O cimento Portland é um dos materiais mais utilizados na construção civil em todo o mundo. Para se ter uma ideia, no Brasil existem, atualmente, 91 plantas fabris de cimento (controladas por 23 empresas), o que representa uma capacidade produtiva anual de 94 toneladas de cimento.
O consumo per capita no Brasil é de 188 kg/habitante, um número que, apesar de expressivo, é inferior aos valores observados na Europa (461 kg/hab) e EUA (373 kg/hab). Isso mostra o grande potencial de crescimento que o país tem.
Ainda, esse consumo é bastante sazonal, muito impactado (e impactando) o momento da economia. A imagem abaixo apresenta a série histórica do consumo de cimento no Brasil.
Esse material tão importante é produzido a partir da moagem do clínquer, que é obtido pela calcinação (em temperatura aproximada de 1450 °C) de uma mistura de calcário e argila. Ainda, com objetivo de regular o tempo de pega da mistura, é adicionado gesso (sulfato de cálcio) em teor que varia de 3% a 5%. E como sabemos, cimento não é tudo igual, não é mesmo? Atualmente existem 8 tipos de cimento que são produzidos no Brasil. Todos eles estão previstos na ABNT NBR 16697:2018, que foi elaborada para substituir e centralizar todas as antigas normas individuais de cimento, como observamos a seguir.
A ABNT NBR 16697:2018 permite a composição do clínquer e sulfato de cálcio com material carbonático (conhecido por fíler calcáreo), pozolanas (cinza volante e pozolanas naturais calcinadas) e escória de alto-forno. Em função do percentual de uso de cada material, e características finais de desempenho, se nomeia cada tipo de cimento, como se observa na tabela a seguir.
Vamos entender um pouco mais sobre cada um desses tipos:
- Cimento Portland Comum (CP I):
O Cimento Portland Comum, também conhecido como CP I, é o tipo mais básico de cimento Portland. Ele é composto principalmente por clínquer, tendo como única adição o gesso e até 5% de alguma adição. Ainda, podemos citar o cimento CPI-S, com material carbonático entre 6 e 10%. Atualmente o CP I é utilizado em menor escala quando comparado aos demais tipos de cimento (seu consumo representa aproximadamente 1% do volume total de cimento consumido no país), sendo que sua disponibilidade existe basicamente para a indústria.
- Cimento Portland composto (CP II):
Os cimentos tipo CP II são os mais utilizados no Brasil, e são compostos com as três opções da norma, subdividindo os cimentos CP II entre si:
- Cimento Portland composto com escória de alto-forno (CP II-E):
O cimento CP II-E contém adição de escória granulada de alto-forno, que é um subproduto proveniente da indústria siderúrgica, formado no interior dos fornos a partir da fusão do minério de ferro e gotejamento de ferro gusa líquido. Por isso, é um cimento muito encontrado em regiões com forte presença de siderúrgicas, como o Sudeste brasileiro.
O CPII-E terá um teor entre 6 e 34% de escória em sua composição e até 15% de fíler calcáreo. Logo, poderá ter 51% de clínquer e gesso.
- Cimento Portland composto com fíler (CP II-F)
O cimento CP II-F é composto por clínquer, gesso e fíler calcário, um material extremamente fino, que é obtido através da moagem do calcário. Este cimento possui de 75 a 89% de clínquer e 11 a 25% de fíler calcário. Entre os cimentos compostos, é o mais puro do mercado, muitas vezes com propriedades similares à do cimento de alta resistência inicial.
- Cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z)
O CP II-Z contém adição de material pozolânico, entre 6% e 14% em massa, podendo possuir ainda a adição de fíler com teor máximo de 15%. O material pozolânico mais usado no Brasil e mundo é a cinza volante, proveniente da queima do carvão em termoelétricas. É aquela cinza mais leve, a volante, não a cinza pesada, que se deposita no fundo dos fornos. Material muito encontrado na região Sul do Brasil.
Em algumas regiões do país, como o Nordeste, há disponibilidade de pozolanas naturais, que são calcinadas e usadas no cimento.
Considerar o uso de cimentos compostos é uma boa alternativa para reduzir o calor de hidratação em um concreto, uma vez que ele possui um teor menor de clínquer, em detrimento das adições presentes. Por outro lado, esses cimentos não costumam ser alternativas adequadas para uso em pré-fabricados, por apresentarem resistências iniciais inferiores a outros tipos de cimento, justamente em função da sua composição com teor elevado de adições.
- Cimento Portland de alto-forno (CP III):
Este cimento tem em sua composição 35% a 75% de escória de alto-forno, ou seja, é o cimento CP II-E com maior teor de escória. Ainda, este cimento pode conter até 10% de fíler, em substituição à escória. Portanto, o CPIII pode ter apenas 25% de clínquer!!! É como se em um saco de 50kg de cimento CPIII tivéssemos 37,5kg de escória e apenas 12,5kg de clínquer e gesso!
O CP III possui propriedades interessantes quando se faz necessária maior atenção a propriedades como calor de hidratação e retração do concreto. Porém, da mesma forma que os CPII, não são interessantes para aplicações que exigem rápida evolução das propriedades mecânicas, como nas indústrias de pré-fabricados.
- Cimento Portland pozolânico (CP IV):
Os cimentos do tipo CP IV consistem em cimentos que contém em sua composição 15% a 50% de material pozolânico e até 10% de fíler calcáreo.
Importante frisar que as pozolanas e as escórias de alto-forno não reagem diretamente com a água, e sim com o hidróxido de cálcio, formado da hidratação do clínquer, dando origem a mais cristais nobres, os C-S-H secundários, que diminuem a permeabilidade do concreto e contribuem para a evolução das propriedades mecânicas, especialmente em idades mais avançadas.
Os cimentos considerados mais compostos (CP III e CP IV) contém na ABNT NBR 16697:2018 uma indicação, ainda que facultativa, das resistências para a idade de 91 dias. A consideração do controle de resistência em uma idade mais avançada possibilita ganhos econômicos e ambientais nas estruturas.
- Cimento Portland de alta resistência inicial (CP IV-ARI):
O cimento de alta resistência inicial é capaz de desenvolver, com maior velocidade, suas propriedades mecânicas nas primeiras idades, o que é possível em função de ser um cimento mais puro, com maior teor de clínquer. Ainda, o CP V-ARI também possui partículas mais finas, devido a maior moagem, o que acelera as reações de hidratação.
O CP V-ARI não tem pozolanas em sua composição, apenas até 10% de material carbonático. Por conta dessas características, é largamente utilizado na indústria de pré-fabricados. Este cimento também é encontrado em uma versão chamada CP V-ARI RS, que indica sua propriedade de ser resistente a sulfatos. No CP V-ARI RS o teor de C3S é inferior e também pode ter pozolana.
Outros aspectos
Todos os cimentos, à exceção do CP ARI, são classificados quanto à sua resistência à compressão. As classes são 25, 32 e 40. Ou seja, um cimento pode apresentar a resistência à compressão, aos 28 dias, de 25, 32 ou 40MPa, mostrando sua reatividade.
Além disso, os cimentos devem atender a requisitos de desempenho, além dos percentuais mínimos e máximos de cada material, conforme explicado anteriormente. A tabela a seguir mostra as resistências à compressão esperadas de acordo com a idade de ruptura dos corpos de prova.
Os diferentes tipos de cimento Portland oferecem características específicas que os tornam adequados para as mais diversas aplicações na construção civil. Ou seja, a escolha do tipo de cimento adequado depende das propriedades que desejamos obter tanto no estado fresco quanto endurecido. A tabela abaixo sintetiza o comportamento de algumas destas propriedades de acordo com o tipo de cimento escolhido.
| Propriedade | Tipo de cimento | |||||
| Comum e composto | Alto forno | Pozolânico | Alta resistência inicial | Resistente a sulfatos | Baixo calor de hidratação | |
| Resistêcia à compressão | Padrão | Menor nas primeiras idades; maior em idades avançadas | Menor nas primeiras idades; maior em idades avançadas | Muito maior nas primeiras idades | Padrão | Menor nas primeiras idades; maior em idades avançadas |
| Calor de hidratação | Padrão | Menor | Menor | Maior | Padrão | Menor |
| Impermeabilidade | Padrão | Maior | Maior | Padrão | Padrão | Padrão |
| Resistência a agentes agressivos (água do mar e esgotos) | Padrão | Maior | Maior | Menor | Maior | Maior |
| Durabilidade | Padrão | Maior | Maior | Padrão | Maior | Maior |
Ficou com vontade de entender um pouco mais sobre as características dos tipos de cimento e como podemos utilizar esse conhecimento durante nosso dia-a-dia como profissionais na construção civil? Meus cursos Tecnologia do Concreto e Tecnologia de Argamassas possuem módulos completos sobre os materiais constituintes do concreto, onde temos uma abordagem completa sobre esse material tão importante. Te espero lá!
Este artigo teve a contribuição do Eng. Civil Felipe Schneider Lima, em 02 de agosto de 2023.
