TCC Original.docx CIMENTO

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 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



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


• 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


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)


• 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


• 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:


• 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

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


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


1 -concentração média aritmética anual de 60 (sessenta) microgramas por


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.


1 - concentração média aritmética anual de 40 (quarenta) microgramas por


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


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


1- concentração média aritmética anual de 80 (oitenta) microgramas por


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.


1 - concentração média aritmética anual de 40 (quarenta) microgramas por


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


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


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


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.


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;

43

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;


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


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)



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;


horas, de 875 (oitocentos e setenta e cinco) microgramas por metro cúbico;

44

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


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)



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.

46

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.

47

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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