Uniso Ciência

Estudo testa relação entre composição e resistência de cimentos nacionais

Corpos de prova cilíndricos foram produzidos no Laboratório de Materiais de Construção Civil da Uniso – Paulo Ribeiro/Uniso

Você já se perguntou quais são os materiais mais utilizados pela humanidade? Talvez você se surpreenda ao saber que, em segundo lugar, está o concreto — que perde apenas para a água. Ainda assim, mesmo com essa ampla utilização, foi apenas por volta da primeira metade do século XIX que a proporção adequada dos materiais que constituem o concreto passou a ser uma preocupação. Entre esses materiais, o cimento tipo PORTLAND é o principal.

O QUE É CIMENTO PORTLAND?

Cimento Portland é o nome atribuído ao material que, na construção civil, as pessoas costumam chamar simplesmente de cimento. A denominação data de 1824, quando o construtor inglês Joseph Aspdin queimou pedras calcárias e argila, chegando numa mistura que, depois de preparada e seca, tinha propriedades parecidas com as rochas da ilha de Portland, na Inglaterra. Essa mistura era bastante dura e não se dissolvia em água depois de seca, podendo ser utilizada na construção sem quaisquer problemas. No mesmo ano ela foi patenteada por Aspdin.

“O cimento tipo Portland, quando misturado com a água e outros materiais de construção, resulta nos diferentes tipos de concreto usados para a construção de casas, edifícios, pontes, barragens e muitas outras estruturas. Mas as características e propriedades desses concretos podem variar, dependendo da qualidade e das proporções dos cimentos de que são compostos”, explica o engenheiro Dawilson Menna Junior, mestre em Processos Tecnológicos e Ambientais pela Uniso.

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Por isso o pesquisador defende que a análise química do cimento é particularmente importante para verificar a sua conformidade. “Determinar os elementos que constituem o cimento pode ajudar a prever os resultados de sua utilização na construção civil”, explica ele. Foi exatamente esse o objetivo de seu estudo de mestrado, considerando dez marcas diferentes de cimentos disponíveis no mercado brasileiro.

QUAIS AS APLICAÇÕES DA XRF?

Trata-se de uma técnica utilizada em diversas áreas: da mineração — para identificar os elementos presentes num dado solo ou rocha — à restauração de obras de arte — possibilitando identificar elementos específicos nas tintas usadas para se pintar quadros séculos atrás. Por meio dela, é possível até mesmo monitorar a qualidade da água de rios e lagos, sem causar nenhum dano à amostra em si. Na primeira edição do Uniso Ciência, você conferiu como uma outra pesquisa da Uniso utilizou a mesma técnica para analisar a composição da saliva de fumantes.

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ANÁLISE EM DUAS ETAPAS

Primeiramente, o pesquisador precisava conhecer quais eram os elementos químicos existentes em cada uma das amostras. Para isso, ele utilizou uma técnica conhecida como FLUORESCÊNCIA DE RAIOS-X (XRF), por meio da qual os elétrons presentes nos átomos de uma determinada amostra são estimulados por radiação, o que faz com que sejam emitidos fótons, radiação eletromagnética idêntica à luz visível (que pode ser quantificada por instrumentos adequados, porém num comprimento de onda que a torna imperceptível para o olho humano). Essa luz é então analisada e faz com que seja possívelsaber exatamente quais elementos constituem a amostra — neste caso, os cimentos. Essa primeira etapa aconteceu no Laboratório de Física Nuclear Aplicada da Uniso (Lafinau).

Alumínio (Al), cálcio (Ca), cloro (Cl), ferro (Fe), potássio (K), silício (Si), enxofre (S), titânio (Ti), cromo (Cr), manganês (Mn), zinco (Zn) e estrôncio (Sr) foram os principais elementos identificados, em diferentes quantidades dependendo da amostra. “Essas quantidades determinam características como resistência à corrosão e resistência mecânica em diferentes momentos do processo de ‘envelhecimento’ do cimento”, explica o pesquisador.

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Tendo em mãos as composições químicas, o próximo passo de Menna Junior foi usar as dependências do Laboratório de Materiais de Construção Civil da Uniso para produzir corpos de prova cilíndricos feitos de argamassa e determinar a resistência mecânica de cada um deles — em outras palavras, verificar por meio de uma prensa pneumática quanta pressão cada corpo de prova era capaz de suportar antes de ruir.

“Este estudo confirma a correlação entre a composição química do cimento e sua resistência mecânica, além de demonstrar como a técnica de XRF, amplamente utilizada em fábricas de cimento no mundo todo, é adequada para o controle de qualidade durante o processo de produção, garantindo ao consumidor final as propriedades do concreto”, conclui.

Texto elaborado com base na dissertação “Avaliação físicoquímica de cimentos tipo Portland produzidos no Brasil, através da técnica de fluorescência de raios-x e resistência mecânica”, do Programa de Pós-Graduação em Processos Tecnológicos e Ambientais da Universidade de Sorocaba (Uniso), com orientação do professor doutor José Martins de Oliveira Junior e aprovada em 6 de junho de 2016.

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