Avaliação físico química de cimentos tipo Portland produzidos no Brasil, através da técnica de fluorescência de raios-x e resistência mecânica

Introdução: O cimento Portland é um ligante que, uma vez em contato com a água, tem a propriedade de endurecer com o tempo e adquirir resistência próxima a de pedra natural. O cimento Portland é o componente básico do concreto, o segundo material mais utilizado pelo homem, sendo superado apenas pela água. No Brasil, a primeira tentativa de se produzir cimento Portland ocorreu em 1888, no estado de São Paulo. A maioria dos tipos de cimento Portland disponíveis no mercado são destinados a utilizações gerais. Alguns, contudo, possuem certas características e propriedades que os tornam mais adequados para utilizações específicas, permitindo a obtenção de concreto ou argamassa com a resistência e durabilidade desejadas. A espectroscopia de fluorescência de raios-X é uma técnica estabelecida e utilizada em fábricas de cimento no mundo todo. A técnica é adequada para o controle de qualidade durante todo o processo de produção do cimento. A técnica de fluorescência de raios-X por dispersão em energia (EDXRF) é uma das técnicas empregadas rotineiramente na triagem e no controle de qualidade do cimento, usada para garantir a composição adequada das matérias-primas empregadas no processo de fabricação do cimento. Objetivos: Neste trabalho fizemos um estudo comparativo dos constituintes elementares presentes nos cimentos Portland compostos, tipo CPII, produzidos e comercializados no Brasil, via análise de fluorescência de raios-X e comparou-se estas com a resistência mecânica à compressão de corpos de prova de argamassa. Métodos: Identificou-se alguns elementos químicos das amostras de cimento Portland CP-II através de EDXRF. Foi elaborada argamassa com cimento, água e areia para cada amostra de cimento analisada e corpos de prova foram confeccionados para avaliação da resistência mecânica dos cimentos. Os corpos foram rompidos após os seguintes tempos de cura: 1, 3, 7, 28 e 91 dias. Resultados e Discussão: Os principais elementos, devidamente identificados e quantificados nas amostras de cimento analisadas foram: Al, Ca, Cl, Fe, K, Si, S, Ti, Cr, Mn, Zn e Sr. A associação destes elementos com o oxigênio forma os corpos binários chamados de componentes. Os principais componentes do cimento são a cal (CaO), a sílica (SiO2), a alumina (Al2O3), o óxido de ferro (Fe2O3), o óxido de magnésio (MgO), os álcalis (Na2O e K2O) e os sulfatos (SO3). Os óxidos de TiO2, Mn2O3 e P2O5 são encontrados em pequenas quantidades e, geralmente, não são determinados separadamente. O óxido férrico (Fe2O3) reage com óxido de alumínio (Al2O3) e cal (CaO) para formar o aluminato tetracálcico ferrita (C4AF ou ferrita Ca4Al2Fe2O10). O óxido de alumínio restante reage com cal para formar os aluminatos tricálcicos (C3A ou Ca3Al2O6). A cal reage com o dióxido de silício (SiO2) de modo a formar duas fases de silicatos de cálcio, o silicato dicálcico (belita, C2S ou Ca2SiO4) e o silicato tricálcico (alita, C3S ou Ca3SiO5). Os componentes C3S, C2S, C3A e C4AF foram calculados via fórmula de Bogue, para as diferentes amostras de cimento usadas neste trabalho. Os resultados obtidos dos testes de resistência mecânica foram correlacionados com os componentes encontrados nas diferentes marcas de cimento analisadas. Conclusões: Foi possível utilizar a técnica EDXRF para análise do cimento Portland, identificando Al, Ca, Cl, Fe, K, Si, S, Ti, Mn, Zn e Sr. Foi possível medir a resistência à compressão das amostras de cimento e correlacioná-la à composição química determinada.