CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETACURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DANIEL RIBEIRONATHÁLIA DE CAMARGO
PROCESSO PRODUTIVO DO CIMENTO PORTLAND
JUNDIAÍ – SP
2014
CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETACURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DANIEL RIBEIRONATHÁLIA DE CAMARGO
PROCESSO PRODUTIVO DO CIMENTO PORTLAND
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à banca examinadora, como exigência parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química sob a orientação do Prof. Msc. Juliano Martins Barbosa
JUNDIAÍ – SP
2014
Agradecimento
Agradeço a Deus primeiramente, pela vida e saúde que me proporcionam viver cada
momento e ir cada dia em busca de meus sonhos.
Agradeço a meus pais Rafael e Eliana, pelo apoio e amor incondicional, que não
mediram esforços ao me acompanhar nesta trajetória.
Agradeço ao professor Juliano, orientador deste trabalho, pela paciência na
orientação e incentivo, e que apesar do pouco tempo, tornou possível a conclusão desta
monografia.
Agradeço ao professor e coordenador do curso Flávio, pelo convívio, apoio e
compreensão.
A todos os professores do curso, que foram tão importantes na minha vida acadêmica
e no desenvolvimento deste trabalho.
Agradeço aos meus amigos Cabelo (Daniel), Gabriela e Andréa, que sempre
estiveram do meu lado, dando forças para continuarmos cada dia mais perto da realização
desse sonho.
Agradeço especialmente ao meu grande amigo Bruno, que sempre esteve presente
nesta trajetória, em todos as etapas, sempre ao meu lado até o último momento, dando forças
para não desistir, sempre em frente, com muito otimismo e força de vontade.
E deixo um agradecimento em especial para minha irmã Bia, sempre me apoiando,
dando forças e ajudando com tudo que fosse preciso, mesmo nos momentos mais difíceis,
obrigada.
“Se você encontrar um caminho sem obstáculos, ele provavelmente não leva a lugar nenhum.”
Frank Clark
Agradecimentos
A Deus por ter me dado saúde e força para superar as dificuldades.
A esta universidade, seu corpo docente, direção e administração que oportunizaram a
janela que hoje vislumbro um horizonte superior, eivado pela acendrada confiança no mérito e
ética aqui presentes.
Ao meu orientador Juliano , pelo suporte no pouco tempo que lhe coube, pelos seus
incentivos e pela paciência.
Aos meus pais, pelo amor, incentivo e apoio incondicional.
E aos amigos (Bruno Henrique, Nathalia de Camargo, Andrea franco, Gabriela
Rodrigues) que me acompanharam, deram forças e me proporcionaram bons momentos, o
meu muito obrigado.
Resumo
A produção de cimento Portland depende principalmente dos produtos minerais
calcário, argila e gipso, e da disponibilidade de combustíveis, óleo ou carvão e energia
elétrica.O calcário é o carbonato de cálcio que se apresenta na natureza com impurezas, sendo
a matéria-prima básica para a mistura crua, que após queima, dará origem ao cimento. A
argila para fabricação de cimento é basicamente um silicato de alumínio hidratado com
impurezas, como ferro e outros minerais. O gipso é adicionado em cerca de 2% a 3% no final
do processo de fabricação do cimento Portland, como regulador do tempo de pega e é
encontrado em estado natural como gipsita, sendo também subproduto de indústrias químicas.
A disponibilidade de matéria-prima não é determinante de vantagens competitivas, por serem
estes insumos abundantes a nível mundial. A tecnologia, que é amplamente difundida no
mundo, apresenta uma evolução bastante lenta, não tendo havido alterações relevantes no
processo de produção nas últimas duas décadas.
A indústria de equipamentos tem sido a geradora de progressos técnicos, visto que a
tecnologia esta incorporada aos equipamentos produzidos por grandes empresas de
engenharia e bens de capital, tais como a alemã Polysius e a dinamarquesa FL Smiidth, as
quais têm fornecido a tecnologia para a maioria das empresas brasileiras. No Japão, a Onoda
Cement Com. Ltda. é considerada a empresa líder no desenvolvimento de tecnologia para
produção de cimento.
Nos últimos anos as empresas têm concentrado investimentos nas áreas de
automação industrial e controle de processo visando redução do consumo de energia elétrica e
combustíveis, além de investimentos em controle de poluição e ambientais.
Abstract
The production of Portland cement mineral product depends mainly limestone, clay
and gypsum, and the availability of fuel oil or coal power elétrica.O lime is calcium carbonate
which is present in nature with impurities, and the basic raw material to the crude mixture,
which after burning, give rise to the cement. The clay for the manufacture of cement is
basically a hydrated aluminum silicate with impurities such as iron and other minerals. The
gypsum is added at about 2% -3% at end of Portland cement manufacturing process, such as
the controller takes time and is found in natural state as gypsum, is also a byproduct of the
chemical. The availability of raw material is not decisive competitive advantages, because
these are abundant global supplies. The technology, which is widespread in the world, has a
very slow evolution, and there have been significant changes in the production process in the
last two decades.
The equipment industry has been generating technical progress, since the technology
is incorporated into equipment produced by large engineering firms and capital goods, such as
German and Danish Polysius FL Smiidth, which have provided the technology for the most
Brazilian companies. In Japan, Onoda Cement Com. Ltda. is considered a leader in
developing technology for cement production company.
In recent years companies have concentrated investments in the areas of industrial
automation and process control for reducing the consumption of electric energy and fuel, and
investments in pollution control and environmental.
Lista de Figuras
FIGURA 1 – Cimento 4
FIGURA 2 – Clíquer 4
FIGURA 3 – Construções maciças de concreto 6
FIGURA 4 – Construções maciças de concreto 6
FIGURA 5 – Construções de Grande Porte 7
FIGURA 6 – Construções de Grande Porte 7
FIGURA 7 – Construções de Grande Porte 7
FIGURA 8 – Diferentes reações de pastas misturadas com cimento/água 10
FIGURA 9 – Diagrama tensão-deformação 18
FIGURA 10 – Diagrama tensão-deformação 18
FIGURA 11 – Fluxograma da Fabricação do Cimento 22
FIGURA 12 – Extração dos Materiais (Calcário e Argila) 23
FIGURA 13 – Instalações de Britagem 23
FIGURA 14 – Moinho de Cru 24
FIGURA 15 – Silos de Homogeneização 24
FIGURA 16 – Forno (pré-aquecimento) 25
FIGURA 17 – Depósito para Armazenação da Matéria 25
FIGURA 18 – Silos de Cimento 26
FIGURA 19 – Cimento em Pó 29
Lista de Tabelas
TABELA 1 – Características Químicas de diferentes Calcários 5
TABELA 2 – Materiais Presentes no Cimento 8
TABELA 3 – Compostos presentes no Cimento Portland 9
TABELA 4 – Percentual das fases da pasta do cimento 11
TABELA 5 – Percentual de hidratação das pastas do cimento 11
TABELA 6 – Resistência à compreensão dos tipos de cimento 14
TABELA 7 – Resistência do concreto em vários tipos de cimento 15
TABELA 8 – Idade de resistência do Cimento Portland 15
TABELA 9 – Variações do módulo inicial 17
TABELA 10 – Valores da velocidade de endurecimento do cimento 21
TABELA 11 – Valores coeficiente da fluência/deformação de retração do concreto 21
TABELA 12 – Diversos tipos de Cimento Portland e suas propriedades 27
TABELA 13 – Diversos tipos de Cimento Portland e suas propriedades 27
TABELA 14 – Diversos tipos de Cimento Portland e suas propriedades 28
Lista de Abreviaturas
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
NBR – Normas Brasileiras
Sumário
1. INTRODUÇÃO 1
1.1 Justificativa 2
1.2 Objetivo Geral 2
1.3 Objetivo Específico 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3
2.1 História do Cimento 3
2.2 Cimento Portland 4
2.3 Fabricação do cimento 5
2.4 Conceitos Fundamentais da Tecnologia do Concreto 11
2.5 Princípios para especificação e proporcionamento de concreto 14
2.6 Normalização 14
2.7 Consistência do concreto fresco 15
2.8 Classes 18
2.9 Massa específica 18
2.10 Coeficiente de dilatação térmica 19
2.11 Resistência à tração 19
2.12 Resistência no estado multiaxial de trações 19
2.13 Módulo de elasticidade 19
2.14 Coeficiente de Poisson e módulo de elasticidade transversal 20
2.15 Diagrama tensão-deformação de compreensão do concreto 21
2.16 Diagrama tensão-deformação de tração do concreto 21
2.17 Deformações do concreto no tempo 22
2.18 Fluência do concreto 22
2.19 Retração do concreto 23
2.20 Idade fictícia do concreto 24
2.21 Deformação total do concreto 25
2.22 Fluência e retração do concreto 25
2.23 Processo produtivo do cimento Portland 26
3. Resultados e discussões 32
4. Considerações finais 35
5. Impacto e agravo a saúde humana 36
6. Conclusão 42
7. Referência Bibliográfica 44
1. Introdução
A palavra cimento vem do latim caementu, que na antiga Roma designava
uma espécie de pedra natural de rochedos não esquadrejada (quebrada). O produto é o
componente básico do concreto, que é hoje o segundo material mais utilizado pelo
homem, ficando somente atrás do elemento água1.
Foi em meados de 1830 que o inglês Joseph Aspdin patenteou o processo de
fabricação de um ligante que resultava da mistura calcinada em proporções certas e
definida, de calcário e argila, conhecida mundialmente até hoje. O resultado foi um pó
que, por apresentar cor e características semelhantes a uma pedra abundante na Ilha de
Portland, foi denominado “cimento portland”. A partir daí, seu uso e sua
comercialização cresceram de forma gradativa em todo o mundo1 .
No Brasil, a primeira tentativa de fabricação do cimento portland aconteceu
em 1888, quando o comendador Antônio Proost Rodovalho instalou em sua fazenda
na cidade de Santo Antônio, interior de São Paulo, uma pequena indústria. A Usina
Rodovalho, operou de 1888 a 1904 e foi extinta definitivamente em 19181.
O desenvolvimento do Brasil no fim do século XIX já exigia a implantação
de uma indústria nacional de cimento. A remodelação da cidade do Rio de Janeiro e,
posteriormente, a Primeira Guerra Mundial abriram um grande mercado adicional para
o produto1.
O cimento começou a ser produzido no Brasil em escala industrial a partir de
1926. Na década de 70, a produção cresceu intensamente, com uma elevação do
patamar de 9,8 milhões de toneladas por ano para 27,2 milhões de toneladas no início
dos anos 80, período em que a recessão da economia nacional provocou queda no
consumo2.
Há tempos havia no Brasil, praticamente, um único tipo de cimento portland.
Com a evolução dos conhecimentos técnicos sobre o assunto, foram sendo fabricados
novos tipos. A maioria dos tipos de cimento portland hoje existente no mercado serve
para o uso geral. Alguns deles, entretanto, têm certas características e propriedades
que os tornam mais adequados para determinados usos, permitindo que se obtenha um
concreto ou uma argamassa com a resistência e durabilidade desejadas, de forma bem
econômica2.
1
1.1 Justificativa
Esse tema foi escolhido pois comporta em si as principais bases da
engenharia química em uma indústria da área, entre os tópicos abordados estão as
questões das operações unitárias envolvidas, fenômenos de transporte, orgânica, e
acaba sendo puro processo também, além de expor os prós e contras em relação ao
meio ambiente.
1.2 1.2. Objetivo Geral
Apresentar e explicar o processo de produção do cimento Portland de forma
suscinta e clara, destacando sua extrema importância no uso industrial e suas muitas
utilidades, ressaltando que ao formar o concreto ele se transforma no segundo material
mais usado pela humanidade.
1.3 1.3 Objetivo Específico
Apresentar as etapas de produção do cimento, destacando as transformações
fisico-quimicas,operações unitárias e fenômenos de transporte ocorridos durante o
processo.
Indicar os principais equipamentos utilizados para sua produção, detalhar os
tipos de indústrias que o produzem, malhas de controles utilizadas,e a segurança
exigida.
Apresentar as matérias-primas envolvidas no processo, sua quantidade e que
tipo de transformações ocorrem com as mesmas.
2
2. Revisão Bibliográfica
2.1 História do Cimento
Com o intuito de melhorias no setor de edificações, o homem procurou
recursos em materiais aglomerantes os quais mesmo em presença da água
endurecessem. O material, conhecido dos antigos egípcios, ganhou o nome atual no
século XIX graças à semelhança com as rochas da ilha britânica de Portland3.
Foi então que, por volta de 1756 o engenheiro John Smeaton, em sua
tentativa de reconstrução do farol de Edystone na Inglaterra, descobriu uma mistura
calcinada de calcário e argila que se apresentava ser tão resistente quanto às próprias
pedras utilizadas na construção3.
Quase cem anos depois, Joseph Aspdin que era um pedreiro, patenteou a
descoberta dando o nome de cimento portland em referencia a um tipo de pedra
arenosa muito usada para construções na região de portland, chamada portlandstone3.
Para o desenvolvimento do processo é usado o calcário; a argila composta por
silicato de alumínio, óxidos de ferro, alumínio e silício; minério de ferro e areia que
são aditivos usados para suprir as deficiências da argila frente a alguns de seus
componentes que se mostram insuficientes ao processo; gesso que é usado no cimento
para mantê-lo trabalhável por mais tempo, sendo adicionado ao final do processo e a
escória de alto forno, a qual será adicionada dependendo do tipo de cimento o qual se
pretende obter3.
O clínquer de cimento Portland pode ser definido como um material obtido
através da sinterização de rochas carbonáticas e argilosas, ou outro material similar
que possua composição semelhante e suficiente reatividade. Estes materiais,
previamente moídos, dosados e homogeneizados, são submetidos a tratamento térmico
em forno rotativo, na temperatura de queima de 1450°C, onde ocorrem fusões parciais
e, durante o resfriamento, nódulos de clínquer são produzidos. O clínquer é o nome
3
usual do cimento quando ainda de forma básico, constituído por 45 à 75% de silicato
tricálcico , de 7 à 35% de silicato dicálcico, de 0 à13% de aluminato tricácico e de
ferroalminato tetracalcico de 0 à 18% todos submetidos a uma alta temperatura para
com que ocorra a transformação dos minerais em materiais que tenham propriedades
hidráulicas. Este clinquer é submetido a vários processos, os quais serão situados ao
decorrer do trabalho, até que se obtenha o cimento como produto final7.
O componente principal dos diferentes tipos de cimentos assim obtidos é o
clinquer portland, É da composição química e cristalina do clinquer, que derivam as
propriedades aglomerantes e hidráulicas dos diferentes tipos de cimento8.
2.2 Cimento Portland
Cimento Portland é como é denominado mundialmente o material usado em
construções. Pela sua definição é “aglomerante hidráulico resultante da mistura
homogênea de clínquer Portland, gesso e adições normalizadas finamente moídas”5.
Define aglomerante porque ele se une aos outros materiais e hidráulico porque ao se
misturar com água ele reage e depois de endurecer ganha características de rochas
artificiais4.
Esse cimento é um pó fino que em contato com a água, fica endurecido e,
mesmo que seja submetido ao contato novamente, sua decomposição não ocorre de
novo4.
Em sua produção, é necessário que contenha as matérias primas Cálcio (Ca),
Ferro (Fe), Silício (Si) e Alumínio (Al), pois produzem compostos hidráulicos ativos4.
A composição da fabricação do cimento consiste no:
Clíquer: Seu principal componente e presente em todos os tipos de cimento
Portland, que tem como matérias primas o calcário e a argila. Em sua fabricação, o
calcário é moído e misturado com a argila, num calor de 1.450°C e logo após
resfriados, ocorrendo a formação de pelotas, que são o clíquer, e, após a moagem, se
transforma em pó, que ao entrar em contato com a água, endurece6.
Adições: Mas para se formar o cimento, é necessário que o clíquer receba
adições, (as principais são gesso, escórias de alto-forno, materiais pozolânicos e
4
carbonáticos) as matérias primas misturadas com o clíquer na moagem, sendo as que
definem os diferentes tipos de cimento6.
Fig. 1 – Cimento Fig. 2 - Clíquer
Retirado de 1 Retirado de 1
2.3 Fabricação do Cimento
A fabricação do cimento consiste em várias etapas, que são:
Dosagem, secagem e homogeneização das matérias primas:
O calcário, que tem uma grande contribuição na produção do clínquer, pode
conter várias impurezas, assim, é retirada a rocha do calcário de jazidas com a ajuda
de explosivos9.
Os pedaços obtidos são submetidos a um processo chamado britagem para
redução de tamanho do grão (25 mm ou menos). Ainda, o calcário recebe mais
correções se necessário, de filito (argila), quartzito (material arenoso) e minério de
ferro9.
Esses materiais são enviados para a moagem no moinho de rolos, onde se
inicia a mistura, secagem e homogeneização formando-se uma “farinha crua”7.
Tabela 1 – Características Químicas de diferentes Calcários
5
Retirado de 1
Clinquerização
Essa farinha crua moída é aquecida em uma temperatura de 1.450°C em um
forno onde se obtêm o clínquer7.
Mineralogia do Clínquer
Os materiais que reagem dentro do forno e dão origem ao clínquer tem os
seguintes compostos (resultados realizados pela ABCP)10:
01) - 3CaO.SiO2 Silicato tricálcico = (C3S) 18 a 66% no cimento
02) - 2CaO.SiO2 Silicato dicálcico = (C2S) 11 a 53% no cimento
03) - 3CaO.Al2O3 Aluminato tricálcico = (C3A) 05 a 20% no cimento
04) - 4CaO.Fe2O3.Al2O3 Ferro aluminato tetracálcico = (C4AF) 04 a 14%
no cimento10
Adições finais e moagem
Sendo um processo de extrema importância, pois influencia mais tarde em
características como a hidratação, a moagem do clínquer com as adições (gesso,
escória, calcário) é necessária para a obtenção do Cimento Portland, onde se pode
assegurar que o produto terá finura e a homogeneidade necessária10.
Funções das Adições
6
Gesso: Para tornar fácil a utilização do cimento no concreto é preciso
adicionar o gesso na moagem final aumentando o tempo para se trabalhar com o
cimento11.
Fíler Calcário: Além de elevar a resistência do cimento, ajuda melhorando de
se trabalhar com o mesmo11.
Pozolana: Diminui o calor da hidratação além de manter uma boa
trabalhabilidade com o cimento, mantém também o volume com estabilidade10.
Tipos de Cimento Portland
Cimento Portland Comum CP I e CP I-S
Recomendado para uso em construções em geral, quando não existe
exposição do solo ou águas subterrâneas, também adequado quando não são exigidas
propriedades especiais do cimento11.
Cimento Portland Composto (CP II)
Uso mais recomendado em construções maciças de concreto, onde seu
volume reduz o resfriamento da massa, mostrando melhor resistência à presença de
sulfatos no solo, pois gera calor em uma velocidade menor do que o Cimento Portland
comum11.
Exemplos:
7
Fig. 3 e 4 – Construções maciças de concreto
Retirado de 3
Cimento Portland de Alto Forno (CP III)
Pode ser usado em construções no geral, mas possuí vantagens em concreto-
massa por ser resistente aos sulfatos, além da boa impermeabilidade e ao baixo calor
da hidratação11.
É usado principalmente em pavimentação de estradas, pistas de aeroportos,
pilares de pontes, fundações de máquinas, etc11.
Exemplos:
8
Fig. 5, 6 e 7 – Construções de grande porte
Retirado de 5
Cimento Portland Pozolânico (CP IV)
Tem as mesmas recomendações do CP III – Alto Forno, porém com
concretos com agregados relativos. Como, por exemplo, a prevenção de fissuras
devidas a presença de umidade elevada do local11.
Cimento Portland CP V ARI (Alta Resistência Inicial)
Recomendado para o preparo de argamassa e concreto na produção de
produtos do cimento assim como artefatos arquitetônicos. Utilizado em concreto
projetado, pisos industriais, obras com clima em baixa temperatura11.
Onde usar os principais tipos de cimento:
CP I e CPII: uso geral
CP III: é indicado para uso geral, porém mais agressivos, como concreto
massa
CP IV: indicado para o mesmo uso que o CP III, podendo ser usado também
com agregados reativos
CP V: mais usado em túneis e concretos protendidos
RS: ambientes agressivos
Branco: uso estético
Branco Estrutural: uso arquitetônico, pisos e prédios
Baixo calor: obras com concreto massa11
9
Os cimentos que são resistentes aos sulfatos devem apresentar pelo menos
uma condição das apresentadas a seguir:
- cimentos de alto forno devem apresentar entre 60 e 70% de escoria granulada;
- o tipo pozolanico deve conter entre 25 e 40% do seu material
- ensaios com cimentos que obteram resultados de longa duração e/ou obras
feitas com cimentos que possam provar a resistência aos sulfatos12
Básico da Química do Cimento Portland
Cimento Portland é constituído por meio de uma mistura de vários materiais,
como calcário e outros argilosos como minério de ferro, silício e alumínio, além dos
secundários como areia e pedras13.
Esses materiais são incinerados em um forno com temperatura de 1.500°C.
Assim, surgem os clínquers, que são fragmentos granulados. Na saída do forno ele é
resfriado, e assim, passa pelo processo da moagem. São obtidos os cimentos pozolânicos e
de alto forno por meio da mistura de Cimento Portland com escorias13.
Tabela 2 - Materiais presentes no cimento Portland
Ca
OC
Si
O2S
Fe
2O3F
Al
2O3A
M
gOM
Na
2ON
K2
OK
10
SO
3S
Retirado de 6
Tabela 3 – Compostos presentes no Cimento Portland
Abreviação Fórmula Proporção (%)
C
3S
3CaO.SiO2 Silicato Tricálcico 5
5-60
C
2S
2CaO.SiO2 Silicato Dicálcico 1
5-10
C
3A
3CaO.Al2O3 Aluminato
Tricálcico
1
0-12
C
4AF
4CaO.Al2O3.FeO3 Aluminato
Tetracálcico
8
-7
O
utros
Gesso (CaSO4), Álcalis (Na2O e K2O),
Magnésio (MgO), Cal Livre (CaO), Silicatos e
Aluminatos, TiO2, Mn2O3 , CaF2 , P2O5 , etc.
<
12
Retirado de 7
A massa do cimento é feita praticamente toda por silicatos, pois esses visam
ser mais eficientes. São eles que formam o gel C-S-H na hidratação, sendo esse gel o
componente mais importante da massa do cimento14.
Durante esse processo (hidratação), os cristais do C-S-H vão para a superfície
do cimento e são cristalizados formando assim uma nova superfície, com estrutura
mais sólida14.
Quando se gera muito calor na fase da hidratação, pode se conseguir obter
mais resistência, sendo as reações mais importantes para conseguir a resistência14:
- C3S + H2O → gel de C-S-H + hidróxido de cálcio (Ca (OH)2) + 120 cal/g
de C3S . Favorece uma alta resistência inicial e um forte desprendimento do calor de
hidratação (80 % em 10 dias)14;
- C2S + H2O → gel de C-S-H + hidróxido de cálcio + 60 cal/g de C2S.
Favorece constante, mas lento desenvolvimento de resistência e um baixo calor de
hidratação (de 80 % em 100 dias)14;11
Outros componentes também são necessários no cimento, pois ajudam a
manter a baixa temperatura de sintetização, diminuindo os custos da produção. Como
o gesso ser usado no processo, pois ele diminui a solubilidade e velocidade do C3A
com a água, conseguindo assim uma mistura para produção com mais tempo para
trabalhar, levando mais tempo para endurecer15.
Ele também forma monossulfato e entringita, reações com pouca contribuição
para o desenvolvimento da resistência, sendo ela baixa com relação a ataques de
sulfatos16:
- MgO + H2O → Mg(OH)2 + 200 cal/g de MgO - A reação é lenta e
expansiva .
- CaO + H2O → Ca(OH)2 + 275 cal/g de CaO - A reação é rápida e
expansiva.
Ambas as reações não são muito importantes pelo seu baixo teor no cimento e
pela possiblidade de causarem danificações no concreto16.
2.4 Conceitos Fundamentais da Tecnologia do Concreto
Ao juntar Cimento Portland com água, forma-se uma pasta mole, que é usada
para produzir vários materiais, e depois de certo tempo é endurecida devido à reação
água com cimento, criando resistência e assim adquirindo ótima estrutura nas obras
feitas16.
Existe uma proporção correta do concreto que muda para cada caso. Isso
ocorre porque, suas características para boa trabalhabilidade, durabilidade, etc. variam
de acordo com o lugar aplicado16.
Vale lembrar que de acordo com a quantidade de água/cimento aplicada à
pasta, ocorrem diferentes reações, podendo ter uma densidade mais mole ou mais
endurecida. Exemplo de pastas com diferentes relações entre a adição de
cimento/água16:
12
Fig. 8 – Diferentes reações de pastas misturadas com cimento/água
Retirado de 2
O pesquisador Treval Power estabeleceu um modelo físico para se
compreender melhor essa relação no concreto, que é:
Onde os elementos significam:
• fc: resistência à compressão numa certa idade, em MPa;
• k e n: constante que depende dos materiais utilizados;
• a/c: relação água/cimento ou água/aglomerantes, em massa;
• α: grau de hidratação do cimento em porcentagem17;
Dado esse modelo e as expressões, pode-se observar no quadro abaixo o
percentual das fases da pasta do cimento, assim como o aumento das fases que ajudam
no desempenho e uma baixa das que prejudicam17:
Tabela 4 – Percentual das fases da pasta do cimento
13
Retirado de 12
Porém, no próximo quadro pode-se notar que há influência da relação
água/cimento sobre as pastas totalmente hidratadas, o que significa que para se obter o
desempenho e a redução de poros, a relação água/cimento é necessária16:
Tabela 5 – Percentual de hidratação das pastas do cimento
Retirado de 13
A “Lei de Abrams” é o que se usar para definir resistência e durabilidade do
concreto, sendo a equação14:
14
Onde os elementos significam:
• fc: resistência à compressão numa certa idade, em MPa;
• A e B: constante que depende dos materiais utilizados e da idade;
• a/c: relação água/cimento ou água/aglomerantes, em massa17;
Nesses concretos, a escolha dos agregados pode ser o fator mais importante
para que sejam obtidas as especificações necessárias. Portanto, quando o concreto for
produzido com o mesmo cimento e agregados, e maior ser a relação água/cimento,
mais poderá ser consumido. Por outro lado, quanto menor ser a relação água/cimento,
maior será sua durabilidade e desempenho, porém, mais difícil será de se obter
concretos plásticos16.
Como a pasta é muito mais sensível do que o agregado, quando é umedecida,
consegue se expandir mais no processo de hidratação e secagem. Porém, como o
cimento ainda libera calor no processo de hidratação, pode-se ocorrer deformação no
concreto, problema que acontece por causa das propriedades da pasta, mais sensíveis
que do agregado15.
2.5 Princípios para Especificação e Proporcionamento de Concreto
Para que profissionais da área (engenheiros e arquitetos) ainda possam
intervir no processo de produção do concreto, é necessário que saibam os princípios de
especificações e características da durabilidade, relação água/cimento, etc16.
Podendo se deparar com especificações totalmente diferentes e
incompatíveis, como por exemplo, usar aditivos para deixar a pasta mais fluída,
mantendo abatimento igual. Mesmo não alterando a variação com os agregados,
existem exceções, como os concretos rolados14.
Quando isso acontece, o resultado tem uma proporção denominada em massa
TUM:
1 : adição : a : b: a/c: adt1%
15
Onde os elementos significam:
1: unidade de cimento, em massa, por exemplo 1kg;
adição: quantidade em massa de adição pozolânica tipo escória granulada e
moída de AF, metacaulim, sílica ativa, cinza de casca de arroz, etc.
a: quantidade em massa de agregado miúdo (areia) em relação à massa de
cimento;
b: quantidade em massa de agregado graúdo (brita) em relação à massa de
cimento;
a/c: relação entre água e cimento, ou entre água e aglomerantes, em massa;
adt1%: relação entre massa de aditivo e a massa de cimento, em percentual14;
2.6 Normalização
Existem várias normas com relação às estruturas de concreto, que são
consultadas por profissionais, são elas:
Norma NBR 6118 (ABNT, 2007): procedimentos básicos para estrutura de
concretos simples e especificações do mesmo18.
Norma NBR 9062(ABNT, 2006): Instituí especificados procedimentos para
criação de projetos, execução e controle de concreto pré-fabricado18.
Norma NBR 8953 (ABNT, 2009): classifica os concretos em grupos de
resistência à compreensão18.
Norma NBR 12654 (ABNT, 1992): procedimentos para o controle dos
materiais tecnológicos na produção do concreto18.
Norma NBR 12655 (ABNT, 2006): importante norma, pois estabelece
critérios para estocagem, recebimento e produção do concreto18.
Norma NBR 14931 (ABNT, 2004): estabelece importantes procedimentos
aos profissionais, tais como, elaboração de planos de concretagem, controle e
organização de documentos, etc18.
Norma NBR 7212 (ABNT, 1984): procedimentos na mistura, dosagem,
transporte, recebimento e qualidade do concreto18.
Norma NBR 15900 (ABNT, 2010): procedimento para adequar as águas de
amassamento no uso dos concretos estruturais18.
16
2.7 Consistência do Concreto Fresco
Possuindo duas fases no concreto, um delas é o concreto fresco, que seria a
fase em que é necessário que haja um tempo para que o concreto seja misturado,
transportado, lançado e adensado. A segunda fase, concreto endurecido, trata-se da
hidratação do cimento, com o resultado de seu endurecimento10.
Quando se trabalha com o concreto, existem diversos fatores que influenciam
seu desempenho, como a relação água/matérias secos, o tipo do cimento usado, forma
dos agregados, etc. além dos fatores externos, como suas características de forma,
como é transportado, e, principalmente sua consistência, que pode ser definida como
sua capacidade para se deformar sobre a massa13.
Há outra norma, a NBR NM 67 (ABNT, 1996), que determina a consistência
do concreto fresco através do abatimento. Em outros tipos de concretos mais especiais,
como os bombeados, dependem não só do abatimento, mas também da consistência,
teor de argamassa e o consumo do cimento13.
As Propriedades do Concreto Endurecido são:
Resistência à compreensão
A resistência à compreensão é definida como um valor de referência, e para
ser projetada estruturas de concreto armado, é preciso que ela seja avaliada ao longo
do processo de produção, sendo apresentado à seguir o quadro com os resultados de
resistência à compreensão com alguns cimentos11:
Tabela 6 – Resistência à compreensão dos tipos de cimento
Retirado de 13
17
A normalização brasileira ajuda a determinar as etapas corretas desse
processo:
Norma NBR NM 33(ABNT, 1994): é essa norma que estabelece o
procedimento para a coleta de amostras de concreto18.
Norma NBR 5738 (ABNT, 2007): estabelece procedimentos para a
moldagem e cura dos corpos-de-prova, tendo controlados a umidade do ar e a
temperatura18.
Norma NBR 5739 (ABNT, 2007): tratamentos que podem ser feitos no topo
dos corpos-de-prova, velocidade de carregamento entre outros procedimentos que
influenciam nos resultados finais18.
Para se obter a qualidade do concreto deve-se lembrar de que depende da
relação água/cimento, hidratação, das propriedades mecânicas, além dos
procedimentos externos, como, transporte, mistura lançamento, etc. Porém, além de
todos os procedimentos, a mudança de cimento também pode influenciar na
durabilidade do concreto, assim como na qualidade do mesmo18.
Observe no quadro abaixo a diferença da resistência do concreto em
diferentes tipos de cimento:
Tabela 7 – Resistência do concreto em vários tipos de cimento
18
Retirado de 14
Quando não é apresentada a idade das resistências, significa que elas têm uma
idade de 28 dias, que são resultados obtidos por meio de ensaios de laboratório, que
quando não disponíveis, podem ser apresentados os valores do próximo quadro17:
Tabela 8 – Idade de resistência
Retirado de 13
Quando quer se especificar no cálculo da resistência do concreto, o indicado
é:
a) Quando a verificação é feita em data j igual ou superior a 28 dias,
usar a expressão14:
19
Nesse caso, o controle de resistência à compressão do concreto deverá ser
feita aos 28 dias, confirmando o valor de fck obtido no processo, ou14:
b) Quando a verificação acontecer em data j inferior a 28 dias, utilizar
a expressão:
Onde os elementos são:
β1 é a relação fck,j/fck dada pela expressão:
Sendo s igual a:
0,38 para concreto de cimento CPIII e IV, ou 0,25 para concreto de
cimento CPI e II, ou 0,20 para concreto de cimento CPV. J é a idade efetiva do
concreto14.
2.8 Classes
De acordo com a NBR 6118 (ABNT. 2007), concretos estruturais devem
fazer parte d grupo I (C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45 e C50), sendo a resistência
mínima de 20Mpa para os concretos armados e de 25Mpa para concretos protendidos.
15Mpa para concretos magros10.
2.9 Massa Especifica
A massa específica dos concretos estruturais deve ser entre 2000 kg/m³ e
2800 kg/m³; a dos concretos simples 2400 kg/m³ e para os concretos
armados/protendidos 2500 kg/m³.15
20
2.10 Coeficiente de Dilatação Térmica
É determinado por α = 10-5/ºC. O coeficiente efetivo (maior nas pastas), é
1,2*10-5/ºC17.
2.11 Resistência à tração
Para conseguir a resistência à tração indireta e à tração na flexão, deve se
utilizar os métodos de ensaios apresentados NBR 7222 (ABNT, 1994) e na NBN NM
55 (ABNT. 1996)18.
A resistência à tração direta é considerada igual a 0,9fct, sp ou 0,7 fct,f ou,
quando não há ensaios para obter fct,sp e fct,f, é avaliada por meio de outras
expressões, como12:
fctm = 0,3 fck 2/3
fctk,inf = 0,7 fctm
fctk,sup = 1,3 fctm
Onde os elementos: fctm e fck são mostrados em MPa.
Sendo fckj ≥ 7MPa, estas expressões também podem ser usadas em idades
diferentes de 28 dias10.
2.12 Resistência no estado multiaxial de tensões
Foi desenvolvida uma expressão para se obter valores mais realistas e
também para se usar no caso do multiaxial. Quando o concreto está sujeito a tensões
(σ3 ≥ σ2 ≥ σ1), obtêm-se as tensões de compreensão negativas e positivas: σ1 ≥ - fctk
e σ3 ≥ fck + 4 σ110.
2.13 Módulo de elasticidade
21
Para se obter o módulo de elasticidade deve-se usar os ensaios da NBR 8522
(ABNT, 2008), porém quando não existirem tais ensaios, usa-se a expressão: Eci =
Ec,30%fc = Ec = 5600 fck 1/2 onde todos os elementos são dados em MPa11.
Com relação às idades, esse módulo tem um crescimento proporcional, sendo
até maior do que o de resistência à compreensão sendo a elasticidade inicial de idade j
≥ 7dias. Ele é usado também para fazer relações entre tensões e deformações de
trações11.
Além do modo inicial existe o secante, demonstrado pela expressão: Ecs =
0,85 Ec (expressos em MPa), usado em análises elásticas para determinar estados
limites e esforços solicitantes9.
A NBR 6118 (ABNT, 2007) usa o módulo Ec em vez do Ecs, pois de acordo
com ela deve-se avaliar a rigidez pelo fcm, as ações podem ser mais rígidas no
concreto, algo próprio do Ec. Por outro lado, existem controvérsias, como o resultado
da temperatura dos ensaios, dimensão dos agregados e corpos-de-prova, consistência
do concreto fresco, entre outras9.
Dificilmente é estabelecida uma expressão única para esse processo, tendo
possíveis outras expressões das variações do módulo inicial, como Ec = a1 . a2 .
5600 . fck ½
Onde se podem observar melhor as expressões no quadro:
Tabela 9 – Variações do módulo inicial
Retirado de 11
É importante observar que o módulo de elasticidade inicial depende de várias
coisas: qualidade do adensamento de concreto, agregados, etc. Porém, os resultados
obtidos por meio dessas expressões são imediatos, pois para idades mais longas são
considerados outros efeitos, tendo a saírem resultados diferentes.8
22
2.14 Coeficiente de Poisson e módulo de elasticidade transversal
Quando as tensões de compreensão são menores que 0,5 fc e as de tração são
menores que o fct, o coeficiente de Poisson é igual a 0,2 e seu módulo de elasticidade
transversal Gc é igual a 0,4 Ecs8.
2.15 Diagrama tensão-deformação de compressão do concreto
Quando as tensões de compreensão são menores que 0,5 fc é admitida uma
relação entre as tensões e deformações obtendo assim o valor secante Ecs. Para
analisar melhor o estado limite dessa relação, usa-se o diagrama tensão-deformação10:
Fig. 9 – diagramas tensão-deformação
Retirado de 9
2.16 Diagrama Tensão-Deformação de Tração do Concreto
No concreto não fissurado, usa-se o diagrama tensão-deformação:
23
Fig. 10 – diagramas tensão-deformação
2.17 Deformações do Concreto no Tempo
Não tem impedimento para a deformação do concreto, e quando isso acontece
no tempo to, a sua deformação total, no tempo t, vale7:
εc (t) = εc (to) + εcc (t) + εcs (t)
Onde os elementos significam:
• εc (to) = σc (to) / Ec (to): deformação imediata, por causa do carregamento
com Ec (to);
• εcc (t) = [σc (to) / Ec28] ϕ (t, to): deformação por fluência, no intervalo de
tempo (t, to) com Ec28 que é calculado na mesma expressão como j = 28 dias.
• εcs (t): deformação por retração, no intervalo de tempo (t, to)7.
2.18 Fluência do concreto
A fluência do concreto é quando ocorre um aumento de sua
deformação/contração. Isso acontece porque, antes dessa deformação, acontece a
inicial, causada devido à retração hidráulica e a contração nas cargas de longa
duração4. 24
Na fluência do concreto são envolvidas: a fluência básica (ocorre quando não
existem mudanças no UR da temperatura e do ambiente) e a fluência de secagem
(ocorre quando é reduzido o UR do ambiente)4.
Quando ocorre a deformação da fluência do concreto, ela possui duas partes,
sendo uma rápida e a outra lenta. A rápida (cca) é irreversível e acontece nas primeiras
24h, a lenta (ccd) possuí ainda outras duas partes, sendo elas a deformação lenta
reversível e a irreversível, que podem ser representadas pelas expressões3:
εcc = εcca + εccf + εccd
εc,total = εc + εcc = εc (1 + ϕ)
ϕ = ϕa + ϕf + ϕd
Onde os elementos significam:
• ϕa: coeficiente da fluência rápida;
• ϕf: coeficiente da deformação lenta irreversível;
• ϕd: coeficiente da deformação lenta reversível;
2.19 Retração do concreto
É quando ocorre uma redução no volume do concreto, devido ao tempo. Ela
acontece por causa de alterações físicas e químicas, além da perda da água da massa
do cimento5.
No concreto fresco essa perda acontece tanto por causa de evaporação como
pela absorção pelos agregados, ocorrendo assim a retração plástica. No entanto, pode
se controlar essa perda, por procedimentos de adensamento, cura, etc5.
No concreto endurecido a perda acontece principalmente por três
mecanismos:
Retração de secagem ou hidráulica: Evaporação da água que gera tensões nos
poros da pasta onde ainda tem água5.
Retração por hidratação do cimento/química/autógena: O volume total dos
produtos hidratados é menor do que a soma do volume de cimento e água16.
25
Retração por carbonatação: Ocorre por causa da reação do CO2 com os
produtos hidratados no cimento16.
É importante estudar as retrações do concreto, pois elas induzem às tensões, o
que acaba gerando fissuras, que prejudicam não só a aparência do material, mas
provocam deformações, o que pode reduzir a durabilidade do concreto16.
O que ajuda a diminuir esse efeito sobre o concreto é:
Agregados: Influenciam a retração e diminuem as deformações;
Adições e Aditivos: escória granulada, pozolanas, redutores de água,
aumentam o volume dos poros dos produtos na hidratação do cimento16.
Água por M³: Para reduzir os riscos de evaporação, é indicado que o concreto
tenha no máximo 175 litros de água de concreto fresco16.
Relação água/cimento: diminuí a resistência do concreto, assim também no
módulo de elasticidade16.
Tempo e Umidade: a deformação acontece com o tempo, e dependendo do
fluxo de umidade presentes na superfície externa do concreto, pode tornar esse
processo mais lento16.
Geometria do elemento de concreto: quando o caminho para a água chegar à
superfície do concreto é muito longo, a taxa de perda de água é menor17.
2.20 Idade fictícia do concreto
Em outros casos, quando não há a cura a vapor, é considerada a idade fictícia:
Onde os elementos significam:
• t: idade fictícia em dias;
• α: coeficiente dependente da velocidade do endurecimento do cimento;
• Ti: temperatura média diária do ambiente (ºC);
• Δtef,i: período em dias, em que a temperatura média diária do ambiente, Ti,
é constante14.
26
Podem-se observar os valores em função da velocidade do endurecimento do
cimento no quadro:
Tabela 10 – Valores da velocidade de endurecimento do cimento
Retirado de 5
2.21 Deformação total do concreto
A deformação total do concreto pode ser calculada pela expressão:
Em que os termos representam a deformação integral, assim como a variação
de tensões. Essa equação pode ser substituída por essa14:
Em que:
•Δσc (t, to): variação total da tensão no concreto, no intervalo (t, to);
•α: coeficiente que tem valor variável conforme o caso;
27
2.22 Fluência e retração do concreto
Os valores do coeficiente da fluência e da deformação específica de retração
de concreto podem ser obtidos pelo próximo quadro13:
Tabela 11 – Valores do coeficiente da fluência e deformação de retração do
concreto
Retirado de 5
Ele nos fornece os resultados com relação em função da umidade ambiente e
da espessura, εcs(t∞,to), sendo esses valores relativos da temperatura do concreto de
10°C até 40°C12.
Os resultados (valores) são válidos para concretos plásticos e cimentos
Portland comuns, como CP I, CP II e CP V12.
28
2.23 Processo Produtivo do Cimento Portland
A fabricação do cimento é de acordo com as especificações da ABNT –
Associação Brasileira de Normas Técnicas. O cimento depende, principalmente, para
sua fabricação, dos seguintes materiais: calcário, argila, minério de ferro e gesso.
Durante o processo de fabricação, os materiais são analisados por diversas vezes, de
forma a alcançar a composição química desejada15.
Fig. 11 – Fluxograma da fabricação do cimento
Retirado de 3
Extração: Calcário e argila:
29
Para se fabricar o cimento é necessária a extração de calcário (extraído de
jazidas subterrâneas ou mesmo com exposição ao céu aberto) e argila. É importante
lembrar que na hora da extração usam-se explosivos para as rochas se despedaçarem15.
Fig. 12 – Extração dos materiais (calcário e argila)
Retirado de 4
Britagem:
Na próxima fase, o calcário é transportado até as instalações de britagem,
onde suas impurezas são eliminadas e seus pedaços são ainda mais reduzidos para
poderem passar pelo processo, diferente da argila, que por ser mole não passa neste
processo15.
30
Fig. 13 – Instalações de britagem
Retirado de 4
Depósito:
Logo após a britagem o calcário e a argila são armazenados e expostos
separadamente a vários ensaios e assim são misturados para se tornarem
homogêneos15.
Dosagem:
Esses dois materiais são triturados no moinho cru com uma dosagem feita
com base em módulos químicos nas características do calcário e da argila, se
formando assim uma espécie de “farinha crua”15.
Moinho de cru:
Essa farinha passa por um rolo/barras onde as matérias primas são misturadas
e pulverizadas, formando assim partículas15.
Fig. 14 - Moinho cru
Retirado de 4
Silos de Homogeneização:
Para que haja a homogeneização entre a farinha e os demais compostos
formados no clínquer, ela passa por enormes silos verticais e todos os materiais são
combinados14.
31
Fig. 15 – Silos de homogeneização
Retirado de 6
Forno:
Após passar pelos silos essa farinha vai para um forno, passando antes pelo
pré-aquecimento, equipamento para aproveitar gases e promover o aquecimento do
material, formando bolotas escuras em uma mistura de 1450° C15.
Fig. 16 – Forno onde ocorre o pré-aquecimento
Retirado de 8
Resfriador:
Com a temperatura diminuída, a clinquerização pode se completar e assim
ocorrem diversas reações químicas que ajudam a influenciar nos próximos resultados:
calor de hidratação, estabilidade dos compostos, etc15.
Depósito de clínquer:
A matéria resultante do resfriador fica armazenada nos silos, até a próxima
etapa.32
Fig. 17 – Depósito para armazenação da matéria
Retirado de 8
Adições:
Assim, a principal matéria prima do cimento é misturada com várias adições,
antes separadas, como adições de gesso, escória de alto forno, pozolana, formando
assim diversos tipos de cimento Portland15.
Moinho de cimento:
Ao passar por todas essas etapas, o clínquer junto com todas essas adições,
vai para a moagem final, onde se forma o cimento que conhecemos14.
Silos de Cimento:
Esse cimento é transportado para os silos de cimento, onde fica armazenado e
exposto a novos ensaios para verificar sua qualidade e assim ser enviado para outras
empresas13.
33
Fig. 18 – Silos de cimento
Retirado de 9
3. Resultados e Discussões
Muito se discute a respeito do cimento Portland, pois devido a seus vários
tipos há a divergência de opiniões quanto a limitação de suas características,
principalmente quanto ao cimento de alta resistência. Como demonstrado nas tabelas
há vários tipos de cimento, cada qual com suas propriedades e utilizados para um
determinado fim17.
34
35
Tabelas 12, 13 e 14 – Diversos tipos de cimento Portland e suas propriedades
Retirado de 9
Dependendo da finura, tempo de pega, resistência e outras propriedades o
Portland é destinado a construções mais leves, a barragens, estrada, entre outros,
devido a suas diversas aplicações16.
36
4. Considerações Finais
Considera-se então o cimento Portland como o segundo material mais
utilizado do mundo, ficando atrás apenas da água, o bem de consumo humano maior
na face da Terra. Sendo essencial para as construções dos mais diversos tipos, o
cimento conquistou seu espaço desde a antiguidade e pode-se dizer que desde então o
homem vem fazendo uso das mais diversas maneiras, seja em construções de grande
e/ou pequeno porte10.
Fig. 19 – cimento em pó
Retirado de 8
37
5. Impacto e agravo a saúde humana
O processo produtivo do cimento tem causado impactos tanto ambientais
como sociais. Ocorriam impactos relacionado as pessoas de comunidades vizinhas as
fabricas por conta de seus danos ambientais os quais relacionados à saúde humana,
tais como: contaminação do ar, na água ou no solo19.
Atualmente as fabricas responsáveis pela produção do cimento tem sido de
maior numero, tendo assim uma maior responsabilidade socioambiental. Porém ainda
há casos de impacto as proximidades de algumas fabricas, e este setor tem sido mais
visado por imitir grande quantidade de poluentes agravadores do efeito estufa19.
A indústria do cimento, é responsável por aproximados 3% das emissões
mundiais de gases de efeito estufa e por aproximados 5% das emissões de CO219.
A indústria do cimento tem como emissão de gases poluente 50% apenas em
seu processo produtivo, cerca de 5% no transporte, cerca de 5% no consumo de
energia elétrica e 40% no processo de clinquerização19.
Os impactos gerados pelo processo produtivo pode ocorrer em todas as suas
etapas, desde a extração ao processo de expedição19.
38
As plantas de fabricação entre as maiores fontes de emissão de poluentes
atmosféricos perigosos, dos quais se destacam dioxinas e metais tóxicos, como
mercúrio, chumbo, cádmio, arsênio, antimônio e cromo; produtos de combustão
incompleta e os ácidos halogêneos. Pelo fato dos metais pesados terem propriedades
físico-químicas propícios a serem emitidos na forma de particulados ou na forma de
vapor, por suas propriedades volateis19.
Para um melhor controle de da poluição, foram estabelecidos padrões no
quesito de emissão de materiais particulados, metais pesados, cloretos, monóxidos de
carbono e dioxinas, pela Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente
(Conama) n°3/90. Sendo os artigos19:
Art. 1º - São padrões de qualidade do ar as concentrações de poluentes
atmosféricos que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde, a segurança e o bem-estar da
população, bem como ocasionar danos à flora e à fauna, aos materiais e ao meio
ambiente em gera19.
Art. 1º - São padrões de qualidade do ar as concentrações de poluentes
atmosféricos que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde, a segurança e o bem-estar da
população, bem como ocasionar danos à flora e à fauna, aos materiais e ao meio
ambiente em gera19.
Parágrafo Único - Entende-se como poluente atmosférico qualquer forma de
matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou
características em desacordo com os níveis estabelecidos, e que tornem ou possam
tornar o ar19:
I - impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;
II - inconveniente ao bem-estar público;
III - danoso aos materiais, à fauna e flora.
IV - prejudicial à segurança. ao uso e gozo da propriedade e às atividades
normais da comunidade.
Art. 2º - Para os efeitos desta Resolução ficam estabelecidos os seguintes
conceitos:
I - Padrões Primários de Qualidade do Ar são as concentrações de poluentes
que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população.
II - Padrões Secundários de Qualidade do Ar são as concentrações de
poluentes abaixo das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem-estar da
39
população, assim como o mínimo dano à fauna, à flora, aos materiais e ao meio
ambiente em geral19.
Parágrafo Único - Os padrões de qualidade do ar serão o objetivo a ser
atingido mediante à estratégia de controle fixada pelos padrões de emissão e deverão
orientar a elaboração de Planos Regionais de Controle de Poluição do Ar19.
Art. 3º - Ficam estabelecidos os seguintes Padrões de Qualidade do Ar:
I - Partículas Totais em Suspensão
a) Padrão Primário
1 - concentração média geométrica anual de 80 (oitenta) microgramas por
metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de 240 (duzentos e
quarenta) microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida mais de
uma vez por ano19.
b) Padrão Secundário
1 - concentração média geométrica anual de 60 (sessenta) micro gramas por
metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de 150 (cento e
cinquenta) microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida mais de
uma vez por ano.
II - Fumaça
a) Padrão Primário
1 -concentração média aritmética anual de 60 (sessenta) microgramas por
metro cúbico de ar.
2 -concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de 150 (cento e cinquenta)
microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida mais de uma vez por
ano.
b) Padrão Secundário
1 - concentração média aritmética anual de 40 (quarenta) microgramas por
metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de 100 (cem)
microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida uma de urna vez por
ano.
III - Partículas Inaláveis
40
a) Padrão Primário e Secundário
1- concentração média aritmética anual de 50 (cinquenta) microgramas por
metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de 150 (cento e
cinquenta) microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida mais de
uma vez por ano.
IV - Dióxido de Enxofre
a) Padrão Primário
1- concentração média aritmética anual de 80 (oitenta) microgramas por
metro cúbico de ar.
2- concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de 365 (trezentos e
sessenta e cinco) microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida mas
de uma vez por ano.
b) Padrão Secundário
1 - concentração média aritmética anual de 40 (quarenta) microgramas por
metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 24 (vinte e quatro) horas de,100 (cem)
microgramas por metro cúbico de ar, que não deve ser excedida mas de urna vez por
ano.
V-Monóxido de carbono
a) Padrão Primário e Secundário
1- concentração médio de 8 (oito) horas de 10.000 (dez mil) microgramas por
metro cúbico de ar (9 ppm), que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.
2 - concentração média de 1 (urna) hora de 40.000 (quarenta mil)
microgramas por metro cúbico de ar (35 ppm), que não deve ser excedida mais de uma
vez por ano.
VI-Ozônio
a) Padrão Primário e Secundário
1 - concentração média de 1 (uma) hora de 160 (cento e sessenta)
microgramas por metro cúbico do ar, que não deve ser excedida mais de uma vez por
ano.
VII - Dióxido de Nitrogênio
a) Padrão Primário
41
1 - concentração média aritmética anual de 100 (cem) microgramas
por metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 1 (uma) hora de 320 (trezentos e vinte)
microgramas por metro cúbico de ar.
b) Padrão Secundário
1- concentração média aritmética anual de 100 (cem) microgramas
por metro cúbico de ar.
2 - concentração média de 1 (uma) hora de 190 (cento e noventa)
microgramas por metro cúbico de ar.
Art. 3º - Ficam estabelecidos os seguintes métodos de amostragem e análise
dos poluentes atmosféricos a serem definidos nas respectivas Instruções Normativas:
a) Partículas Totais em Suspensão - Método de Amostrador de Grandes
Volumes ou Método Equivalente.
b) Fumaça - Método da Refletância ou Método Equivalente.
c) Partículas Inaláveis - Método de Separação Inercial/Filtração ou Método
Equivalente.
d) Dióxido de Enxofre - Método de Pararonasilina ou Método Equivalente.
e) Monóxido de Carbono - Método do Infra-Vermelho não Dispersivo ou
Método Equivalente.
f) Ozônio - Método da Quimioluminescência ou Método Equivalente.
g) Dióxido de Nitrogênio - Método da Quimioluminescência ou Método
Equivalente.
§ 1º - Constitui-se Método de Referência, os métodos aprovados pelo
Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - INMETRO e
na ausência deles os recomendados pelo IBAMA como os mais adequados e que deva
ser utilizado preferencialmente.
§ 2º - Poderão ser adotados métodos equivalentes aos métodos de referência,
desde que aprovados pelo IBAMA.
§ 3º - Ficam definidas como condições de referência a temperatura de 25ºC e
a pressão de 760 milímetros de coluna de mercúrio (1.013,2 milibares).
Art. 4º - O monitoramento da qualidade do ar é atribuição dos Estados.
Art. 5º - Ficam estabelecidos os Níveis de Qualidade do Ar para elaboração
do Plano de Emergência para Episódios Críticos de Poluição do Ar, visando
42
providências dos governos de Estado e dos Municípios, assim como de entidades
privadas e comunidade geral, com o objetivo de prevenir grave e iminente risco à
saúde à saúde da população.
§ lº - Considera-se Episódio Crítico de Poluição do Ar a presença de altas
concentrações de poluentes na atmosfera em curto período de tempo, resultante da
ocorrência de condições meteorológicas desfavoráveis à dispersão dos mesmos.
§ 2º - Ficam estabelecidos os Níveis de Atenção, Alerta e Emergência, para a
execução do Plano.
§ 3º - Na definição de qualquer dos níveis enumerados poderão ser
consideradas concentrações de dióxido de enxofre, partículas totais em suspensão,
produto entre partículas totais em suspensão e dióxido de enxofre, monóxido de
carbono, ozônio, partículas inaláveis, fumaça, dióxido de nitrogênio, bem como a
previsão meteorológica e os fatos e fatores intervenientes previstos e esperados.
§ 4º - As providências a serem tomadas a partir da ocorrência dos Níveis de
Atenção e de Alerta tem por objetivo evitar o atingimento do Nível de Emergência.
§ 5º - O Nível de Atenção será declarado quando, prevendo-se a manutenção
das emissões, bem como condições meteorológicas desfavoráveis à dispersão dos
poluentes nas 24 (vinte e quatro) horas subsequentes, for atingida urna ou mais das
condições a seguir enumeradas:
Concentração de dióxido de enxofre (SO2), média de 24 (vinte e quatro)
horas, de 800 (oitocentos) microgramas por metro cúbico;
Concentração de partículas totais em suspensão, média de 24 (vinte e quatro)
horas, de 375 (trezentos e setenta e cinco) microgramas por metro cúbico;
Produto, igual a 65x103, entre a concentração de dióxido de enxofre (SO2) e
a concentração de partículas totais em suspensão - ambas em microgramas por metro
cúbico, média de 24 (vinte e quatro) horas;
Concentração de monóxido de carbono (CO), média de 08 (oito) horas, de
17.000 (dezessete mil) microgramas por metro cúbico (15 ppm);
Concentração de ozônio, média de 1 (uma) hora. de 400 (quatrocentos)
microgramas por metro cúbico;
Concentração de partículas inaláveis, média de 24 (vinte e quatro) horas, de
250 (duzentos e cinquenta) microgramas por metro cúbico;
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Concentração de fumaça, média de 24 (vinte e quatro) horas, de 250
(duzentos e cinquenta) microgramas por metro cúbico.
Concentração de dióxido de nitrogênio (NO2), média de 1 (uma) hora, de
1130 (hum mil cento e trinta) microgramas por metro cúbico.
§ 6º - O Nível de Alerta será declarado quando, prevendo-se a manutenção
das emissões, bem como condições meteorológicas desfavoráveis à dispersão de
poluentes nas 24 (vinte e quatro) horas subsequentes, for atingida uma ou mais das
condições a seguir enumeradas:
Concentração de dióxido de enxofre (SO2), média de 24 (vinte e quatro)
horas, 1.600 (hum mil e seiscentos) microgramas por metro cúbico;
Concentração de partículas totais em suspensão, média de 24 (vinte e quatro)
horas, de 625 (seiscentos e vinte e cinco) microgramas por metro cúbico;
Produto, igual a 261 x 103, entre a concentração de dióxido de enxofre (SO2)
e a concentração de partículas totais em suspensão - ambas em microgramas por metro
cúbico, média de 24 (vinte e quatro) horas;
Concentração de monóxido de carbono (CO), média de 8 (oito) horas, de
34.000 (trinta e quatro mil) microgramas por metro cúbico (30 ppm);
Concentração de ozônio, média de 1 (uma) hora. de 800 (oitocentos)
microgramas por metro cúbico;
Concentração de partículas inaláveis, média de 24 (vinte e quatro) horas, de
420 (quatrocentos e vinte) microgramas por metro cúbico.
Concentração de fumaça. Média de 24 (vinte e quatro) horas, de 420
(quatrocentos e vinte) microgramas por metro cúbico.
Concentração de dióxido de nitrogênio (NO2), média de 1(urna) hora de
2.260 (dois mil, duzentos e sessenta) microgramas por metro cúbico:
§ 7º - O nível de Emergência será declarado quando prevendo-se a
manutenção das emissões, bem como condições meteorológicas desfavoráveis à
dispersão dos poluentes nas 24 (vinte e quatro) horas subsequentes, for atingida uma
ou mais das condições a seguir enumeradas:
Concentração de dióxido de enxofre (SO2 ); média de 24 (vinte e quatro)
horas, de 2.100 (dois mil e cem) microgramas por metro cúbico;
Concentração de partículas totais em suspensão, média de 24 (vinte e quatro)
horas, de 875 (oitocentos e setenta e cinco) microgramas por metro cúbico;
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Produto, igual a 393 x 103, entre a concentração de dióxido de enxofre (SO2)
e a concentração de partículas totais em suspensão - ambas em microgramas por metro
cúbico, média de 24 (vinte e quatro) horas;
d) concentração de monóxido de carbono (CO), média de 8 (oito) horas, de
46.000 (quarenta e seis mil) microgramas por metro cúbico (40 ppm);
Concentração de ozônio, média de 1 (uma) hora de 1.000 (hum mil)
microgramas por metro cúbico;
Concentração de partículas inaláveis, média de 24 (vinte e quatro) horas, de
500 (quinhentos) microgramas por metro cúbico;
Concentração de fumaça, média de 24 (vinte e quatro) horas, de 500
(quinhentos) microgramas por metro cúbico;
Concentração de dióxido de nitrogênio (NO2), média de 1 (uma) hora de
3.000 (três mil) microgramas por metro cúbico.
§ 8º - Cabe aos Estados a competência para indicar as autoridades
responsáveis pela declaração dos diversos níveis, devendo as declarações efetuar-se
por qualquer dos meios usuais de comunicação de massa.
§ 9º - Durante a permanência dos níveis acima referidos, as fontes de
poluição do ar ficarão, na área atingida sujeitas às restrições previamente estabelecidas
pelo órgão de controle ambiental.
Art. 6º - Outros Padrões de Qualidade do Ar para poluentes, além dos aqui
previstos, poderão ser estabelecidos pelo CONAMA, se isto vier a ser julgado
necessário.
Art. 7º - Enquanto cada Estado não deferir as áreas de Classe I, II e III
mencionadas no item 2, subitem 2.3, da Resolução/CONAMA nº 005/89, serão
adotados os padrões primários de qualidade do ar estabelecidos nesta Resolução.
Art. 8º - Esta Resolução entra em vigor na data de sua publicação, revogadas
as disposições em contrário.
6. Conclusão
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Ao decorrer da elaboração deste trabalho foi possível observar e aprender
muita coisa a respeito do cimento Portland, tanto do ponto de vista da engenharia,
como da forma pessoal. Sendo um dos materiais mais presentes no mundo todo, pode-
se destacar sua versatilidade em relação às características que possui e ao que pode ser
utilizado.
Acaba tendo a facilidade em ser moldado, possui alta resistência a cargas e ao
fogo, alta durabilidade e trabalhabilidade, sendo insubstituível em obras civis,
podendo ser empregado tanto em barragens, estradas, casas, como até mesmo na arte.
Do ponto de vista químico é um dos materiais mais ativos, pois é o
responsável pela transformação da mistura dos componentes tais como a argila, o
calcário, entre outros, é que da a liga pode-se dizer.
Por ser composto de clínquer e adições é de extrema importância o
conhecimento de seu uso, pois são as variações dessas adições que diferenciam um
tipo de cimento do outro.
No caso da engenharia química, o foco não cai tanto na questão da utilização
do cimento, mas sim em seu processo produtivo e nas transformações que ocorrem no
mesmo. Focando nas operações unitárias durante o processo é possível notar a extrema
importância de uma reação química balanceada corretamente, quantidades de produto
adequadas, temperatura em que ocorrem as etapas do processo, pois cada detalhe
acaba sendo fundamental para a boa qualidade do produto final.
Enfim, não apenas para a construção civil o cimento tem sua importância,
mas sim na parte química, ambiental, e as etapas de seu processo tendem cada vez
mais a visar rapidez, lucro para as empresas , além de sua qualidade e versatilidade.
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7. Referências Bibliográficas
1 – LIMA André Barbosa de, O processo produtivo do cimento Portland.
Artigo publicado para CEERMIN – curso de especialização em engenharia de recursos
miknerais. Páginas 8-29 publicado em 2011, disponível em
http://www.ceermin.demin.ufmg.br/monografias/34.PDF, acesso em 10 jul. 2014.
2 – BATTAGIN Arnaldo Forti,Uma breve história do cimento portland.
Disponível em http://www.abcp.org.br/conteudo/basico-sobre-cimento/historia/uma-
breve-historia-do-cimento-portland, acesso em 15 jul. 2014
3 - TAYLOR Harold F. W. , Cement Chemistry – Academic Press London
1990.
4-ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Guia básico
de utilização do cimento portland. 7.ed. São Paulo: ABCP, 2002.
5-COSTA, J. Cimento Portland – Materiais de Construção I.
6-RIBEIRO, J. C. Materiais de construção: Cimento. Universidade Federal do
Pará – UFPA. Belém, 2010.
7-SINDICATO NACIONAL DA INDÚSTRIA DO CIMENTO –. SNIC 50
anos: História do cimento no Brasil. Rio de janeiro: SNIC, 2003.
8 -ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de concreto –Procedimento, NBR 6118. Rio de Janeiro, ABNT, 2003, 221p.
9 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa e concreto -Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos,NBR 7222. Rio de Janeiro, ABNT, 1994.
10 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Barras e fios de aço destinados armaduras para concreto armado, NBR 7480. Rio de Janeiro, ABNT, 1996, 7p.
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11 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto - Determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação e da curva tensão-deformação, NBR 8522.Rio de Janeiro, ABNT, 2003.
12 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Ações e segurança nas estruturas –Procedimento, NBR 8681. Rio de Janeiro, ABNT, 2003.
13 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto para fins estruturais –Classificação por grupos de resistência, NBR 8953. Rio de Janeiro, ABNT, 1992, 2p.
14 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto - Determinação da resistência à tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos, NBR 12.142. Rio de Janeiro,ABNT, 1991.
15 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Preparo, controle e recebimento – Procedimento. NBR 12655. Rio de Janeiro, ABNT, 1996, 19p.
16 - PFEIL, W. Concreto armado, v. 1, 2 e 3, 5a ed., Rio de Janeiro, Ed. Livros Técnicos e Científicos,1989.
17 - ARAÚJO, J.M. Curso de concreto armado. V. 1,2,3,4, Rio Grande/RS, 2a. ed., Ed. Dunas, 2004.
18 - CARVALHO, R.C. ; FIGUEIREDO FILHO, J.R. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado – Segundo a NBR 6118:2003. São Carlos, EdUFSCar, 2a. Ed., 2004, 374p.
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