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Do mesmo modo que o cimento é o constituinte principal do betão, é também o betão a principal utilização para o cimento. É desde logo com naturalidade que a CIMPOR, empresa cimenteira de referência, seja parceira de longa data da APEB - Associação Portuguesa das Empresas de Betão Pronto. Aproveitando a revisão da norma NP EN 197-1, a APEB endereçou o convite à CIMPOR para contribuir com o artigo que figura no nº31 da sua Revista: BETÃO.


A APEB - Associação Portuguesa das Empresas de Betão Pronto, é uma associação empresarial sem fins lucrativos criada em 23 de Junho de 1985 com os objetivos estatutários de "representar e defender os interesses da indústria do Betão Pronto, tendo em vista a expansão do sector, a colaboração com a Administração pública e a sua representação profissional".

  

 

1. Enquadramento

A necessidade de criar uma norma harmonizada que servisse transversalmente os países da Comunidade Económica Europeia (CEE) levou ao início dos trabalhos, em 1969, e à atribuição dessa responsabilidade ao Comité Europeu de Normalização (CEN), em 1973, que delegou essa tarefa no Comité Técnico CEN/TC 51.

Nos anos setenta havia cerca de 20 espécies diferentes de cimento, todos normalizados a nível nacional e com provas de desempenho satisfatório em aplicações correntes ou especiais. Esta realidade constituiu uma dificuldade para o CEN e obrigou à definição do conceito de “cimentos correntes”. Numa primeira abordagem o CEN decidiu apenas incluir os cimentos indicados para uso corrente e betão armado que fossem familiares na maioria dos países europeus. A Diretiva dos Produtos da Construção, no entanto, impunha que fossem também considerados os cimentos “tradicionais” e utilizados com sucesso nos diversos países, com o intuito de remover barreiras técnicas ao comércio na área da construção na CEE. Esta abordagem abria a porta a cerca de 50 tipos de cimentos diferentes, levando a que se istinguissem os cimentos correntes dos cimentos especiais.

 

Assim, a EN 197-1 2000, primeira norma harmonizada da história, limitava-se, em termos de âmbito, aos cimentos correntes com a intenção de os cimentos ditos especiais (cimentos com propriedades adicionais ou especiais) serem incluídos em futuras revisões, à medida que se fossem desenvolvendo estudos técnicos acerca da sua utilização.


Foto 1: troço da linha verde Baixa-Chiado - Cais do Sodré do Metropolitano de Lisboa

Os requisitos físicos, mecânicos e químicos, e os critérios de conformidade a que os cimentos correntes devem obedecer, ficaram então definidos no espaço da UE mas com a omissão assumida no que diz respeito aos cimentos correntes resistentes a sulfatos e aos de baixo calor de hidratação. Algumas lacunas foram sendo colmatadas com adendas consecutivas até que o CEN/TC 51 concluiu estudos técnicos que permitiram estabelecer quais os cimentos correntes aceites como resistentes a sulfatos, incluindo-os e definindo-os na EN 197-1:2011.

O objetivo mais importante desta revisão é, deste modo, a definição dos requisitos adicionais para cimentos correntes de baixo calor de hidratação, cimentos correntes resistentes aos sulfatos e cimentos de baixa resistência inicial.

Manter-se-ão fora do âmbito da EN 197-1 os cimentos de muito baixo calor de hidratação que continuam a ser enquadrados pela EN 14216.

 

2. As alterações mais significativas

2.1 Cimentos resistentes aos sulfatos / Notação SR


A degradação do betão sob ação dos sulfatos é consequência de uma reação química entre os iões sulfato e as partículas de aluminato tricálcico (C3A) da matriz cimentícia com formação de sulfoaluminato de cálcio conhecido vulgarmente como etringite.

O efeito mais visível deste processo é a expansão do betão, que pode não só comprometer a sua integridade mas também a sua capacidade de aderência às armaduras, deixando-as desprotegidas e desligadas do seu principal aliado.

Uma vez que o principal alvo dos sulfatos é um dos minerais que constituem o clínquer, a melhor forma de prevenir esta situação é utilizar cimentos com menor percentagem de clínquer e limitar o teor de C3A a um valor máximo consoante a utilização prevista.

Nesta perspetiva, a NP EN 197-1:2012 define logo à partida sete cimentos correntes resistentes aos sulfatos, agrupados em três tipos principais e podendo todos usar a notação SR.

Os requisitos a que devem obedecer são os indicados no quadro 2 da Norma. 

Tipos principais

Notação dos 7 produtos

(tipos de cimentos correntes resistentes aos sulfatos)

Composição (percentagem em massa a))

 

Constituintes principais

 

Constituintes adicionais minoritários

Clinquer

 

K

Escória de alto-forno

S

Pozolana natural


P

Cinza volante siliciosa

V

CEM I

Cimento Portland resistente aos sulfatos

CEM I-SR 0
CEM I-SR 3
CEM I-SR 5

95 – 100

-

-

-

0 – 5

CEM III

Cimento de alto-forno resistente aos sulfatos

   CEM III/B-SR

20 – 34

66 – 80

-

-

0 – 5

CEM III/C-SR

5 – 19

81 – 95

-

-

0 – 5

CEM IV

Cimento pozolânico resistente aos sulfatos b)

CEM IV/A-SR

65 – 79

-

<------- 21 – 35 ------- >

0 – 5

CEM IV/B-SR

45 – 64

-

< ------- 36 – 55 ------- >

0 – 5

a)Os valores do Quadro referem-se à soma dos constituintes principais com os adicionais minoritários.
b)Nos cimentos pozolânicos resistentes aos sulfatos, tipos CEM IV/A-SR e CEM IV/B-SR, os constituintes principais, excepto o clinquer, devem ser declarados na designação do cimento (ver exemplos na secção 8).

Figura 1 - Quadro 2 - Os 7 produtos da família dos cimentos correntes resistentes aos sulfatos

 

 2.1.1 Cimento Portland resistente aos sulfatos/ CEM I –SR 0/ CEM I –SR 3/ CEM I –SR 5

 

O cimento Portland resistente aos sulfatos divide-se em três categorias, relacionadas diretamente com o teor de C3A no clínquer correspondendo cada uma delas a um valor máximo de C3A admissível.

 

CEM I-SR 0 - clínquer com teor de C3A = 0%
CEM I-SR 3 - clínquer com teor de C3A ≤ 3%
CEM I-SR 5 - clínquer com teor de C3A ≤ 5% (para algumas aplicações este tipo de cimento poderá ter um C3A superior a 5%, desde que devidamente declarado na embalagem ou nos documentos comerciais de acompanhamento.)

A determinação do C3A deve ser feita por aplicação da fórmula de Bogue à análise química do clínquer.

 

C3A = 2,65 * A - 1,69 * F         Em que:

A - a percentagem de Al2O3 em massa no clínquer
F - a percentagem de Fe2O3 em massa no clínquer

 

No caso particular do cimento Portland pode-se aplicar a mesma fórmula aos resultados da análise química do cimento uma vez que se trata de um tipo de cimento com elevado teor de clínquer.

Os critérios de conformidade da presente Norma impõem que esta determinação seja feita semanalmente em período inicial de autocontrolo e quinzenalmente em situação de produção corrente.

Foto 2: troço da linha verde Baixa-Chiado - Cais do Sodré do Metropolitano de Lisboa

2.1.2 Cimento de alto forno resistente aos sulfatos

Os cimentos de alto forno resistentes aos sulfatos são cimentos constituídos essencialmente por escória de alto forno. O facto de terem uma baixa incorporação de clínquer, além do contributo da escória, explica o facto de já não ser estabelecido um limite para o C3A. No entanto, só os cimentos CEM III/B e CEM III/C são considerados resistentes aos sulfatos.


2.1.3 Cimento pozolânico resistente aos sulfatos


A imposição de limites ao teor de C3A não se cinge aos cimentos do tipo I. Os cimentos pozolânicos também vêem o seu teor de C3A limitado ao valor máximo de 9%, tanto no caso do CEM IV/A como no CEM IV/B.

Não obstante o valor de C3A presente no clínquer, nem todos os cimentos pozolânicos podem ser considerados resistentes aos sulfatos. Aliás, a notação SR está apenas reservada aos cimentos pozolânicos cuja adição seja Pozolana Natural, Cinza Volante Siliciosa ou ambas. Aqueles que sejam constituídos por Sílica de Fumo, Pozolana Natural Calcinada ou Cinza Volante Calcária não poderão usar esta notação. Existe ainda mais um detalhe que não poderá ser esquecido: Seja qual for a adição, ela terá de ser no mínimo de 21%.

Ao contrário do que sucede no CEM I, pelo menor teor de clínquer do CEM IV, o cálculo do C3A já não poderá ser feito aplicando a fórmula de Bogue à análise química do cimento. Esta determinação terá de ser feita diretamente no clínquer, aplicando esta fórmula aos resultados da análise química do clínquer, obtida do controlo de produção em fábrica.

Está em desenvolvimento pelo CEN/TC 51 um método de ensaio que permita a determinação do teor de C3A no clínquer a partir do cimento pelo que, brevemente este assunto poderá ficar muito mais claro.


2.1.4 Requisitos adicionais para cimentos correntes resistentes aos sulfatos

Além do que já foi dito anteriormente, a NP EN 197-1:2012 define requisitos adicionais a que os cimentos devem obedecer para poderem ser considerados resistentes aos sulfatos. Estes requisitos encontram-se resumidos no quadro 5 da Norma e são essencialmente teores de sulfatos mais conservadores nos cimentos do tipo I e IV, e a imposição de os cimentos do tipo IV satisfazerem o ensaio da determinação da pozolanicidade aos 8 dias.

1

2

3

4

5

Propriedade

Método de ensaio

Tipo de cimento

Classe de resistência

Requisitos a)

Teor de sulfatos

(em SO3)

EN 196-2*)

CEM I-SR 0
CEM I-SR 3
CEM I-SR 5b)
CEM IV/A-SR
CEM IV/B-SR

32,5 N
32,5 R
42,5 N

< 3,0 %

42,5 R
52,5 N
52,5 R

< 3,5 %

C3A

no clinkerc)

EN 196-2*) d)

      CEM I-SR 0

Todas

= 0 %

      CEM I-SR 3

< 3 %

      CEM I-SR 5

< 5 %

- e)

      CEM IV/A-SR

CEM IV/B-SR

< 9 %

Pozolanicidade

EN 196-5*)

      CEM IV/A-SR
      CEM IV/B-SR

Todas

Satisfaz o ensaio aos 8 d

a) Os requisitos são indicados em percentagem em massa do clinker do cimento como produto final, como definido neste Quadro.
b)
Para aplicações específicas, os cimentos CEM I-SR 5 poderão ser produzidos com um teor de sulfatos maior. Neste caso, o valor numérico deste teor deve ser declarado na embalagem ou na guia de remessa.
c)
O método de ensaio para a determinação do teor de C3A do clinquer do produto final está em desenvolvimento no CEN/TC 51.
d)
No caso específico do CEM I, é permitido calcular o teor de C3A do clinquer a partir da análise química do cimento. O teor de C3A deve ser calculado pela equação (1) (ver 5.2.1).
e)
Até o método de ensaio estar finalizado, o teor de C3A do clinquer (ver 5.2.1) deve ser determinado com base na análise do clinquer como parte do Controlo da Produção em fábrica do produtor (EN 197-2:2000*), 4.2.1.2).

*) Ver Anexo NA (nota nacional).

Figura 2 - Quadro 5 - Requisitos adicionais para cimentos correntes resistentes aos sulfatos expressos como valores característicos especificados
 
 
2.2 Cimentos considerados resistentes aos sulfatos pelos diferentes países membros do CEN

A relativa escassez de cimentos com estas características em alguns países da EU e bons resultados obtidos na utilização de outros cimentos ao longo de vários anos levou alguns dos países da EU a considerarem como resistentes aos sulfatos alguns dos cimentos correntes e permitir a sua utilização como tal dentro do seu território.

Esses cimentos ou não se encontram previstos no Quadro 2, ou não preenchem os requisitos do Quadro 5 e não lhes é permitida a utilização da notação SR na designação normalizada.

Os cimentos considerados resistentes aos sulfatos nas normas nacionais dos países membros do CEN são apresentados no Anexo A da Norma. No caso de Portugal é o Documento Nacional de Aplicação da NP EN 206-1, concretamente o quadro 10 da LNEC E 464:2007, que elenca esses cimentos. 
 
 

Membros do CEN

Norma nacional

Tipos de cimento CEM

Áustria

ÖNORM B 3327-1
ÖNORM B 4710-1

II/A-S, II/B-S, II/A-V, II/B-V,
II/A-M, II/B-M, II/A-D, III/A

Bélgica

NBN B12-108

V/A (S-V)

Dinamarca

DS/INF 135

I

II/A-V, II/B-V                                                

França

NF P 15-319

II/A-S, II/B-S, II/A-V, II/A-P, II/A-M (S-V)

III/A

V/A, V/B

Hungria

MSZ 4737-1

II/A-V

Itália

UNI 9156

II/A-S, II/B-S, II/A-D, II/A-P, II/A-V, II/A-L, II/A-LL, II/B-L, II/B-LL, II/A-M, II/A-W, II/A-T, II/B-P, II/B-V, II/B-W, II/B-T, II/B-M

III/A

IV/A, IV/B

V/A, V/B

Polónia

PN-B-19707

II/B-V

III/A

V/A, V/B

Portugal

NP EN 206-1

II/A-L, II/A-LL, II/A-M, II/A-S, II/B-S, II/A-D, II/A-P, II/B-P, II/A-V, II/B-V

III/A

IV/A, IV/B

V/A, V/B

Espanha

UNE 80303-1

II/A-S, II/B-S, II/A-D, II/A-P, II/B-P, II/A-V, II/B-V

III/A

V/A

Suiça

SN EN 206-1

II/A-D

II/B-M (D, V, S, T, LL) 

Reino Unido

BS 8500

II/B-V

III/A

IV/A (V), IV/B (V)

Figura 3 -  Anexo A da Norma - Lista de cimentos correntes considerados resistentes aos sulfatos nas normas nacionais dos 
            diferentes países membros do CEN não incluídos no Quadro 2 ou não preenchendo os requisitos do Quadro 5

 

2.3 Cimentos de baixo calor de hidratação

O fabrico do cimento, como é amplamente conhecido, é um processo no qual uma parte dos 1450oC a que ocorre a clinquerização irá permanecer latente no clínquer que constitui o cimento. Esta energia térmica potencial irá ser libertada por altura do processo de hidratação do cimento numa reação exotérmica. Se nos casos mais correntes esta libertação de calor não se traduz em nenhum embaraço para a obra, em betonagens de grandes massas já é necessário limitar esta libertação de calor sob pena de comprometer o desempenho da estrutura.

A NP EN 197-1:2012 no seu artigo 7.2.3 define inequivocamente o critério que define os cimentos de baixo calor de hidratação: O calor de hidratação não poderá ser superior a 270J/g, aos 7 dias quando determinado pela NP EN 196-8:2008, ou às 41h quando esta determinação for feita pela NP EN 196-9:2008.

Estes cimentos são identificados com a notação LH. Os cimentos de muito baixo calor de hidratação continuam a ser enquadrados pela EN 14216.                                                                                                                                                                                                                

 

2.4 Cimentos de baixas resistências iniciais

As baixas resistências iniciais estão intimamente ligadas ao baixo calor de hidratação. É facilmente compreendida esta relação: processo de hidratação mais lento e resistências iniciais mais baixas concorrem para uma libertação de calor mais moderada

Para os cimentos do tipo III a NP EN 197-1:2012 previu uma nova classe de resistência inicial que é exclusiva para este tipo de cimento conforme especificada no quadro 3: Classe L

 

Classe de resistência

Resistência à compressão

(MPa)

Tempo de início de presa

(min)

Expansibilidade

(mm)

Resistência inicial

Resistência de referência

aos 2 d

aos 7 d

aos 28 d

32,5 L a)

-

> 12,0

> 32,5

< 52,5

> 75

< 10

32,5 N

-

> 16,0

32,5 R

> 10,0

-

42,5 L  a)

-

> 16,0

> 42,5

< 62,5

> 60

42,5 N

> 10,0

-

42,5 R

> 20,0

-

52,5 L  a)

> 10,0

-

>52,5

-

> 45

52,5 N

> 20,0

-

52,5 R

> 30,0

-

a) Classe de resistência definida apenas para os cimentos CEM III.

Figura 4 - Quadro 3 - Requisitos mecânicos e físicos expressos como valores característicos especificados

O desenvolvimento mais lento do processo de hidratação, com consequência direta no crescimento da resistência, torna os betões fabricados com estes cimentos mais sensíveis durante o processo de maturação o que exige cuidados suplementares. A duração do período de cura e as metodologias de proteção são os pontos que devem merecer especial atenção por parte do projetista e do utilizador do betão.

2.5 Outras alterações

Esta revisão da Norma abriu espaço ainda a algumas pequenas correções e ajustes circunstanciais, de pouca relevância para o mercado português mas que não podiam ser descuradas num artigo que pretende partilhar as principais alterações que esta revisão introduziu.

O quadro 1 vê corrigidos os limites de introdução de adições em dois cimentos. O CEM II/A M passa a ter como limite mínimo de adições 12%, o que na prática já assim era, uma vez que dois constituintes a um mínimo de 6% já perfaziam os 12% agora preconizados pela Norma preconiza. O outro limite alterado, de forma muito subtil, foi a diminuição em 1% do limite máximo de escórias e das restantes adições no cimento composto CEM V/B.

Outra novidade, já nos requisitos químicos, é a permissão de o cimento CEM II/B-M com mais de 20% de xisto cozido poder conter até 4,5% de SO3 em todas as classes de resistência.

A NP EN 197-1:2012 abre ainda espaço para a produção, na mesma fábrica, de vários cimentos com a mesma designação normalizada.

3. Conclusões

Não considerando alguns ajustes de menor relevo, as grandes alterações introduzidas pela NP EN 197-1:2012 são sem sombra de dúvidas a definição de requisitos para cimentos resistentes aos sulfatos, cimentos de baixo calor de hidratação e cimentos de baixas resistências iniciais.

Não será esta Norma que revolucionará a escolha do ligante ou a produção de betão, também não era esse o objetivo do CEN/TC 51 quando a redigiu. No entanto, permite harmonizar a utilização destes cimentos, contribuindo para construções mais duráveis, construídas com materiais mais adequados, utilizando menos recursos naturais e contribuindo para um melhor meio ambiente.

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