# Cimento Portland

> O ligante que endurece debaixo de água

- Data: 1824
- Época: Era industrial
- Domínio: [Construção e cidades](https://lastcodex.org/pt/domains/building/)
- Etapa: IV (Ciência e indústria)
- Dificuldade: 4/5
- URL: https://lastcodex.org/pt/inventions/portland-cement/

O cimento Portland é calcário e argila cozidos em conjunto a cerca de 1450 °C até formarem nódulos duros, o clínquer, depois moídos com um pouco de gesso. Com água endurece por reação química, mesmo submerso, e ligado a areia e brita dá o betão, o material de construção mais usado no mundo.

![Cimento Portland · O ligante que endurece debaixo de água](https://lastcodex.org/_astro/plate.C3lTA59h_21VoXP.webp)

## Legenda

1. Calcário e argila britados
2. Forno rotativo, chama na extremidade baixa
3. Nódulos de clínquer
4. Moinho: clínquer com um pouco de gesso
5. Areia, brita e água para a mistura
6. Cofragem de madeira com betão fresco

## O que é

O cimento Portland é um pó cinzento: calcário e argila cozidos até fundirem em parte em torrões duros, o clínquer, que depois se mói com um pouco de gesso. Com água forma uma pasta que ganha presa em poucas horas e continua a endurecer durante semanas.

É um ligante hidráulico: endurece ao reagir com a água, numa vala húmida como debaixo do mar. A argamassa de cal aérea, pelo contrário, endurece devagar por carbonatação, em contacto com o ar. O betão romano resistia à água graças à pozolana, uma cinza vulcânica cuja sílica reage com a cal apagada. No cimento Portland, a cal e a sílica da argila já se combinaram no forno: o pó só precisa de água, e fica muito mais resistente.

Misturado com areia e brita dá o betão: estes agregados ocupam a maior parte do volume e o cimento cola-os uns aos outros.

## Como funciona

![Nódulos arredondados de clínquer cinzento-escuro, alguns partidos, ao lado de pedaços brancos de gesso e de um montinho de pó cinzento](https://lastcodex.org/_astro/v1.tHsbFK7e_Z15ghT8.webp)
_O clínquer à saída do forno; moído com um pouco de gesso, torna-se cimento._

**A cozedura.** O cru tem em geral cerca de quatro quintos de calcário, com argila ou xisto que trazem sílica, alumina e óxido de ferro. No forno, o calcário perde o dióxido de carbono e torna-se cal viva, que depois se combina com os minerais da argila. Perto dos 1450 °C, parte da carga funde e o resto sinteriza em nódulos escuros. Um clínquer típico contém cerca de 55 % de alite e 20 % de belite, dois silicatos de cálcio; a alite só se forma com uma cozedura intensa, acima de uns 1300 °C. O clínquer é depois arrefecido depressa.

**A moagem.** O clínquer é moído muito fino com cerca de 5 % de gesso, que impede o seu aluminato de endurecer a pasta poucos minutos depois da amassadura.

**A presa.** Na água, a alite e a belite formam silicatos de cálcio hidratados, um gel pouco cristalino que cresce a partir de cada grão e os liga uns aos outros, libertando hidróxido de cálcio e calor. A alite dá a resistência dos primeiros dias; a belite, a que vem depois da primeira semana.

**Água e resistência.** A água em excesso deixa poros, e os poros enfraquecem o betão. Em 1918, Duff Abrams, no Lewis Institute de Chicago, mostrou que a resistência depende sobretudo da razão entre água e cimento; a maioria das misturas fica entre 0,4 e 0,6 em massa. Um betão que seca cedo demais deixa de reagir; em alguns ensaios só atingiu cerca de metade da resistência de um betão mantido húmido.

## Como construir

O clínquer exige um forno industrial, mas o cimento em saco, dentro do prazo de validade, pode ser amassado à mão sobre uma tábua para a sapata de um poste ou uma pequena laje de jardim. Tudo o que suporte um edifício ou um veículo precisa do projeto de um engenheiro.

**A cofragem.** Para uma laje, escave até ao solo firme, compacte uma camada de tout-venant e coloque tábuas de cutelo à volta, presas por estacas do lado de fora, com o bordo superior nivelado e a face interior oleada. Para uma sapata, o próprio buraco serve de molde.

![Betão amassado à mão sobre uma tábua: um monte de areia, brita e cimento com uma cratera de água no topo, uma pá e um balde](https://lastcodex.org/_astro/v2.B79AxL8V_Z20ubEb.webp)
_A água vai para uma cratera aberta na mistura seca, e a pá puxa as bordas para o centro._

**Misturar a seco e juntar pouca água.** Uma regra comum é um balde de cimento para dois de areia para betão e três de brita lavada até 20 mm. Revolva o monte seco até ficar de um cinzento uniforme, deite água numa cratera e vá puxando para dentro dela, com a pá, a mistura seca das bordas, aos poucos. Uma razão de 0,5 corresponde a cerca de 12,5 litros por saco de 25 kg, contando a água que a areia húmida já traz. Pare quando a mistura estiver molhada por igual e mole o bastante para encher a cofragem e ser compactada, mas ainda mantiver a forma na pá: a água a mais torna-a mais fácil de colocar, mas deixa o betão endurecido mais fraco.

**Betonar, compactar e manter húmido.** Encha a cofragem por camadas, picando cada uma com uma vara e batendo nas tábuas para expulsar o ar; nivele a superfície com uma régua. Proteja o betão fresco do sol e do vento enquanto trabalha. Quando a superfície já não marcar, mantenha-a húmida debaixo de plástico ou de serapilheira molhada durante pelo menos 7 dias, mais tempo se estiver fresco, e proteja-a da geada.

**Testar um cubo.** Encha com a mesma amassadura um ou dois moldes oleados de 10 cm de lado interior, em duas camadas picadas com uma vara, e deixe-os curar debaixo da mesma serapilheira molhada que a laje. Um laboratório de ensaios esmaga estes cubos numa prensa aos 7 e aos 28 dias e indica a sua resistência: é assim que se controla o betão em obra. Partir um cubo com uma marreta diz pouco e projeta lascas e pó.

> **Segurança.** O cimento fresco é muito alcalino. Preso contra a pele dentro de uma luva ou de uma bota, pode causar queimaduras químicas graves. Use luvas impermeáveis, mangas compridas, as calças por cima das botas e óculos de proteção. Lave logo a pele suja; se entrar nos olhos, enxague com muita água limpa durante pelo menos 15 minutos e procure assistência médica. O pó irrita os pulmões: esvazie os sacos ao ar livre, de costas para o vento e com máscara FFP3. Cortar betão endurecido levanta pó de sílica: use uma serra com alimentação de água e uma máscara FFP3 com ajuste verificado. Um saco pesa 25 kg: levante-o dobrando os joelhos, ou a dois.

## História e evolução

![O farol de pedra de Smeaton sobre o seu rochedo no mar, aberto para mostrar divisões ligadas por escadas de mão sob uma lanterna de velas, com um anel de pedras em rabo de andorinha desenhado ao lado](https://lastcodex.org/_astro/v3.BHdE-L7r_1EV5yM.webp)
_A torre de Smeaton em Eddystone, 1759: pedras em rabo de andorinha numa argamassa que ganha presa em água do mar._

Em 1756, o engenheiro inglês John Smeaton, encarregado de reconstruir o farol de Eddystone ao largo de Plymouth, testou várias cais à procura de uma argamassa que ganhasse presa entre duas marés. As melhores vinham de calcário com argila; ergueu a torre com cal hidráulica e pozolana. Em França, em 1817-1818, Louis Vicat mostrou como a argila permite à cal ganhar presa debaixo de água e fabricou uma cal hidráulica artificial a partir de cré e argila, para uma ponte em Souillac.

A 21 de outubro de 1824, Joseph Aspdin, pedreiro de Leeds, patenteou uma pedra artificial «a que chamo cimento Portland», por causa da pedra clara de Portland, no Dorset. O seu produto estaria provavelmente pouco cozido para contar hoje como cimento Portland. Na década de 1840, o filho William e Isaac Charles Johnson, ambos perto de Londres, cozeram a mistura até ao clínquer, que os fabricantes anteriores deitavam fora por estar requeimado; cada um reivindicou a descoberta. Esta prancha fica com 1824, o ano do nome.

Frederick Ransome patenteou um forno rotativo em 1885. Os seus ensaios em Inglaterra falharam, mas em 1890 um forno deste tipo, aquecido a petróleo, funcionava na Pensilvânia, e estes fornos depressa substituíram os fixos.

Em 2018, segundo a Chatham House, o mundo produzia mais de 4 mil milhões de toneladas de cimento por ano, e esse fabrico emitia cerca de 8 % do CO₂ mundial. Mais de metade vinha do próprio calcário, que liberta o seu dióxido de carbono no forno. Os fabricantes substituem parte do clínquer por escória, cinzas volantes, argila calcinada ou calcário para reduzir essa parte.

## Números-chave

- Temperatura do forno: Cerca de 1450 °C
- Gesso: Cerca de 5 %, moído com o clínquer
- Traço comum à mão: 1 parte de cimento, 2 de areia, 3 de brita em volume
- Razão água/cimento: Em geral 0,4 a 0,6 em massa
- Produção mundial: Mais de 4 mil milhões de toneladas por ano, cerca de 8 % das emissões mundiais de CO₂ (2018)

## Requer

- [Cal e argamassa de cal](https://lastcodex.org/pt/inventions/lime-mortar/): Pedra cozida que volta a ser pedra (há 10.000 anos)
- [Betão romano](https://lastcodex.org/pt/inventions/roman-concrete/): Cal, cinza vulcânica e entulho (c. 200 a.C.)
- [Medidas e padrões](https://lastcodex.org/pt/inventions/measures-and-standards/): O côvado, a balança e o metro (c. 3.000 a.C.)

## Conduz a

- [Betão armado](https://lastcodex.org/pt/inventions/reinforced-concrete/): Aço à tração, betão à compressão (c. 1848)

## Fontes

- [About cement](https://www.cementkilns.co.uk/cement.html), Cement Kilns (D. Moore), history of the British cement industry
- [Aspdin's 1824 patent](https://cementkilns.co.uk/cemkilndoc008.html), Cement Kilns (D. Moore)
- [Early rotary kilns](https://cementkilns.co.uk/early_rotary_kilns.html), Cement Kilns (D. Moore)
- [Hard-Headed Man (M. Rinde, 2015)](https://www.sciencehistory.org/stories/magazine/hard-headed-man/), Science History Institute, Distillations
- [Aberthaw Lime and Cement Works, Rhoose (listing record 83144)](https://britishlistedbuildings.co.uk/300083144-aberthaw-lime-and-cement-works-rhoose), Cadw, via British Listed Buildings
- [Louis Vicat](https://225.polytechnique.fr/en/225-stories/louis-vicat.html), École polytechnique
- [Making Concrete Change: Innovation in Low-carbon Cement and Concrete (Lehne & Preston, 2018)](https://www.chathamhouse.org/sites/default/files/publications/2018-06-13-making-concrete-change-cement-lehne-preston-final.pdf), Chatham House
- [Global CO2 emissions from cement production, 1928–2018 (R. M. Andrew, 2019)](https://essd.copernicus.org/articles/11/1675/2019/), Earth System Science Data
- [Composition of cement](https://www.engr.psu.edu/ce/courses/ce584/concrete/library/construction/curing/composition%20of%20cement.htm), Penn State College of Engineering
- [Curing concrete: normal, hot and cold weather](https://www.engr.psu.edu/ce/courses/ce584/concrete/library/construction/curing/curing.html), Penn State College of Engineering
- [Water-cement ratio of concrete](https://www.globalgilson.com/blog/water-cement-ratio-of-concrete), Gilson Company
- [Properties of concrete](https://www.ce.memphis.edu/1101/notes/concrete/section_3_properties.html), University of Memphis, Civil Engineering
- [Cement](https://www.hse.gov.uk/construction/healthrisks/hazardous-substances/cement.htm), Health and Safety Executive
- [Cutting paving blocks, kerbs and flags](https://www.hse.gov.uk/construction/healthrisks/hazardous-substances/cutting-paving-blocks-kerbs-and-flags.htm), Health and Safety Executive
- [Cement hydration](https://www.mc-bauchemie.com/mcpedia/cement-hydration), MC-Bauchemie, MCpedia

Factos verificados em 2026-10-14.

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