Química Aplicada a Materiais de Construção Civil: de Propriedades Físico-químicas à Novas Estratégias de Armazenamento do Cimento Portland

Resumo

 
O cimento Portland é um aglomerante hidráulico formado essencialmente pela queima de argila e calcário em fornos que atingem 1450°C. Nesse processo são formados silicatos e aluminatos de cálcio: silicato tricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S), aluminato tricálcico (C3A) e ferroaluminato tetracálcico (C4AF) (AÏTCIN,2016). Esse material é bastante utilizado na preparação de concretos e argamassas, os quais fazem parte de grande parte das infraestruturas no mundo, como viadutos, pontes e edifícios. Vale ressaltar que o setor da construção é um dos que mais gera desenvolvimento econômico e social. Apenas em 2020, no Brasil foram produzidas aproximadamente 60,8 milhões de toneladas, de acordo com dados obtidos pelo Sindicato Nacional da Indústria do Cimento. É importante mencionar que o Brasil possui vasta extensão territorial e há uma grande variedade climática, o que pode levar a alteração desse prazo e favorecer a sua degradação. Desta maneira, neste trabalho buscou-se estudar o impacto de diferentes temperaturas com mesma umidade relativa do ar sobre as condições de armazenamento do cimento, uma vez que a norma vigente não faz diferenciação quanto ao clima. Assim, as temperaturas consideradas foram 10°C, 30°C e 50°C, representando condições fria, ambiente e quente, respectivamente. A metodologia utilizada consistiu em monitorar a variação de massa ao longo de 90 dias de um conjunto de 36 amostras de cimento Portland CPII-Z e CPIII. Esses resultados foram analisados estatisticamente através de Regressão Linear Simples e foram obtidos valores para R2 acima de 0,90. Além disso, constatou-se que os ganhos de massa são essencialmente lineares para todas as amostras investigadas ao longo do tempo, o que indica que ocorre o mesmo tipo de reação química (CaO(s) + H2O(g) → Ca(OH)2(s)) em todos os ambientes estudados. Isso sugere que a reação, do ponto de vista da físico-química, obedece a uma cinética de 1° ordem e é energeticamente favorável de acontecer. Adicionalmente, através de métodos de Cálculo Diferencial e Integral, foi obtida a reação de formação do hidróxido de cálcio no cimento Portland armazenado em ambiente tropical e, então, correlacionada a taxa de velocidade da reação com as equações das regressões lineares obtidas. Desta forma, verificou-se que para os dois tipos de cimento analisados, o maior valor da constante de velocidade é referente à temperatura ambiente. Também foram realizados experimentos de microscopia de fluorescência no cimento fresco, aos 45 dias e 120 dias de armazenamento para as três temperaturas. Os resultados desses experimentos mostraram que o cimento novo exibiu fluorescência, mas aos 45 dias, metade do prazo de validade, as amostras armazenadas em temperatura fria e quente tiveram a fluorescência suprimida e à 30°C aumentada. Contudo, aos 120 dias, a florescência foi evidenciada em todas as amostras. Finalmente, os resultados mostraram que a pior situação em clima tropical, como a cidade de Recife-PE, para armazenar os sacos de cimento Portland é em temperatura ambiente. Isso é particularmente preocupante, pois essa é a condição usual do estoque desse material. Logo, a melhor situação para armazenar o cimento Portland é em temperaturas mais frias ou mais quentes a fim de minimizar a degradação deste material.
Referências
RESULTADOS PRELIMINARES DE DEZEMBRO 2020. Sindicato Nacional da Indústria do Cimento, 2020. Disponível em: <http://snic.org.br/numeros-resultados-preliminares-ver.php?id=56&noticia=Resultados%20Preliminares%20de%20Dezembro%202020>. Acesso em: 08 set. 2021.
AÏTCIN, P.C. Portland cement. Science and Technology of Concrete Admixtures. Woodhead Publishing, 2016. p. 27-51.