 1924• Primeira iniciativa estatal• Cachoeiro do Itapemirim / ES• Cimento Monte Líbano• Capacidade : 8000 t/ano• Primeiro forno rotativoPrimeiro forno rotativo
13Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 13
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
1926
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
19261ª Produção efetiva de cimento brasileiro: Cia. Brasileira de Cimento Portland Perus
14Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 14
HISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTOHISTÓRICO BRASILEIRO DO CIMENTO
19261926Consumo de 410 mil toneladas por anoe 97% Importado
Em 1939 a produção foi de 697 mil toneladas, ganhando auto-suficiência
Elevador Lacerda e Cristo Redentor sendo constr ídos já com cimento
E t 1945 1955 ( ó 2ª )
sendo construídos já com cimento nacional
Entre 1945 e 1955 (após a 2ª guerra) o setor inaugurou 16 novas fábricas.
15Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 15
CIMENTO PORTLAND:Panorama atual da indústriaPanorama atual da indústria
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
16Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 16
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Fáb i B il
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Fábricas no Brasil • 79 unidades industriaisCapacidade nominal: • 78 milhões t
Produção 2010
59,2 milhões
toneladas
17Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 17
Fonte:SNIC
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
14 Grupos Cimenteiros
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
14 Grupos Cimenteiros
18Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 18
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Fabricantes do mercado nacional em 2011
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Fabricantes do mercado nacional em 2011
Grupos Industriais Fábricas
1 Votorantim 24
2 João Santos 10
3 L f 93 Lafarge 9
4 Cimpor 8
5 Intercement 75 Intercement 7
6 Holcim 5
7 Itambé 1
8 Ciplan 1
9 Outros 14
TOTAL 79
19Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 19
TOTAL 79
Fonte:SNIC,2011
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Evolução da produçãoM
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
60
M t
40
50
30Década perdida
10
20
0
10
20101970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
20Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 20
1970 1975 980 1985 1990 995
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTOPANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
NORTE
Consumo per capita(kg/hab/ano)
Norte 263
NORDESTENORDESTE
Nordeste 228Centro‐Oeste 401Sudeste 341Sul 356
CENTROCENTRO--OESTEOESTE
Brasil 310
10%
SUDESTESUDESTE 20%
SE
CO
NE
SULSUL 7%46%
SE
SN
21Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 21
Fonte: SNIC, 2009 17%
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Despacho de cimento em 2010
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
p
22Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 22
Source:SNIC, 2011
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Despacho de cimento por tipo de transporte em 2010
PANORAMA BRASILEIRO DO CIMENTO
Despacho de cimento por tipo de transporte em 2010
23Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 23Fonte:SNIC, 2011
PANORAMA MUNDIAL DO CIMENTO
10 Maiores produtores mundiais em 2009 (milhões t/ano)
Produção (Mt)1657
PaísProdução de cimento
China 1.657,1
India 190,0
USA 64,0
Japão 59,6
Turquia 52,2
19064 68 59 6 52 2 52 48 8 47 7 46 9
Turquia 52,2
Coréia do Sul 52,2
Brasil 51,7
Irã 48 859,6 52,2 52 48,8 47,7 46,9 Irã 48,8
Vietnã 47,7
Egito 46,9
Produção
24Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 24
1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9° 10°Produção mundial 3.033,0
Fonte: SNIC/CEMBUREAU
PANORAMA MUNDIAL DO CIMENTOPANORAMA MUNDIAL DO CIMENTO
10 Maiores consumidores mundiais de cimento10 Maiores consumidores mundiais de cimento(em milhões de toneladas)País 2000 2004 2008 2009**País 2000 2004 2008 2009
1. China 591.3 961,9 1.375,7 1.540,82. India 99,5 126,8 181,0 200,93 USA 109 5 121 3 97 4 70 53. USA 109,5 121,3 97,4 70,54 BRASIL 39,7 35,8 1,6 51,95. Russia 31,1 44,0 59,1 43,36. Japão 72,3 58,0 51,4 44,3
7. Coréia do Sul 48,0 54,9 50,6 49,6
8. Irã 22,5 31,4 43,5 45,38. Irã 22,5 31,4 43,5 45,39. Espanha 38,4 48,0 42,7 28,610 Egito 21,4 26,4 37,8 47,6Total m ndial 1 652 7 2 180 8 2 808 3 3 060 0
25Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 25(**) dados estimados
Fontes:: Cembureau SNIC Canacem Chaterjee,2011Jefferies International Limited
Total mundial 1.652,7 2.180,8 2.808,3 3.060,0
PANORAMA MUNDIAL
Apesar de grande consumidor mundial de cimento
PANORAMA MUNDIAL
Apesar de grande consumidor mundial de cimentoo consumo per capita é baixo quando comparado a outro países
PAÍSESCONSUMO
(kg/habitante)MÉDIA MUNDIAL 447
1 400
CONSUMO PER CAPITA(kg/habitante)
2009
CHINA 1.218ÍNDIA 160ESTADOS UNIDOS 230JAPÃO 347CORÉIA DO SUL 994
800
1.000
1.200
1.400
CORÉIA DO SUL 994ESPANHA 630ITÁLIA 599RÚSSIA 310BRASIL 271 0
200
400
600
BRASIL 271MÉXICO 338IRÃ 656TURQUIA 567PORTUGAL 580
26Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 26
Fonte: SNIC/CEMBUREAU
CIMENTO PORTLAND: Fabricação
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
27Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 27
CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃOCIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO
28Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 28
CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO
MATÉRIAS PRIMAS
CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO
MATÉRIAS-PRIMAS• Para a produção de 1 tonelada de cimento (20 sacos), são
utilizados, em média:– 1.150 kg de calcário– 300 kg de argila– 14 kg de minério de ferrog– 30 kg de gesso
29Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 29
CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO
ENERGIA
CIMENTO PORTLAND:FABRICAÇÃO
ENERGIA• São necessários ainda:
de 60 a 130 kg de combustível e110 a 130 kWh de energia elétrica.
30Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 30
CIMENTO PORTLAND FABRICAÇÃO
ADIÇÕES
CIMENTO PORTLAND:FABRICAÇÃO
ADIÇÕES• Conforme o tipo de cimento poderão ser acrescentados,
no processo de moagem, materiais conhecidos porAdi õAdições:
Escórias, Pozolanas, Fíler Calcário
31Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 31
Escória Fíler Calcário Pozolana
CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO
ADIÇÕES
CIMENTO PORTLAND: FABRICAÇÃO
CP II-F ou CPV
FilerFilerClínquerClínquer
+ + CP II-E ou CP III
EscóriaEscória
GessoCP II-Z ou CPIV
32Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 32
CP I ou CP V PozolanaPozolana
CIMENTO PORTLAND: ESQUEMA DE FABRICAÇÃOQ Ç
A oferta dos diversos tipos de cimento varia em função do número de silos e da disponibilidade de matéria-prima, da característica do mercado
33Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 33
regional... Em geral a fábrica oferece 2 a 3 tipos.
JAZIDA DE CALCÁRIO (SUBTERRÂNEA)
• Principal matéria-prima na fabricação do cimentoPrincipal matéria prima na fabricação do cimento
34Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 34Fonte : Battagin, 2006
JAZIDA DE CALCÁRIO (CÉU ABERTO)(CÉU ABERTO)
• Principal matéria-prima na fabricação do cimento
35Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 35Fonte : Battagin, 2006
EXTRAÇÃO DE CALCÁRIO
• O desmonte do calcário na jazida é feito com explosivosj p
36Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 36Fonte : Battagin, 2006
TRANSPORTE
• O material resultante é transportado em caminhões “fora-de-estrada” até a instalação de britagem
37Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 37
Fonte : Battagin, 2006
CALCÁRIO ANTES DO BRITADORCALCÁRIO ANTES DO BRITADOR
38Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 38Fonte : Battagin, 2006
BRITAGEM
• Na britagem, o calcário é reduzido a dimensões adequadas ao processamento industrial
39Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 39Fonte : Battagin, 2006
MOAGEM DO CALCÁRIO
40Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 40Fonte : Battagin, 2006
SILOS DE HOMOGENEIZAÇÃOSILOS DE HOMOGENEIZAÇÃO
• A mistura de calcário com argila (farinha crua) é enviada aos gsilos de homogeneização
41Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 41Fonte : Battagin, 2006
FORNO ROTATIVO
42Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 42Fonte : Battagin, 2006
RESFRIADOR INDUSTRIALRESFRIADOR INDUSTRIAL
1450oC 80oC
Resfriador de grelhasResfriador de grelhas
Fonte : Battagin 2006
43Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 43
Fonte : Battagin, 2006
MOINHO DE CIMENTO
N fi l t i di õ ã• Na moagem final, o gesso e eventuais adições sãomisturados ao clínquer, resultando o cimento
44Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 44Fonte : Battagin, 2006
SILOS DE CIMENTO
• Silos de estocagem de cimentoSilos de estocagem de cimento
45Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 45
EXPEDIÇÃO
O d t é t d il d i t did• O produto é estocado nos silos de cimento e expedido em sacos ou a granel
46Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 46
Fonte : Battagin, 2006
O QUE ACONTECE NO INTERIOR DO FORNO ROTATIVO?
Uma série de reações que tranformam as matérias-primas no clínquer Portland.
Trata-se do produto intermediário na fabricação do cimento Portlandcimento Portland
47Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 47
FORMAÇÃO DO CLÍNQUER
Clínquer Interior do forno
FORMAÇÃO DO CLÍNQUER
Clínquer
48Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 48
REAÇÕES DE FORMAÇÃO DOCLÍNQUER PORTLAND
20 100oC
CLÍNQUER PORTLAND
20 - 100oC Perda de água livre
500 - 600oC Desidroxilação dos argilominerais
T f ã d t t Transformação do quartzo em quartzo
700 - 900oC 700 900 C Descarbonatação dos carbonatos Primeiras reações em estado sólido com
formação de aluminatos e ferroaluminatosformação de aluminatos e ferroaluminatos cálcicos (C12A7 e C2[A,F])
Primeiros cristais de belita (C2S)F ã d i t b lit ti d t
49Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 49
Formação de cristobalita a partir do quartzo
REAÇÕES DE FORMAÇÃO DOCLÍNQUER PORTLAND
900 - 1200oC
CLÍNQUER PORTLAND
900 - 1200oC Cristalização da belita Conversão do C12A7 e C2[A,F] em C3A e C4AF3
(ocorrem apenas reações em estado sólido)
1250 - 1350oC 1250 - 1350 C Fusão dos constituintes da fase intersticial
(C3A e C4AF)G ã d i i i t i d lit (C S) Geração dos primeiros cristais de alita (C3S) a partir dos cristais pré-existentes de belita (C2S) e CaO
1350 - 1450oC Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S)
50Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 50
Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S)
REAÇÕES DE FORMAÇÃO DOCLÍNQUER PORTLANDCLÍNQUER PORTLAND
CO2
Cal livre
CaCO3
rnha
de m
assa
Belita
Alita
Clín
quer
Fari
Rel
ação
d
e ta
quartzo quartzo LíquidoCristobalitaMi i d il
C12A7Minerais de argila
Fe2O3H2O C2(A,F) C4AF
C3A Líquido
51Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 51
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Temperatura [º C]
BALANÇO TÉRMICO NA FABRICAÇÃOBALANÇO TÉRMICO NA FABRICAÇÃO
CalorCalor absorvidoabsorvido(1030kcal/kg)(1030kcal/kg)
CalorCalor liberadoliberado(610kcal/kg)(610kcal/kg)(1030kcal/kg)(1030kcal/kg) ( g)( g)
420kcal/kg420kcal/kgValor teórico
Via úmida1400 kcal/kg
Via seca750 kcal/kg
1400 kcal/kgValores práticos alcançados
52Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 52
750 kcal/kg
CIMENTO PORTLANDCIMENTO PORTLAND
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
53Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 53
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
Liberação de calorç
grãos de cimento adição de água
Formação de gelç g
Formação de agulhas de etringita e CSH
Fonte : Mehta &MonteiroCrescimento e entrelaçamentoEstado endurecido
54Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 54
Crescimento e entrelaçamentodos cristais
Estado endurecidoResistência mecânica
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
CIMENTO + ÁGUA DISSOLUÇÃO FASES HIDRATADASÇ
C-S-H
Entrelaçamento dos cristais
CH
cristaisC.A.S.H(Etringita)
Resistência mecânica
Agregado E
Zona de transição Matriz de pasta de cimento
55Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 55
ç p
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGANOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
ã id d igrão anidro de cimento +
H2O 2
1
3 4
56Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 56
Dissolução e formação de novas fases hidratadas Fonte: acervo ABCP2 3 4
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
GESSO t t l d d
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
• GESSO atua como controlador de pega
• C3A + H2O = PEGA RÁPIDA
• C3A + GESSO + H2O = RETARDAMENTO
57Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 57
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
PEGA RÁPIDAPEGA RÁPIDA
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO E PEGA
C A
PEGA RÁPIDA PEGA RÁPIDA
C3AC4AH13
C3A + H2OC3A
PEGA RETARDADAPEGA RETARDADA
C AH
C3A + H2O + GESSO
C4AH13
C3AC3A + H2O + GESSO 3
58Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 58
ETRINGITA(pouco solúvel)
CIMENTO PORTLAND:C tit i tConstituintes
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
59Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 59
CONSTITUINTES: CLÍNQUER PORTLANDCLÍNQUER PORTLAND
60Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 60
CONSTITUINTES: MINERALOGIA DO CLÍNQUERMINERALOGIA DO CLÍNQUER
Componentes principais COMPOSIÇÃO
• Alita C3S• Belita C S• Belita C2S
• Fase Intersticial C3A e C4AF
Componentes secundários Simbologia p
• CaO livre CaO
• Periclásio MgO
C = CaO A = Al2O3 S = SiO2 F = Fe2O3
61Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 61
Alita vista ao microscópio de luz refletida
62Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 62
Alita vista ao microscópio de luz refletida
Fonte : Acervo ABCP
Belita vista ao microscópio de luz refletida
63Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 63
Belita vista ao microscópio de luz refletida
Fonte : Acervo ABCP
C A E C AF vistos ao microscópio de luz refletida
64Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 64
C3A E C4AF vistos ao microscópio de luz refletida
Fonte : Acervo ABCP
CaO livreCaO livreCaO livreCaO livre
CaO livreCaO livre
Cristais de cal livre vistos ao microscópio de luz refletida
65Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 65
Cristais de cal livre vistos ao microscópio de luz refletida
Fonte : Acervo ABCP
PoroPoro
Periclásio
Cristais de periclásio vistos ao microscópio de luz refletida
66Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 66
Cristais de periclásio vistos ao microscópio de luz refletida
Fonte : Acervo ABCP
CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO
A i d d d i t d d i i l t• As propriedades do cimento dependem principalmente das características do clinquer e das adições
• Resistência mecânica
• Tempos de pegap p g
• Calor de hidratação
• Durabilidade
67Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 67
CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO
C d t i R i tê i â i t dComo se determina: Resistência mecânica e tempos de pega
Corpos de prova de 5 cm x 10 cm
68Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 68
Máquina de compressão
CONSTITUINTES DO CIMENTOCONSTITUINTES DO CIMENTO
C d t i R i tê i â i t dComo se determina: Resistência mecânica e tempos de pega
69Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 69
Aparelho automático de pega Fonte: acervo ABCP
OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS
Resíduo em peneira
70Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 70
Fonte: acervo ABCP
OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS
Massa específica
71Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 71
Fonte: acervo ABCP
OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS
Área especifica (Blaine)
72Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 72Fonte: acervo ABCP
OUTROS ENSAIOS FÍSICOSOUTROS ENSAIOS FÍSICOS
Expansibilidade Le Chatelier
73Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 73
Fonte: acervo ABCP
CARACTERÍSTICAS DOS COMPONENTES PRINCIPAIS DO CLÍNQUERCLÍNQUER
Teor (%) Taxa de Hidratação
Contribuição para
Resistência inicial Resistência final Calor de
Hidrataçãoç
C3S 50 ‐ 70 Alta Alta Baixa Alta
C2S 15 ‐ 30 Baixa Baixa Alta Baixa
C3A 5 ‐ 10 Alta Alta Baixa Alta
C4AF 5 ‐ 10 Moderada Baixa Alta Baixa
74Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 74Fonte: Battagin, 2006
CARACTERÍSTICAS DAS ADIÇÕES
C ib i ãTeor (%)
Taxa de Hidratação
Contribuição para
Resistência inicial Resistência final Calor de
Hidratação Durabilidade
Escória 0 - 70 Baixa Baixa Alta Baixa Alta
Pozolana 0 - 50 Baixa Baixa Alta Baixa Alta
Fíler calcário 0 - 10 Nula Moderada Baixa Baixa Moderada
Fonte: Battagin 2009
75Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 75
Fonte: Battagin, 2009
CIMENTO PORTLAND Ti N li ãCIMENTO PORTLAND:Tipos e Normalização
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
76Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 76
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: TIPOS BÁSICOSBÁSICOS
Ci t P tl d C• Cimento Portland Comum– NBR 5732/91
• Cimento Portland Composto– NBR 11578/91
• Cimento Portland de Alto-Forno– NBR 5735/91
• Cimento Portland Pozolânico– NBR 5736/91
• Cimento Portland de Alta Resistência InicialNBR 5733/91
77Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 77
– NBR 5733/91
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: OUTROS TIPOSTIPOS
Ci t P tl d R i t t S lf t• Cimento Portland Resistente a Sulfatos– NBR 5737/92
• Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação – NBR 13116
• Cimento Portland Branco– NBR 12989
• Cimento para Poços Petrolíferos– NBR 9831
• Cimento AluminosoNBR 13847
78Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 78
– NBR 13847
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: NOMENCLATURANOMENCLATURA
CP X RRTIPO CP X - RRTIPO
Cimento P tl d
Composição ouqualificativo
Resistência aos 28 di (MP )Portland qualificativo dias (MPa)
CPII-E (SIGLA) CLASSESIGLACPII E (SIGLA)32 (CLASSE) CP II- E- 32 (TIPO)
CLASSESIGLA
NOME TÉCNICO:Cimento Portland Composto com Escória
79Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 79
Cimento Portland Composto com Escória
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: NOMENCLATURANOMENCLATURA
C i ã• Composição– E = Escória granulada de alto-forno– Z = Material Pozolânico– F = Fíler calcário– S = Sem adições
• Qualificativo– Branco– Alta resistência inicial (ARI)– Resistente a sulfatos (RS)– Baixo calor de hidratação (BC)ç ( )
80Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 80
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: COMPOSIÇÃOCOMPOSIÇÃO
• Composição dos 5 tipos básicosp ç p
Cimento Portland Sigla ClasseClinquer
+Gesso
Escória (E) Pozolana (Z)Filer
(F)
Comum
CP I253240
100 % 0
CP I-S253240
99-951-5
25CP II-E
253240
94-56 6-34 0 0-10
25Composto CP II-Z 32
4094-76 0 6-14 0-10
CP II F2532 94 90 0 0 6 10
81Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 81
CP II-F 3240
94-90 0 0 6-10
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS:COMPOSIÇÃONORMALIZADOS:COMPOSIÇÃO
• Composição dos 5 tipos básicos• Composição dos 5 tipos básicos
Cimento Portland Sigla ClasseClinquer
+ Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F)Cimento Portland Sigla Classe +Gesso
Escória (E) Pozolana (Z) Fíler (F)
25Alto Forno CP III 32
4065-25 35-70 0 0-5
Pozolânico CP IV2532
85-45 0 15-50 0-5
Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5
82Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 82
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS: LIMITES QUÍMICOSQUÍMICOS
Prescrições químicas:• Destinam-se a garantir os teores de adições e defeitos de fabricação
Tipo de cimento Portland
Resíduo Insolúvel (%)
Perda ao fogo (%)
MgO(%)
SO3
(%)CO2
(%)S
(%)
CP ICPI-S
≤ 1,0 ≤ 5,0 ≤ 2,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0≤ 1,0≤ 3,0
----
CP II E CP II Z ≤ 2 5 ≤CP II-E CP II-Z CP II-F
≤ 2,5 ≤ 16,0 ≤ 2,5 ≤ 6,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 5,0 ----
CP III ≤ 1,5 ≤ 4,5 ---- ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0CP III ≤ 1,5 ≤ 4,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0
CP IV ---- ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 3,0 ----
3 / C A 8 0%
83Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 83
CP V-ARI ≤ 1,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 3,5 p/ C3A ≤ 8,0% ≤ 4,5 p/ C3A ≤ 8,0 % ≤ 3,0 ----
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
Prescrições físico-mecânicas:Garantem o desempenho
and
Finura Tempos de pega (h)
Expansibilidade (mm)
Resistência à compressão (MPa)
cim
ento
Por
tla
Cla
sse
pega (h) (mm) (MPa)o
pene
ira
5 m
(%
)
spec
ífica
m
2 /kg)
níci
o
Fim
frio
uent
e
dia
dias
dias
8dia
s
Tipo
de
Res
íduo 75 (
Áre
a es (m
2
In F A
A q
u 1 3 d
7 d
28
CPI 25 32 12,0 240
260 1 10 5 5 -- 8 10
15 20
25 32CPI-S 32
40 10,0 260 280
1 10 5 5 -- 10 15
20 25
32 40
CPII-ECPII-Z CPII-F
25 32 40
12,0 10,0
240 260 280
1 10 5 5 -- 8 10 15
15 20 25
25 32 40
25 8 15 25CPIII
25 32 40
8,0 -- 1 12 5 5 -- 8 10 12
15 20 23
25 32 40
CPIV 25 32 8,0 -- 1 12 5 5 -- 8
10 15 20
25 32
84Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 84
CPV-ARI 6,0 300 1 10 5 5 14 24 34 --
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimento Portland de Alta Resistência Inicial
CP V- ARI CP CLASSE 32
R 1 14 MPa R 3 10 MPa
CP V ARI CP CLASSE 32
R 1 14 MPa R 3 10 MPa R 3 24 MPa R 7 20 MPa R 7 34 MPa R 28 32 MPa
85Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 85
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimento Portland Branco
ESTRUTURAL : CPB-25, CPB-32 e CPB-40
NÃO ESTRUTURAL : CPB
FINALIDADE ESTÉTICA: rejuntes e concreto arquitetônicoFINALIDADE ESTÉTICA: rejuntes e concreto arquitetônico
Similares aos CP I-S 32 e CP II-F 32, mas isentos de C4AFSimilares aos CP I S 32 e CP II F 32, mas isentos de C4AF
Exigência: índice de brancura maior que 78%
86Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 86
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação
IDENTIFICAÇÃO: Acréscimo do sufixo BC ao tipo original
Exigência: baixo desprendimento de calor
< 260 J/g aos 3 dias
< 300 J/g aos 7 dias
87Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 87
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
OUTRO TIPOSOUTRO TIPOS• Cimentos Resistentes aos Sulfatos
• C3A do clínquer e fíler calcário menor que 8% e 5%, respectivamente.
• Cimentos CP III com 60% a 70% de escória.
• Cimentos CP IV com 25% a 40% de pozolana.p
• Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.
IDENTIFICAÇÃO : sufixo RS ao tipo original
88Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 88
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
• Os cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimasOs cimentos brasileiros ultrapassam expressivamente as exigências mínimas das normas técnicas
1 dia 3 dias 7 dias 28 diasCimento
1 dia 3 dias 7 dias 28 dias
Norma Média Norma Média Norma Média Norma Média
CP II-E-32 - 9,3 10,0 22,0 20,0 29,8 32,0 40,8
CP II-F-32 - 14,3 10,0 24,9 20,0 30,7 32,0 38,5
CP III-32 - 5,2 10,0 15,9 20,0 25,7 32,0 42,7
CP III-40 - 8,5 12,0 22,1 23,0 33,5 40,0 51,4
CP IV-32 - 12,0 10,0 21,2 20,0 27,2 32,0 38,8
CP V-ARI 14,0 25,1 24,0 35,5 34,0 41,8 - 49,8
CP V-ARI-RS 11,0 20,7 24,0 34,2 34,0 41,8 - 49,8
89Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 89
Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP – Resistência à compressão em MPa
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
• Evolução porcentual da resistência dos cimentos (R 28 = 100%)ç p
Cimento 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias
CPII-E-32 23 54 73 100
CPII-F-32 37 65 80 100CPII F 32 37 65 80 100
CPIII-32 13 37 60 100
CPIII-40 17 43 65 100
CPIV-32 31 55 70 100
CPV-ARI 50 71 84 100
CPV-ARI RS 40 67 82 100
90Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 90
CPV-ARI RS 40 67 82 100
Fonte: Controle do Selo de Qualidade ABCP
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
P d ã i d i (%)• Produção por tipo de cimento (%)
TIPO DEANO
TIPO DE CIMENTO
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
CP I 1 8 1 8 2 0 1 9 2 2 0 6 0 2 0 2CP I 1,8 1,8 2,0 1,9 2,2 0,6 0,2 0,2
CP II 69,4 66,2 65,0 64,7 63,9 64,0 66,7 66,5
CP III 12,5 14,3 17,5 17,2 16,4 17,2 16,4 14,4
CP IV 7,3 7,8 6,6 6,8 8,3 11,1 10,0 11,6
CP V 5,6 5,4 5,3 5,8 6,9 6,9 6,7 7,3
BRANCO 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 0,0
91Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 91
Fonte:Snic, 2011
CIMENTOS PORTLAND NORMALIZADOS
• Regionalização dos tipos de cimento
CP IV e CPII-Zpozolanaspozolanasde argilascalcinadas Distribuição regional de
alguns tipos de cimento em função da matéria-prima
´CPII-E e CPIII
função da matéria prima disponível
e CPIII(siderúrgicas)
CPIV e CPII-Z“fly ash”
92Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 92
“fly ash” termelétricas
CIMENTO PORTLAND:AplicaçõesAplicações
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
93Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 93
APLICAÇÕES DOS DIFERENTES TIPOS DE CIMENTOCIMENTO
T d ti d i t ã d d t d ti• Todos os tipos de cimento são adequados a todos os tipos de estruturas e aplicações.
• Existem tipos de cimento que são mais recomendáveis ou vantajosos para determinadas aplicações.
94Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 94
APLICAÇÃO: INFLUÊNCIA DOS TIPOS DE CIMENTO NO CONCRETOCONCRETO
Tipo de Cimento
Influência
p
Comum e Composto Alto-Forno Pozolânico ARI Resistente aos
SulfatosBranco
Estrutural
Resistência à compressão Padrão
Menor nos primeiros dias e
maior no final da cura
Menor nos primeiros dias e
maior no final da cura
Muito maior nos primeiros
diasPadrão Padrão
Calor gerado na reação do cimento com a água Padrão Menor Menor Maior Menor Maior
Impermeabilidade Padrão Maior Maior Padrão Padrão Padrão
R i ê iResistência aos agentes agressivos (água do mar e de esgotos)
Padrão Maior Maior Menor Maior Menor
95Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 95
Durabilidade Padrão Maior Maior Padrão Maior Padrão
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto armado Resistência de projeto I II III IV VConcreto armado Resistência de projeto I, II, III, IV,V
96Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 96
Marginal do Rio Pinheiros/SP
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto para desforma rápida( é i )
Endurecimento rápido V, I, II(sem cura térmica)
p , ,
Concreto para desforma rápida(com cura térmica)
Endurecimento rápido I, II, III, IV(com cura térmica)
97Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 97
Pilares pré-moldados- Estaleiro Navship/SCSede da Açovisa,Guarulhos /SP
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto massa pilares e blocos deConcreto massa,pilares e blocos de fundação Baixo calor de hidratação III, IV, BC
98Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 98Barragem de Tucurui /PA
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Pavimento de concreto Pequena retração I II III IV VPavimento de concreto Pequena retração I, II, III, IV, V
99Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 99Ponte Rio Niteroi Rodoanel Sul
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Pisos industriais de concreto Resistência à abrasão I, II, III, IV, V, , , ,
100Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 100
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto com agregados reativos Prevenção da reação álcali-d (RAA) IV, IIIg g agregado(RAA) ,
101Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 101
Bloco de fundação de edifícios residenciais da cidade de Recife/PE com fissuras devido à RAA
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Obras marítimas Resistência a sulfatos RS, III, IV, ,
102Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 102
Plataforma, Mar do Norte Porto de Pecem /CE
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Solo-cimento Aglomerante I II III IVSolo-cimento Aglomerante I, II, III, IV
103Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 103
Casa com tijolos de solo-cimentoCasa com parede monolítica de solo-cimento
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Cimento queimado Estética Todosq
104Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 104
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Artefatos de concreto Resistência I, II, III, IV,V
B t t lBranco estrutural
105Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 105
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Argamassa de rejuntamento de azulejos Estética (cor branca) Brancorejuntamento de azulejos
e ladrinhosEstética (cor branca) Branco
106Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 106
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Argamassa de assentamento deassentamento de azulejos e peças
cerâmicas
aderência I, II e IV
107Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 107
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Argamassa de chapiscos Aderência I IIArgamassa de chapiscos Aderência I, II
108Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 108
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Argamassa de revesti-mento e assentamento de Pequena retração, retenção I II III IVmento e assentamento de
tijolos e blocos
q ç , çde água e plasticidade I, II, III, IV
109Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 109
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estruturalq ( )
110Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 110
Baha´i Temple, Chicago Lotus Temple, New Delhi
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estruturalConcreto arquitetônico Estética (cor branca) Branco estrutural
111Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 111
Ponte Estaiada em Concreto Branco – Brusque, SC Museu da Fundação Iberê Camargo,Porto Alegre
APLICAÇÕES DIVERSAS
Aplicações Propriedade Desejada Tipo de CimentoAplicações Propriedade Desejada Tipo de Cimento
Concreto aparente Estética todosp
112Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 112
Estadio João Avelange, RJSede da ABCP, 1976
ENFATIZANDO O USO VANTAJOSO DO CP III E CP IV...IV...
Ob d t b d• Obras de concreto-massa como barragens e peças de grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares etc.
• Obras em contato com ambientes agressivos por sulfatos, terrenos salinos etc.
• Tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais.
113Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 113
ENFATIZANDO O USO VANTAJOSO DO CP III E CP IVVANTAJOSO DO CP III E CP IV...
C t d ti• Concretos com agregados reativos
• Pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras
• Obras em zonas costeiras ou em água do marg
• Pavimentação de estradas e pistas de aeroportos etc.
114Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 114
RECOMENDAÇÕES CP III E CP IVRECOMENDAÇÕES CP III E CP IV
A i tê i i i i l d i t d l• A menor resistência inicial pode ser incrementada pelo uso de aditivos aceleradores ou por compensações na dosagem do concreto
• Para pré-moldados, nos casos em que se exija desforma rápida, usar cura a vapor
• Evitar as concretagens em dias muito secos , com ventos fortes ou em temperaturas baixasp
• Não recomendado em caldas de injeção para bainhas de protensão embora no concreto protendido ou armadoprotensão, embora no concreto protendido ou armado não haja restrições.
115Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 115
ENFATIZANDO A UTILIZAÇÃO DO CP VENFATIZANDO A UTILIZAÇÃO DO CP V...
O d i it d l d i tê i à i i• Onde o requisito de elevada resistência às primeiras idades é fundamental
• Na indústria de pré-fabricados
• Aplicação da protensãop ç p
• Concreto projetado
• Pisos industriais
• Obras em climas de baixa temperatura
Precauções
116Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 116
PrecauçõesRetração e fissuração térmica
RESUMORESUMO
Tipo de cimento Uso
CP I, CP II Geral
CP IV e CP III Geral, concreto massa, água do mar, com agregados reativos, meios agressivos
RS Ambientes agressivos, água do mar
Branco Estético- rejuntes e revestimentosBranco Estético rejuntes e revestimentos
Branco E Estético - concreto estrutural arquitetônico
Baixo calor Obras de concreto massa
117Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 117
CIMENTO PORTLAND:Como comprar cimento
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
118Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 118
COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTOCOMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO
OS 4 MANDAMENTOS DA ABCPOS 4 MANDAMENTOS DA ABCP
• Atente para cimentos que tenham o Selo de QualidadeOs 4 Mandamentos Atente para cimentos que tenham o Selo de Qualidade da ABCP ou de qualquer outro órgão que possa atestar a qualidade do produto.
Os 4 Mandamentos
• Busque cumprimento do prazo de validade
• Confira a procedência (nome do fabricante, marca e tipo de cimento)
• Peso da sacaria e condições do saco
119Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 119
COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTOCOMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO
120Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 120
COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO
• Se sobrar cimento vede bem o saco ou embale com outro saco plástico
COMO COMPRAR E ARMAZENAR CIMENTO
• Se sobrar cimento vede bem o saco ou embale com outro saco plástico
121Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 121
CIMENTO PORTLAND:Como comprar cimentoComo comprar cimento
I t d ã• Introdução• Histórico
• Panorama atual
• Fabricação
• Conceituação de hidratação e pega
• Constituintes
• Tipos / Normalização
• AplicaçõesAplicações
• Como comprar e armazenar cimento?
• A indústria de cimento e o meio ambiente
122Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 122
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE
O concreto está presente no desenvolvimento do País e envolve toda uma cadeia produtiva
E O MEIO AMBIENTE
para a construção de:
E t d C lP t / Vi d tC d b S t F lEstradas Casas popularesPontes / ViadutosCorredores urbanos Saneamento Favelas
Edifícios Hospitais Shoppings / Hotéis CrechesEscolas Estádios
123Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 123
Praças/Centros de Lazer Barragens PresídiosPortos AeroportosFerrovias
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE
Todas essas atividades da cadeiaprodutiva geram impactos ambientais…
124Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 124
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE
Apesar do concreto apresentar um perfili f á l i i dmais favorável que a maioria dos
materiais de construção……ç
125Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 125
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE
Emissão dos materiais de construção
E O MEIO AMBIENTE
Emissão dos materiais de construção
Material de Construção CO2, kg/t
CO, kg/t
SO2, kg/t
NOX, kg/t
CH, kg/t
Dust, kg/tkg/t kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t
Madeira 124 1,2 — — 0,1 0,5
Concreto 147 — 0,2 0,6 — 0,1Vidro 2100 — 2,7 9,3 — 1,6, , ,
Plástico 6000 — 5,0 5,0 — 1,0
Metais 3000 — 3,0 5,0 — 0,5
126Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 126
Fonte: PENTTALA,ACI Materials Journal, set‐out 1997
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTE
Consumo de energia dos materiais de construção
E O MEIO AMBIENTE
g ç
Material de construção Consumo de energia GJ/t
Alumínio 270
Aço 30Aço 30
Vidro 20
Cimento 5
Concreto armado 2,5Madeira 2
Cerâmica 2
Concreto 1,4
127Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 127
Agregados 0,25Fonte: PENTTALA,ACI Materials Journal, set‐out 1997
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE
O consumo de concreto pela humanidade é expressivo…
Alimentos
Cimento
ConcretoConcreto
Água
Consumo anual em kg por habitante1000 2000 40003000 50000
128Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 128
Fonte: Agopyan & John,2011
A EMISSÃO DE CO2 NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO
E i ã d CO é í i d d f b i ã
DO CIMENTO
• Emissão de CO2 é característica do processo de fabricação do cimento
Descarbonatação da matéria-prima (60%) Queima dos combustíveis (40%)
129Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 129
A INICIATIVA DE SUSTENTABILIDADE DO CIMENTO (WBCSD – CSI)
• 6 grupos no Brasil são membros do CSI, representando mais de 70% da produção nacionaló i t ífi d d ã ó i, com suas próprias metas específicas de redução para os próximos anos.
130Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 130
COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?
Eficiência Energética
WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos
Adições ao cimento
Captura e armazenamento de carbono
131Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 131
COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?
Eficiência Energética
WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos
Adições ao cimento
Captura e armazenamento de carbono
132Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 132
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASILDO CIMENTO NO BRASIL
• Sistema via úmida para sistema via seca (99%)• Sistema via úmida para sistema via seca (99%)
• Preaquecedores e Precalcinadores (2730 MJ/t de cimento )
• Maçaricos ecológicos
• Queimadores desenvolvidos para pet coque e resíduos
• Moinhos e Separadores de alta eficiência (104 kWh/t)
133Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 133
Fonte: BEN, 2009
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASIL
• Consumo de energia por tonelada de clinquer, incluindo combustíveis alternativos
DO CIMENTO NO BRASIL
Consumo de energia por tonelada de clinquer, incluindo combustíveis alternativos
134Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 134
Fonte: FICEM
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO NO BRASILDO CIMENTO NO BRASIL
Devido ao estado de excelência alcançado o Brasil apresenta baixo potencialde redução de consumo energético
135Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 135
ç gFonte: IEA analysis ‐ IEA – International Energy Agency – “Energy Technology Transitions for Industry” (2009)
COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?
Eficiência Energética
WBCSD‐ CSI Combustíveis alternativos
Adições ao cimento
Captura e armazenamento de carbono
136Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 136
COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ATRAVÉS DO COPROCESSAMENTOCOPROCESSAMENTO
• Conceito de coprocessamento:p
– Tecnologia de destinação final de resíduos em fornos de cimento que não gera novos resíduos e contribui para acimento que não gera novos resíduos e contribui para a preservação de recursos naturais.
Queimar e destruir resíduos, aproveitando energia
Operaçãop çcombinada
137Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 137
Produzir clínquer de qualidade
COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS: EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ATRAVÉS DO COPROCESSAMENTO
• Plantas licenciadas = 37
COPROCESSAMENTO
• Resíduos coprocessados = 870.000 t/ano– 183.500 t de pneus usados
• Capacidade de Coprocessamento 2 5 M t/ano
ANO BASE2010
• Capacidade de Coprocessamento = 2,5 M t/ano
Evolução do Coprocessamento (t)
138Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 138
Fonte: ABCP - 2011
ESTRUTURA DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS NA INDÚSTRIA DO CIMENTO NO BRASILCIMENTO NO BRASIL
ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE CIMENTO (%)
CARVÃO VEGETAL
OUTRAS100%
ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE CIMENTO (%)
*
ELETRICIDADE COQUE DE PETRÓLEO
60%
80%
ÓLEO COMBUSTÍVEL
40%
CARVÃO MINERAL
20%
0%
1970
1973
1976
1979
1982
1985
1988
1991
1994
1997
2000
2003
2006
2009
139Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 139
* Biomassa e resíduos.Fonte: BEN, 2010
COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOSCOMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS
Segundo o WBCSD – CSI, no estudo “Getting the Numbers Right” (GNR):
“Brazil is the leader in the use of biomass as substitute fuel, with 12% of total thermal energy generated. Adding 9% fossil waste, Brazil also replaces more than one fifth of fossil fuels with alternative fuels”.
140Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 140
COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?
Eficiência Energética
Combustíveis alternativosWBCSD‐ CSI
Adições ao cimento
Captura e armazenamento de carbono
141Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 141
CIMENTOS COM ADIÇÕESÇ
• No Brasil os cimentos Portland comum são produzidos• No Brasil, os cimentos Portland comum são produzidos desde 1926 e os cimentos com adições começaram a ser produzidos a partir de 1952
– Cimento portland comum (desde 1926) • CP I‐S 1 ‐ 5% adições
Adições de escória de alto forno e cinzasvolantes nos vários tipos de cimento é uma – Cimento com escória (desde 1952)
• CP III 35 ‐ 70% escória
Ci t P tl d lâ i (d d 1969)
volantes nos vários tipos de cimento é umadas melhores alternativas para redução dasemissões
– Cimento Portland pozolânico (desde 1969)• CP IV 15 ‐ 50% pozolanas
– Cimento composto (desde 1991)
´
– Cimento composto (desde 1991)• CP II‐E 6 ‐ 34% escória• CP II‐Z 6 ‐ 14% pozolanas• CP II‐F 6 ‐ 10% calcário
142Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 142
CP II F 6 10% calcário
VANTAGENS DOS CIMENTOS COM ADIÇÕES
P ã d j id• Preservação de jazidas
• Economia de combustíveis
• Aproveitamento de resíduos industriais
• Melhoria da durabilidade• Melhoria da durabilidade
• Diminuição das emissões específicas
143Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 143
PRODUÇÃO DE CIMENTO POR TIPO ( 2010)
• Cimento Portland Comum (CPI) ................................. 0,2%
Cimento Portland Composto (CP II) 66 5%• Cimento Portland Composto (CP II) ………………… 66,5%
• Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) …………… 14,4%
• Cimento Portland Pozolânico (CP IV) ………………. 11,6%
• Cimento de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) ……. 7,3%
• Cimento Portland Branco (CPB) 0 %• Cimento Portland Branco (CPB) …………………...…... 0 %
Fonte : SNIC 2011
144Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 144
Fonte : SNIC,2011
RELAÇÃO : ADIÇÃO / CIMENTO
%30
35(%)
%
20
25
30
10
15
2009 17 8 ilhõ d t l d d di õ i l i d ó i
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2009: 17,8 milhões de toneladas de adições incluindo escórias, material pozolânico, filler e gesso
145Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 145
ADIÇÕES AO CIMENTOÇ
350
300
350
302Adições
CimentoRedução de
emissões (2009):15 Mt CO2
200
250
201
Cimento
Clinquer
5 t CO2
100
150172
Indicador: 1990 = 100
1001990 1995 2000 2005 2008
146Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 146
Fonte: SNIC
COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?DE CO2?
Eficiência Energética
Combustíveis alternativos WBCSD‐ CSI
Adições ao cimento
Captura e armazenamento de carbono
147Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 147
COMO MITIGAR AS EMISSÕES DE CO ?
• Eficiência energética
DE CO2?
com a evolução crescente apresentará limitações
Eficiência energética• Combustíveis alternativos• Cimentos com adições
• Captura e armazenamento de carbono
A captura e armazenamento de carbono constitui atualmentetecnologia cara e tecnicamente impraticável mas é a solução dotecnologia cara e tecnicamente impraticável, mas é a solução dofuturo para a indústria em termos de minimização das emissões.
148Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 148
A INDÚSTRIA DO CIMENTO E O MEIO AMBIENTEE O MEIO AMBIENTE
Resultados das ações da indústria de i t i i i i õ dcimento para minimizar as emissões de
CO22
149Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 149
2º INVENTÁRIO NACIONAL DE GASES DE EFEITO ESTUFAESTUFA
• O 2° Inventário Nacional de GEE divulgado em 2010, com abrangência de 1990 a 2005
Indústria do cimento
g g
16,5%
EnergiaTrat. de ResíduosQueimadasUso do Solo eQueimadas
2,2%
1,1%16,1%
1 0%
Uso do Solo e
Trat. de ResíduosEnergia1 7%
2,2%
Emissão média mundial 5%
Agropecuária
Processos Industriais
Energia1,0% Energia
Processos Industriais
Agropecuária
1,7%mundial 5%
Emissão média
Brasil (2005): 2 2 Bi toneladas de CO
21,9%57,7%57,7%
21,9%Emissão média brasileira 1,1%
Brasil (2005): 2,2 Bi toneladas de CO2
150Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 150
Fonte: MCT
EMISSÕES DE CO2 DO CIMENTO (CSI)2 ( )
E i õ d CO t l d d i t (k /t)
1000
• Emissões de CO2 por tonelada de cimento (kg/t)
600
800 1990
2000
2005
200
400 2006
2007
2008
0
CEI Am.Norte
Ásia (exc. China,Índia, CEI
JapãoAust. e N. Zel.
África eOr. Médio
China Am.Central
Índia Europa Am. Sul(exc. Brasil)
Brasil
,e Jap.
151Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 151
Fonte: CSI
POTENCIAL DE REDUÇÃO DE CO2POTENCIAL DE REDUÇÃO DE CO2
O B il i l d ã d i ã d CO ãO Brasil tem o menor potencial redução de emissão de CO2 em comparação com outros países produtores de cimento, com base nas melhores tecnologias disponíveis (BAT)
152Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 152
Fonte: IEA – International Energy Agency/2009
CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS
A indústria de cimento no Brasil apresenta baixa taxa de emissãoespecífica de CO2 quando comparada à média mundial.
• Ações continuadas da indústria do cimento– Garantir o fornecimento de cimento com qualidade para as obras de infraestrutura necessárias ao desenvolvimento do País
– Manter os cimentos com menores taxas de emissão específica de COde CO2
– Aumentar progressivamente a substituição de combustível fóssil por combustível alternativo, incluindo biomassa.p ,
– Estímular à produção de cimento sustentável (uso de adição e de clínquer coprocessado)
153Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 153
– Estar aberta às inovações tecnológicas
154Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
Editor: Geraldo C. Isaia 154
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