O cimento como o conhecemos foi desenvolvido pela primeira vez por Joseph Aspdin, um pedreiro britânico empreendedor do século 19, que aqueceu uma mistura de calcário moído e argila em seu fogão de cozinha e depois pulverizou a mistura em um pó fino.
O resultado foi o primeiro cimento hidráulico do mundo: aquele que endurece com a adição de água. Aspdin apelidou sua criação de cimento Portland devido à sua semelhança com uma pedra extraída na Ilha de Portland, na costa britânica. Em 1824, este brilhante artesão obteve uma patente para o que viria a ser o material de construção mais onipresente do mundo, lançando as bases para a atual indústria global de cimento Portland.
Processo de manufatura
O cimento Portland - uma combinação de cálcio, sílica, alumínio e ferro - é o ingrediente fundamental do concreto.
A produção de um cimento Portland de silicato de cálcio que atenda a especificações químicas e físicas específicas exige um controle cuidadoso do processo de fabricação.
Primeiro, as matérias-primas - calcário, conchas ou giz junto com xisto, argila, areia ou minério de ferro - são extraídas de uma pedreira que geralmente fica perto da fábrica. Antes de deixar a pedreira, esses materiais são reduzidos em tamanho por dois conjuntos de trituradores. O conjunto primário esmaga a pedra até cerca de cinco polegadas (125 mm) de diâmetro e o conjunto secundário a pulveriza até apenas 3/4 de polegada (19 mm). Em seguida, as matérias-primas são enviadas para a fábrica, onde são dosadas para formar cimentos com composições químicas específicas.
O cimento Portland é fabricado usando dois métodos: úmido e seco.
No método seco, as matérias-primas secas são dosadas antes de serem moídas em um pó fino, misturadas e depois alimentadas a seco em um forno.
No método úmido, uma pasta é criada adicionando água a matérias-primas adequadamente proporcionadas antes de serem moídas, misturadas e alimentadas na extremidade superior de um forno cilíndrico inclinado e rotativo, onde sua taxa de passagem é controlada pela inclinação do forno e velocidade rotacional.
A queima de combustível - geralmente carvão em pó ou gás natural - é então forçada na extremidade inferior do forno, aquecendo as matérias-primas a 1.430-1.650 graus C). A 1.480 graus C, várias reações químicas fundem as matérias-primas, criando o que é chamado de clínquer de cimento: grânulos preto-acinzentados do tamanho de bolinhas de gude.
Os clínquer em brasa são descarregados da extremidade inferior do forno e transferidos para vários tipos de resfriadores para reduzir sua temperatura para que possam ser manuseados com segurança. Agora resfriados, os clínquer são combinados com gesso e moídos em um pó cinza tão fino que pode passar por uma peneira de 75 mícrons - ou malha número 200.
Este pó cinza fino é cimento Portland.
Tipos de Cimento Portland
A flexibilidade do cimento Portland é evidente nos diferentes tipos, que são fabricados para atender a diversas exigências físicas e químicas.
A especificação C-150 da American Society for Testing and Materials (ASTM) fornece oito tipos individuais de cimento Portland. (como esse texto é traduzido de um paper americano, é importante comparar com a nomenclatura e tipos brasileiros)
• Tipo I - Para uso quando as propriedades especiais especificadas para qualquer outro tipo não são necessárias.
• Tipo IA - Cimento incorporante de ar para os mesmos usos do Tipo I, onde a incorporação de ar é desejada.
• Tipo II - Para uso geral, principalmente quando se deseja resistência moderada ao sulfato.
• Tipo IIA - Cimento incorporante de ar para os mesmos usos do Tipo II, onde a incorporação de ar é desejada.
• Tipo II(MH) - Para uso geral, principalmente quando se deseja calor moderado de hidratação e moderada resistência a sulfatos.
• Tipo II(MH)A - Cimento incorporante de ar para os mesmos usos do Tipo II(MH), onde a incorporação de ar é desejada.
• Tipo III - Para uso quando se deseja alta resistência inicial.
• Tipo IIIA - Cimento incorporante de ar para o mesmo uso do Tipo III, onde a incorporação de ar é desejada.
• Tipo IV - Para uso quando se deseja um baixo calor de hidratação.
• Tipo V - Para uso quando se deseja alta resistência ao sulfato.
Cimento Portland Branco
Quando as considerações arquitetônicas exigem concreto ou argamassa branca ou colorida, o cimento Portland pode se adaptar com a fabricação de cimento Portland branco, apenas um dos vários tipos de cimento hidráulico para fins especiais disponíveis.
O cimento Portland branco é idêntico em composição ao produto tradicional de cor cinza, exceto na cor. Isso é possível durante o processo de fabricação, selecionando matérias-primas contendo apenas quantidades insignificantes de óxidos de ferro e magnésio que dão ao cimento Portland sua cor cinza.
Cimento Hidráulico Misturado
Os cimentos hidráulicos misturados, projetados para atender aos requisitos especiais das normas ASTM C595 ou C1157, são produzidos pela mistura de cimento Portland, escória de alto-forno moída e granulada, cinzas volantes, pozolanas naturais e sílica ativa. Esses cimentos também podem ser concebidos como incorporadores de ar, resistentes a sulfatos moderados ou com calor de hidratação moderado ou baixo, dependendo da necessidade.
Os cimentos compatíveis com ASTM C1157 incluem:
• Tipo GU - cimento hidráulico misturado para construção em geral.
• Tipo HE - cimento de alta resistência inicial.
• Tipo MS - cimento moderadamente resistente ao sulfato.
• Tipo HS - cimento altamente resistente a sulfatos.
• Tipo MH - cimento moderado de calor de hidratação.
• Tipo LH - cimento de baixo calor de hidratação.
Os cimentos compatíveis com ASTM C1157 também podem ser designados para baixa reatividade (opção R) com agregados reativos a álcalis. Não há restrições quanto à composição dos cimentos C1157. Os fabricantes podem otimizar ingredientes, como pozolanas e escórias, para obter um determinado conjunto de propriedades do concreto.
De todos os cimentos misturados disponíveis em todo o mundo, os Tipos IP e IS são os mais comuns. Embora a Europa e a Ásia atualmente usem mais cimentos misturados do que os Estados Unidos, as preocupações ambientais e energéticas, além da demanda do consumidor por cimentos com propriedades específicas, podem alterar essa situação.
