Cimentos: Tipos, Ensaios e Aplicações

1. Marque V para VERDADEIRO e F para FALSO nas afirmações abaixo. Justifique apenas as alternativas falsas.

A. (V) A finura dos cimentos está relacionada diretamente à sua velocidade de hidratação. (0,3)

B. (F) Um cimento de pega normal tem início de pega em até 30 minutos, enquanto os cimentos de pega rápida têm início de pega inferior a 30 minutos. (0,3)

C. (V) Os cimentos Portland de alto-forno são designados por CP-III. (0,3)

D. (F) Os cimentos Portland de alta resistência inicial são designados por CPV-ARI. Esses cimentos não são recomendados para estruturas de grande volume, pois apresentam alto calor de hidratação. (0,3)

E. (V) O cimento aluminoso pode ser utilizado para preparo de argamassa de assentamento de tijolos refratários. (0,3)

F. (V) O tempo de início de pega é controlado pela quantidade e reatividade do sulfato de cálcio presente. Grandes quantidades de gipsita podem não só retardar a pega, mas provocar reações expansivas no cimento após o processo de endurecimento pela formação de etringita secundária (trisulfoaluminato de cálcio). (0,3)

G. (F) Determinados componentes do cimento, como o C₂S, possuem calor de hidratação menor que outros, e cimentos com grandes proporções desse componente tendem a desprender menos calor em seus processos de hidratação. (0,3)

H. (F) O cimento e a cal são aglomerantes quimicamente ativos, não inertes. (0,3)

I. (V) O produto resultante da calcinação é formado predominantemente por óxido de cálcio (CaO). Para ser utilizada como aglomerante, a cal precisa ser transformada em hidróxido com a adição de água. (0,3)

J. (F) O CP-IV não é muito utilizado em laboratório por apresentar adições em sua composição. Ele é composto de clínquer, gesso e pozolana. (0,3)

2. No Brasil, quase a totalidade dos cimentos comercialmente disponíveis possuem um ou mais tipos de adição. Isso se explica principalmente pela redução de custo do cimento e por questões ambientais, pois a maioria destas adições são subprodutos industriais. É importante enfatizar que a fabricação de cimento Portland é ecologicamente agressiva, pois a produção de uma tonelada de cimento resulta na emissão de cerca de uma tonelada de dióxido de carbono para a atmosfera. Com relação aos principais tipos de adições empregadas nos cimentos brasileiros, complete:

• As pozolanas são materiais silicosos ou silico-aluminosos que reagem com o hidróxido de cálcio (0,3) para formar C-S-H (0,3), composto hidratado que confere ao cimento endurecido resistência mecânica.
• A escória de alto-forno é um resíduo da produção do aço (0,3).
• O fíler é um material finamente moído, com aproximadamente a mesma finura do cimento Portland. Devido às suas propriedades físicas, ele tem um efeito benéfico sobre as propriedades do concreto, tais como trabalhabilidade (0,3) e redução de vazios/permeabilidade (0,3).

3. Considerando que a cal é um aglomerante aéreo resultante da calcinação de rochas calcárias, identifique qual alternativa representa a reação química da extinção da cal e qual representa a reação química de endurecimento da mesma. (0,4)

A) CaCO₃ + Calor → CaO + CO₂ (Calcinação das rochas)

B) CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + Calor (Extinção da cal)

C) CaCO₃ + H₂O → Ca(OH)₂ + CO₂

D) CaO + CO₂ → CaCO₃ + Calor

E) Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O (Endurecimento da cal)

4. Com relação aos sulfatos (SO₄^2-), a NBR 7211:2005 limita o teor, determinado pela NBR 9917, em 0,1% em relação à massa do agregado miúdo. Por que há limitação do teor de sulfatos em agregados para argamassas e concretos? (0,5)

A limitação existe devido à possibilidade de formação secundária de etringita, que pode causar expansão e fissuração no concreto.

5. Você foi escolhido para decidir qual cimento comprar para sua empresa. Considerando a resistência à água depois de endurecido, qual dos dois cimentos abaixo você escolheria e por quê? (0,5)

R = (SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃) / CaO

[A questão está incompleta, faltando os dois cimentos para comparação. Responda considerando as informações disponíveis.]

A escolha do cimento depende da relação R. Valores mais baixos de R indicam maior resistência à água.

6. Foi moldado um corpo de prova de uma argamassa de cimento CP IV e areia no traço 1:5, relação a/c de 0,65 e aditivo plastificante na proporção de 0,5% em relação à massa de cimento. O molde utilizado foi o cilíndrico de diâmetro igual a 5 cm e 10 cm de altura. Após o ensaio, o corpo de prova foi colocado em tanque de água com cal. Após 7 dias, o mesmo foi submetido ao ensaio de resistência à compressão. Chegou-se à marca de 15 kN no momento de seu rompimento.

a) Qual foi a resistência à compressão alcançada pelo corpo de prova ensaiado em MPa? (1 Pa = 1 N/m²) (0,5)

R = F/A = 7,64 MPa

b) O que poderia ter sido feito caso quiséssemos ter obtido uma resistência maior nessa mesma idade? Citar 2 medidas. (0,5)

• Utilizar cimento CP V-ARI.
• Reduzir a relação água/cimento.

Explique resumidamente o processo de fabricação do cimento. (Matérias primas, etapas de fabricação, possíveis adições empregadas...). (2,0)

O processo de fabricação do cimento envolve a mistura de calcário e argila, que são aquecidos a altas temperaturas (1400-1500°C) em um forno rotativo para formar clínquer. O clínquer é resfriado e moído com gesso e outras adições, como pozolanas, fíler e escória de alto-forno. O produto final é o cimento Portland.

7. Com relação aos ensaios de cimento e argamassas:

O permeabilímetro de Blaine mede a finura do cimento com base no tempo de passagem de ar através de uma amostra. Quanto menor (0,2) o tempo de passagem do ar, mais fino é o cimento.

O aparelho de Vicat mede o tempo de pega (0,2) do cimento.

O funil de Büchner mede a retenção de água (0,2) das argamassas.

8. Você foi contratado para dosar o concreto para uma grande fundação de um arranha-céu no centro de São Paulo. Que tipo de cimento você utilizaria e por quê? Justificar a escolha. (1,0)

Utilizaria o CP III (cimento Portland de alto-forno), pois ele apresenta menor calor de hidratação, o que é importante em grandes volumes de concreto para evitar fissuração devido ao excesso de calor gerado durante a hidratação.