CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO PROFESSOR: RAMON OSMAINSCHI
AULA 04
CIMENTO DEFINIÇÃO: CIMENTO PORTLAND É A DENOMINAÇÃO CONVENCIONADA MUNDIALMENTE PARA O MATERIAL USUALMENTE CONHECIDO NA CONSTRUÇÃO CIVIL COMO CIMENTO. O CIMENTO PORTLAND É UM PÓ FINO COM PROPRIEDADES AGLOMERANTES, AGLUTINANTES OU LIGANTES, QUE ENDURECE SOB AÇÃO DA ÁGUA. DEPOIS DE ENDURECIDO, MESMO QUE SEJA NOVAMENTE SUBMETIDO À AÇÃO DA ÁGUA, O CIMENTO PORTLAND NÃO SE DECOMPÕE MAIS (ABCP, 2002).
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A PALAVRA CIMENTO É ORIGINADA 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 ÁGUA (SNIC1, 2003).
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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 MUNDO (SNIC, 2003).
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O CIMENTO É, SEM DÚVIDA, O MAIS IMPORTANTE DOS AGLOMERANTES, QUE ENDURECE SOB A AÇÃO DA ÁGUA, SENDO, PORTANTO, UM AGLOMERANTE HIDRÁULICO.
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SEGUNDO A ASTM, O CIMENTO PORTLAND É UM AGLOMERANTE HIDRÁULICO PRODUZIDO PELA MOAGEM DO CLÍNQUER, QUE CONSISTE ESSENCIALMENTE DE SILICATOS DE CÁLCIO HIDRÁULICOS, USUALMENTE COM UMA OU MAIS FORMAS DE SULFATO DE CÁLCIO COMO UM PRODUTO DE ADIÇÃO.
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OS CLÍNQUERES SÃO NÓDULOS DE 5 A 25mm DE DIÂMETRO DE UM MATERIAL SINTERIZADO, PRODUZIDO QUANDO UMA MISTURA DE MATÉRIAS PRIMAS (FARINHA) DE COMPOSIÇÃO PRÉ-DETERMINADA É AQUECIDA A ALTAS TEMPERATURAS.
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FABRICAÇÃO DO CIMENTO
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COMO OS SILICATOS DE CÁLCIO SÃO OS PRINCIPAIS CONSTITUINTES DO CIMENTO PORTLAND, AS MATÉRIASPRIMAS PARA SUA PRODUÇÃO DEVEM FORNECER CÁLCIO E SÍLICA EM PROPORÇÕES ADEQUADAS. O CÁLCIO É OBTIDO NA NATUREZA DE FONTES DE CARBONATO, COMO A PEDRA CALCÁRIA, GIZ, MÁRMORES E CONCHAS DO MAR.
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A SÍLICA É EXTRAÍDA PREFERIVELMENTE DE ARGILAS E XISTOS ARGILOSOS, DO QUE QUARTZOS E ARENITOS, PORQUE A SÍLICA QUARTZÍTICA NÃO REAGE FACILMENTE.
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A FORMAÇÃO DOS COMPOSTOS NO CLÍNQUER DEPENDE DE UMA BOA DOSAGEM E PREPARO DA MISTURA. PARA ISSO, OS COMPONENTES SÃO BRITADOS, MOÍDOS, DOSADOS E MISTURADOS CRITERIOSAMENTE. O PÓ RESULTANTE DA HOMOGENEIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS É DENOMINADO FARINHA. PARA PRODUZIR 1 TONELADA DE CLÍNQUER, SÃO NECESSÁRIAS DE 1,5 A 1,8 DE FARINHA.
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A FARINHA OBTIDA PELA MOAGEM DAS MATÉRIAS-PRIMAS VAI PARA UM FORNO ROTATIVO, ONDE OCORRE A CLINQUERIZAÇÃO DO MATERIAL. O FORNO ROTATIVO É UMA ESTRUTURA METÁLICA CILÍNDRICA, REVESTIDA INTERNAMENTE COM TIJOLOS REFRATÁRIOS, E NELE AS TEMPERATURAS PODEM CHEGAR A 1.550ºC, E ASSIM COMPLETAM-SE AS REAÇÕES QUÍMICAS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DOS COMPOSTOS DO CIMENTO PORTLAND.
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PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS
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COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND UMA DAS MELHORES MANEIRAS DE CONHECER AS CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DOS DIVERSOS TIPOS DE CIMENTO PORTLAND É ESTUDAR SUA COMPOSIÇÃO. O CIMENTO PORTLAND É COMPOSTO DE CLÍNQUER E DE ADIÇÕES. O CLÍNQUER É O PRINCIPAL COMPONENTE E ESTÁ PRESENTE EM TODOS OS TIPOS DE CIMENTO PORTLAND. AS ADIÇÕES PODEM VARIAR DE UM TIPO DE CIMENTO PARA OUTRO E SÃO PRINCIPALMENTE ELAS QUE DEFINEM OS DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO. AS ADIÇÕES SÃO OUTRAS MATÉRIAS-PRIMAS QUE, MISTURADAS AO CLÍNQUER NA FASE DE MOAGEM, PERMITEM A FABRICAÇÃO DOS DIVERSOS TIPOS DE CIMENTO PORTLAND HOJE DISPONÍVEIS NO MERCADO. ESSAS OUTRAS MATÉRIAS-PRIMAS SÃO O GESSO, AS ESCÓRIAS DE ALTO-FORNO, OS MATERIAIS POZOLÂNICOS E OS MATERIAIS CARBONÁTICOS.
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O CLÍNQUER É O PRINCIPAL ITEM NA COMPOSIÇÃO DE CIMENTOS PORTLAND. TEM COMO MATÉRIAS-PRIMAS O CALCÁRIO E A ARGILA (ABCP, 2003). É FONTE DE SILICATO TRICÁLCICO (CAO)3SIO2 E SILICATO DICÁLCICO (CAO)2SIO2. ESTES COMPOSTOS TRAZEM ACENTUADA CARACTERÍSTICA DE LIGANTE HIDRÁULICO E ESTÃO DIRETAMENTE RELACIONADOS COM A RESISTÊNCIA MECÂNICA DO MATERIAL APÓS A HIDRATAÇÃO. O CLÍNQUER EM PÓ TEM A PECULIARIDADE DE DESENVOLVER UMA REAÇÃO QUÍMICA EM PRESENÇA DE ÁGUA, NA QUAL ELE, PRIMEIRAMENTE, TORNA-SE PASTOSO E, EM SEGUIDA, ENDURECE, ADQUIRINDO ELEVADA RESISTÊNCIA E DURABILIDADE (ABCP, 2003).
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ADIÇÕES A GIPSITA, SULFATO DE CÁLCIO DI-HIDRATADO, É COMUMENTE CHAMADA DE GESSO E É ADICIONADA NA MOAGEM FINAL DO CIMENTO. O GESSO TEM COMO FUNÇÃO BÁSICA CONTROLAR O TEMPO DE PEGA, ISTO É, O INÍCIO DO ENDURECIMENTO DO CLÍNQUER MOÍDO QUANDO ESTE É MISTURADO COM ÁGUA. CASO NÃO SE ADICIONASSE O GESSO À MOAGEM DO CLÍNQUER, O CIMENTO, QUANDO ENTRASSE EM CONTATO COM A ÁGUA, ENDURECERIA QUASE QUE INSTANTANEAMENTE, O QUE INVIABILIZARIA SEU USO NAS OBRAS. POR ISSO, O GESSO É UMA ADIÇÃO PRESENTE EM TODOS OS TIPOS DE CIMENTO PORTLAND (ABCP, 2002). O GESSO (CASO4 • 2 H2O) É ADICIONADO EM QUANTIDADES GERALMENTE INFERIORES A 3% DA MASSA DE CLÍNQUER. É UMA ADIÇÃO OBRIGATÓRIA, PRESENTE DESDE OS PRIMEIROS TIPOS DE CIMENTO
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ADIÇÕES A ESCÓRIA DE ALTO-FORNO É SUBPRODUTO DA PRODUÇÃO DE FERRO EM ALTO-FORNO, OBTIDA SOB FORMA GRANULADA POR RESFRIAMENTO BRUSCO (MARTINS ET AL., 2008). SÃO OBTIDAS DURANTE A PRODUÇÃO DE FERRO-GUSA NAS INDÚSTRIAS SIDERÚRGICAS E SE ASSEMELHAM AOS GRÃOS DE AREIA. ANTIGAMENTE, AS ESCÓRIAS DE ALTO-FORNO ERAM CONSIDERADAS COMO UM MATERIAL SEM MAIOR UTILIDADE, ATÉ SER DESCOBERTO QUE ELAS TAMBÉM TINHAM A PROPRIEDADE DE LIGANTE HIDRÁULICO MUITO RESISTENTE, OU SEJA, QUE REAGEM EM PRESENÇA DE ÁGUA, DESENVOLVENDO CARACTERÍSTICAS AGLOMERANTES DE FORMA MUITO SEMELHANTE À DO CLÍNQUER. ESSA DESCOBERTA TORNOU POSSÍVEL ADICIONAR A ESCÓRIA DE ALTO-FORNO À MOAGEM DO CLÍNQUER COM GESSO, GUARDADAS CERTAS PROPORÇÕES, E OBTER COMO RESULTADO UM TIPO DE CIMENTO QUE, ALÉM DE ATENDER PLENAMENTE AOS USOS MAIS COMUNS, APRESENTA MELHORIA DE ALGUMAS PROPRIEDADES, COMO MAIOR DURABILIDADE E MAIOR RESISTÊNCIA FINAL (ABCP, 2002).
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ADIÇÕES OS MATERIAIS POZOLÂNICOS SÃO ROCHAS VULCÂNICAS OU MATÉRIAS ORGÂNICAS FOSSILIZADAS ENCONTRADAS NA NATUREZA, CERTOS TIPOS DE ARGILAS QUEIMADAS EM ELEVADAS TEMPERATURAS (550ºC A 900ºC) E DERIVADOS DA QUEIMA DE CARVÃO MINERAL NAS USINAS TERMELÉTRICAS, ENTRE OUTROS (ABCP, 2002). A ADIÇÃO DE POZOLANA PROPICIA AO CIMENTO MAIOR RESISTÊNCIA A MEIOS AGRESSIVOS COMO ESGOTOS, ÁGUA DO MAR, SOLOS SULFUROSOS E A AGREGADOS REATIVOS. DIMINUI TAMBÉM O CALOR DE HIDRATAÇÃO, PERMEABILIDADE, SEGREGAÇÃO DE AGREGADOS E PROPORCIONA MAIOR TRABALHABILIDADE E ESTABILIDADE DE VOLUME, TORNANDO O CIMENTO POZOLÂNICO ADEQUADO A APLICAÇÕES QUE EXIJAM BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO, COMO CONCRETAGENS DE GRANDES VOLUMES (MARTINS ET AL., 2008).
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ADIÇÕES OS MATERIAIS CARBONÁTICOS SÃO ROCHAS MOÍDAS, QUE APRESENTAM CARBONATO DE CÁLCIO EM SUA CONSTITUIÇÃO TAIS COMO O PRÓPRIO CALCÁRIO. A ADIÇÃO DE FÍLER CALCÁRIO FINAMENTE MOÍDO É EFETUADA PARA DIMINUIR A PORCENTAGEM DE VAZIOS, PORQUE OS GRÃOS OU PARTÍCULAS DESSES MATERIAIS TÊM DIMENSÕES ADEQUADAS PARA SE ALOJAR ENTRE OS GRÃOS OU PARTÍCULAS DOS DEMAIS COMPONENTES DO CIMENTO, ASSIM COMO PARA MELHORAR A TRABALHABILIDADE, O ACABAMENTO E ATÉ ELEVAR A RESISTÊNCIA INICIAL DO CIMENTO. (MARTINS ET AL., 2008)
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PROPRIEDADES 1. FINURA A FINURA DO CIMENTO É UMA NOÇÃO RELACIONADA COM O TAMANHO DOS GRÃOS DO PRODUTO. A FINURA, MAIS PRECISAMENTE A SUPERFÍCIE ESPECÍFICA DO PRODUTO, É O FATOR QUE GOVERNA A VELOCIDADE DA REAÇÃO DE HIDRATAÇÃO DO MESMO E TEM TAMBÉM SUA INFLUÊNCIA COMPROVADA EM MUITAS QUALIDADES DE PASTA, DAS ARGAMASSAS E DOS CONCRETOS. O AUMENTO DA FINURA MELHORA A RESISTÊNCIA, DIMINUI A EXSUDAÇÃO E OS TIPOS DE SEGREGAÇÃO AUMENTAM A IMPERMEABILIDADE, A TRABALHABILIDADE E A COESÃO DOS CONCRETOS E DIMINUI A EXPANSÃO EM AUTOCLAVE.
EXSUDAÇÃO: É O FENÔMENO QUE CONSISTE NA SEPARAÇÃO ESPONTÂNEA DA ÁGUA DE MISTURA QUE NATURALMENTE AFLORA PELO EFEITO CONJUNTO DA DIFERENÇA DE DENSIDADES ENTRE O CIMENTO E A ÁGUA E O GRAU DE PERMEABILIDADE QUE PERMANECE NA PASTA.
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2.TEMPO DE PEGA É UM FENÔMENO ARTIFICIALMENTE DEFINIDO COMO O MOMENTO EM QUE A PASTA ADQUIRE CERTA CONSISTÊNCIA QUE A TORNA IMPRÓPRIA A UM TRABALHO. TAL CONCEITUAÇÃO SE ESTENDE TANTO A ARGAMASSA QUANTO AOS CONCRETOS, NOS QUAIS A PASTA DE CIMENTO ESTÁ PRESENTE E COM MISSÃO AGLUTINADORA DOS AGREGADOS. A PARTIR DE CERTO TEMPO APÓS A MISTURA, QUANDO O PROCESSO DE PEGA ALCANÇA DETERMINADO ESTÁGIO, A PASTA NÃO É MAIS TRABALHÁVEL, NÃO ADMITE OPERAÇÃO DE RE-MISTURA.
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3. RESISTÊNCIA A RESISTÊNCIA MECÂNICA DOS CIMENTOS É DETERMINADA PELA RUPTURA À COMPRESSÃO DE CORPOS-DE-PROVA REALIZADOS COM ARGAMASSAS. A FORMA DO CORPO-DE-PROVA, SUAS DIMENSÕES, TRAÇO DA ARGAMASSA, SUA CONSISTÊNCIA E O TIPO DE AREIA EMPREGADA SÃO DEFINIDOS NAS ESPECIFICAÇÕES CORRESPONDENTES, E CONSTITUEM CARACTERÍSTICAS QUE VARIAM DE PAÍS PARA OUTRO. NO BRASIL O CORPO DE PROVA É UM CILINDRO DE 10 CM DE ALTURA POR 5 CM DE Ø
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PRODUTOS EXISTEM NO BRASIL VÁRIOS TIPOS DE CIMENTO PORTLAND, DIFERENTES ENTRE SI, PRINCIPALMENTE EM FUNÇÃO DE SUA COMPOSIÇÃO. OS MAIS EMPREGADOS NAS DIVERSAS OBRAS DE CONSTRUÇÃO CIVIL SÃO: • CIMENTO PORTLAND COMUM; • CIMENTO PORTLAND COMPOSTO; • CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO; • CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (ABCP, 2002). EM MENOR ESCALA SÃO CONSUMIDOS, SEJA PELA MENOR OFERTA, SEJA PELAS CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DE APLICAÇÃO OS SEGUINTES TIPOS DE CIMENTO: • CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL; • CIMENTO PORTLAND RESISTENTE AOS SULFATOS; • CIMENTO PORTLAND BRANCO; • CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO; • CIMENTO PARA POÇOS PETROLÍFEROS.
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PRODUTOS CIMENTO PORTLAND COMUM CP I E CP I-S UM TIPO DE CIMENTO PORTLAND SEM QUAISQUER ADIÇÕES ALÉM DO GESSO (UTILIZADO COMO RETARDADOR DA PEGA) É MUITO ADEQUADO PARA O USO EM CONSTRUÇÕES DE CONCRETO EM GERAL QUANDO NÃO HÁ EXPOSIÇÃO A SULFATOS DO SOLO OU DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS. O CIMENTO PORTLAND COMUM É USADO EM SERVIÇOS DE CONSTRUÇÃO EM GERAL, QUANDO NÃO SÃO EXIGIDAS PROPRIEDADES ESPECIAIS DO CIMENTO.
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CIMENTO PORTLAND CP II O CIMENTO PORTLAND COMPOSTO É CONHECIDO COMO “MODIFICADO”. GERA CALOR NUMA VELOCIDADE MENOR DO QUE O GERADO PELO CIMENTO PORTLAND COMUM. SEU USO, PORTANTO, É MAIS INDICADO EM LANÇAMENTOS MACIÇOS DE CONCRETO, ONDE O GRANDE VOLUME DA CONCRETAGEM E A SUPERFÍCIE RELATIVAMENTE PEQUENA REDUZEM A CAPACIDADE DE RESFRIAMENTO DA MASSA. ESTE CIMENTO TAMBÉM APRESENTA MELHOR RESISTÊNCIA AO ATAQUE DOS SULFATOS CONTIDOS NO SOLO. RECOMENDADO PARA OBRAS CORRENTES DE ENGENHARIA CIVIL SOB A FORMA DE ARGAMASSA, CONCRETO SIMPLES, ARMADO E PROTENDIDO, ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS E ARTEFATOS DE CIMENTO. VEJA AS RECOMENDAÇÕES DE CADA TIPO DE CP I (NBR 11578-ABCP).
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CIMENTO PORTLAND CP III A COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND DO TIPO CPIII É DE 65-25% DE CLÍNQUER E GESSO, 35- 70% DE ESCORIA DE ALTO-FORNO E DE 0-5% DE MATERIAL CARBONÁTICO, SUA CLASSE PODE SER DE 25, 32 E 40. AS PRINCIPAIS PROPRIEDADES DO CPIII SÃO O BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO, MAIOR IMPERMEABILIDADE E DURABILIDADE, SENDO RECOMENDADO TANTO PARA OBRAS DE GRANDE PORTE E AGRESSIVIDADE (BARRAGENS, FUNDAÇÕES DE MÁQUINAS, OBRAS EM AMBIENTES AGRESSIVOS, TUBOS E CANALETAS PARA CONDUÇÃO DE LÍQUIDOS AGRESSIVOS, ESGOTOS E EFLUENTES INDUSTRIAIS, CONCRETOS COM AGREGADOS REATIVOS, OBRAS SUBMERSAS, PAVIMENTAÇÃO DE ESTRADAS, PISTAS DE AEROPORTOS, ETC) COMO TAMBÉM PARA APLICAÇÃO GERAL EM ARGAMASSAS DE ASSENTAMENTO E REVESTIMENTO, ESTRUTURAS DE CONCRETO SIMPLES, ARMADO OU PROTENDIDO, ETC. A NORMA BRASILEIRA QUE TRATA DESTE TIPO DE CIMENTO É A NBR 5735.
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CP IV - CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO O CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO É COMPOSTO DE 85-45% DE CLÍNQUER E GESSO, DE15-50% DE MATERIAL POZOLÂNICO E DE 0-5% DE MATERIAL CARBONÁTICO. ESTE ALTO TEOR DE POZOLANA CONFERE AO CIMENTO UMA ALTA IMPERMEABILIDADE E CONSEQÜENTEMENTE MAIOR DURABILIDADE. O CONCRETO CONFECCIONADO COM O CP IV APRESENTA RESISTÊNCIA MECÂNICA À COMPRESSÃO SUPERIOR AO CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND COMUM À LONGO PRAZO. É ESPECIALMENTE INDICADO EM OBRAS EXPOSTAS À AÇÃO DE ÁGUA CORRENTE E AMBIENTES AGRESSIVOS.
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CP V – ARI - O CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL O CP V-ARI ASSIM COMO O CP-I NÃO CONTÉM ADIÇÕES (PORÉM PODE CONTER ATÉ 5% EM MASSA DE MATERIAL CARBONÁTICO). O QUE O DIFERENCIA DESTE ÚLTIMO É PROCESSO DE DOSAGEM E PRODUÇÃO DO CLÍNQUER. O CP V-ARI É PRODUZIDO COM UM CLÍNQUER DE DOSAGEM DIFERENCIADA DE CALCÁRIO E ARGILA SE COMPARADO AOS DEMAIS TIPOS DE CIMENTO E COM MOAGEM MAIS FINA. ESTA DIFERENÇA DE PRODUÇÃO CONFERE A ESTE TIPO DE CIMENTO UMA ALTA RESISTÊNCIA INICIAL DO CONCRETO, PODENDO ATINGIR 26 MPA DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM APENAS 1 DIA. É RECOMENDADO O SEU USO, EM OBRAS ONDE SEJA NECESSÁRIO A DESFORMA RÁPIDA DE PEÇAS DE CONCRETO ARMADO.
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CPB - CIMENTO PORTLAND BRANCO O CIMENTO PORTLAND BRANCO É UM TIPO DE CIMENTO QUE SE DIFERENCIA DOS DEMAIS PELA COLORAÇÃO. A COR BRANCA É CONSEGUIDA A PARTIR DE MATÉRIAS-PRIMAS COM BAIXOS TEORES DE ÓXIDOS DE FERRO E MANGANÊS E POR CONDIÇÕES ESPECIAIS DURANTE A FABRICAÇÃO, ESPECIALMENTE COM RELAÇÃO AO RESFRIAMENTO E À MOAGEM DO PRODUTO. O CIMENTO PORTLAND BRANCO ESTRUTURAL É APLICADO EM CONCRETOS BRANCOS PARA FINS ARQUITETÔNICOS, POSSUINDO AS CLASSES DE RESISTÊNCIA 25, 32 E 40. JÁ O CIMENTO PORTLAND BRANCO NÃO ESTRUTURAL NÃO TEM INDICAÇÃO DE CLASSE E É APLICADO, POR EXEMPLO, NO REJUNTAMENTO DE AZULEJOS E NA FABRICAÇÃO DE LADRILHOS HIDRÁULICOS, ISTO É, EM APLICAÇÕES NÃO ESTRUTURAIS, SENDO ESSE ASPECTO RESSALTADO NA SACARIA PARA EVITAR USO INDEVIDO POR PARTE DO CONSUMIDOR.
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