3.2.1 Principais componentes de cimentos compostos

Dióxido de Silício (SiO ₂ ): Este ensaio foi realizado através da calcinação dupla da amostra, e o resíduo deste estudo foi utilizado posteriormente na determinação do grupo dos hidróxidos de amônio. A Figura 1 apresenta os valores médios dos resultados obtidos.

Figura 1 Porcentagem de SiO₂ dos diferentes tipos de cimentos avaliados 

Os valores obtidos indicam que o cimento Portland I apresentou um valor de 20,16% e todas as outras amostras mais de 20% de dióxido de silício, que é o parâmetro adotado como mínimo pela norma COVENIN 28-93/ASTM C-150 para o cimento Portland tipo II, já que a norma não especifica a quantidade deste componente para os cimentos Portland Tipo I. Todos os valores se encontram num intervalo entre 20% e 30%, sendo o cimento Portland Tipo I o de menor porcentagem.

Óxido de Alumínio (Al ₂ O ₃ ): Nesta determinação, como indica a norma ^{COVENIN 109-90}/ASTM C-114, é subtraído do valor obtido no estudo do hidróxido de amônia a quantidade de óxido férrico. Todos os ensaios realizados cumpriram com o parâmetro de variação permitido pela norma para assegurar a confiabilidade do ensaio. Os resultados totais de % de Al₂O₃ se apresentam na Figura 2.

Figura 2 Porcentagem de Al₂O₃ nos diferentes cimentos avaliados. 

Os resultados obtidos indicam que todas as amostras estão acima do valor permitido pela norma de cimentos Portland tipo II, a qual estabelece um limite inferior a 6%. As amostras de cimento Portland tipo I e CEMLI apresentam 6,8% e 8,3%, respectivamente, que os valores mais próximos do limite estabelecido. Por sua vez, os cimentos CEMCO e CEMVEN são os que possuem a maior porcentagem de Al2O3 (20,15% e 19,96%, respectivamente). ^{Porrero (2004}) ressalta que os valores deste parâmetro para os cimentos Portland estão entre 3,5% e 8%, em que os cimentos compostos excedem esse parâmetro.

Óxido férrico (Fe ₂ O ₃ ): As porcentagens de óxido férrico para cada uma das amostras estudadas estão detalhadas na Figura 3. Todas as amostras analisadas se encontram abaixo do limite estabelecido na norma COVENIN 28-93/ASTM C-150, sendo a amostra de cimento CEMA a que apresentou a maior porcentagem de óxido férrico, 5,10%, e a amostra de cimento CEMLI a que apresentou a menor porcentagem deste componente, 3,18%.

Figura 3 Porcentagem de Fe₂O₃ nos diferentes cimentos avaliados. 

Óxido de Cálcio (CaO): Os resultados do ensaio se apresentaram, em conformidade com a norma ^{COVENIN 109-90}. A Figura 4 apresenta os resultados de % de óxido de cálcio obtidos.

Figura 4 Porcentagem de CaO nos diferentes cimentos avaliados. 

Este ensaio não possui um valor normalizado para comparação, entretanto ^{Porrero (2004)} indica valores entre 60% e 67% de CaO para cimentos Portland tipo I de excelente qualidade, estando os cimentos compostos avaliados abaixo destes valores, ente 48,58% e 54,63%.

Óxido de Magnésio (MgO): Este ensaio é feito com os resíduos da filtragem da determinação de Óxido de Cálcio, obtitendo-se os valores apresentados na Figura 5.

Figura 5 Porcentagem de MgO nos diferentes cimentos avaliados. 

Todos os valores se encontram abaixo do limite de 6%, estabelecido na norma ^{COVENIN 109-90}/ASTM C-114. Observa-se que as porcentagens de Óxido de Magnésio estão compreendidas entre 0,66% para as amostras de CEMVEN e 2,7% para as amostras de CENMA.

Trióxido de Azufre (SO ₃ ): Os resultados obtidos para as amostras podem ser observados na Figura 6.

Figura 6 Porcentagem de SO₃ nos diferentes cimentos avaliados. 

Os requisitos químicos estabelecidos na norma COVENIN 28-93/ASTM C-150 estipulam a porcentagem de Trióxido de Azufre presente nos cimentos tipo Portland como inferior a um intervalo entre 2,3% e 4,5%. A Figura 6 mostra que somente o CEMVEN (4,08%) e o Portland (1,59%) estão de acordo com esta norma, visto que as demais amostram apresentam maiores porcentagens, entre 4,85% e 5,97%.

3.2.2 Ensaios especiais

Perda ao Fogo (PF) do cimento: Este ensaio se mostrou um dos mais simples de realizar, pois envolve somente a calcinação da amostra a 950°C, seguida pelo cálculo da diferença de peso.

A Figura 7 apresenta as porcentagens de perda ao fogo obtidas no ensaio.

Figura 7 Porcentagem de perda ao fogo dos diferentes cimentos avaliados. 

Todas as amostras analisadas atenderam aos parâmetros estabelecidos nas normas COVENIN. Para os cimentos CPCA1, os valores devem ser inferiores a 9%, para o CPCA2 inferiores a 16% e para os cimentos Portland tipo I inferiores a 5,5%. Os cimentos CEMLI e CEMCA, com 7,83% e 8,16%, respectivamente, apresentam as maiores porcentagens de PF em relação às demais amostras.

3.2.3 Componentes menores

Óxido de Sódio (Na ₂ O) e Óxido de Potásio (K ₂ O) - Para a determinação destes componentes, foi realizada em todas as amostras uma diluição de 1:10 para possibilitar a leitura na reta de calibração do fotômetro de chama. A curva de calibração para estas determinações pode ser observada na Figura 8.

Figura 8 Curva de calibração para a determinação do Na e do K nos diferentes cimentos avaliados. 

Como se observa na Figura 8, tanto o Na como o K apresentam um excelente comportamento linear. Os resultados obtidos (Tabela 4) para os valores limites das amostras indicam que todas as concentrações de Na estão abaixo do desvio máximo admitido, que é de 0,03%. Em relação ao K, 72% dos resultados se encontram abaixo de 0,03%, que é um valor aceitável, apenas CEMCO e CENMA estão em aparente desacordo, com uma porcentagem de 0,04%, mas também podem ser considerados como conformes com a norma.

A Tabela 4 também indica que a maior % de Na₂O se encontra no cimento CEMVEN, com 0,17%, e a menor % nos cimentos CEMLI, CEMCO e CEMA, com 0,11%. Por sua vez, o cimento Portland apresenta 0,16%, estando dentro do limite anteriormente mencionado. As maiores porcentagens de K₂O são observadas nos cimentos CEMVEN e CEMA, com 0,67%, e as menores porcentagens no cimento CEMCO, com 0,31%. Por sua vez, o cimento Portland apresenta 0,52% de K₂O, estando dentro dos limites anteriormente mencionados.

3.2.4 Resíduo Insolúvel (R.I)

No caso deste estudo, mais de 70% dos ensaios realizados nas amostras cumprem com o parâmetro estabelecido na norma ^{COVENIN 109-90}/ASTM C-114, já que a variação destes ensaios é inferior a 0,1%, apenas nas amostras de CEMAN e Portland I foram obtidas porcentagens maiores, de 0,12% e 0,15%, respectivamente. A Figura 9 apresenta estes resultados.

Figura 9 Porcentagem de residuos insolúveis nos diferentes cimentos avaliados. 

Com base nos resultados obtidos, observa-se que todas as amostras cumprem com os parâmetros estabelecidos nas normas COVENIN. Em termos de resíduos insolúveis, os cimentos CPCA1 apresentaram porcentagens inferiores a 4%, os CPCA2 porcentagens inferiores a 6% e o cimento Portland tipo I uma porcentagem inferior a 1,5%. Nos resultados pode-se observar que em sua maioria, a % de RI das amostras se encontram abaixo de 1%, com exceção do cimento CEMAN, o qual apresentou % levemente superior a 1%. Como todas as amostras foram comparadas com as normas ^{COVENIN 3134-04}/ASTM C-150, o cimento Portland também atendeu integralmente a todos estes parâmetros.

A Tabela 5 apresenta todos os resultados da caracterização química dos diferentes cimentos avaliados, onde pode-se observar, conforme já mencionado, que as concentrações de alguns destes componentes se encontram em desacordo com os especificados nas normas COVENIN.

É importante destacar as quantidades superiores e inferiores de Óxido de Alumínio e Óxido de Cálcio, respectivamente, na maioria dos cimentos avaliados; nos quais as proporções obtidas resultaram em certos limitantes para seu uso no concreto estrutural, particularmente em relação à resistência à compressão, a qual em todos os casos se apresentou inferior à obtida nas amostras de referência (cimento Portland I). A baixa porcentagem de CaO não permite a formação de C₃S e C₂S em quantidade suficiente para desenvolver uma resistência à compressão igual ou superior à obtida com o cimento Portland I.

Além disso, a alta porcentagem de Al₂O₃ está relacionada com o baixo tempo de pega obtido nos diferentes cimentos compostos, devido a potencial formação de altas quantidades de C₃A; o que também aumenta a susceptibilidade ao ataque de sulfato, o que é muito importante em construções em ambientes marinhos.

Finalmente, é importante destacar que parece ser contraditório que as normas exijam aos cimentos compostos requisitos físico-mecânicos similares aos do cimento Portland I, quando sua composição química difere sensivelmente, como se demonstra nos resultados deste artigo.