Otimização do tamanho das partículas de cimento para aumento da resistência e redução de CO₂ em argamassas leves

Por que os grãos de cimento importam para o clima e a construção

De pontes a blocos de apartamentos, a vida moderna depende fortemente do cimento. Ainda assim, a produção de cimento é uma das maiores fontes industriais de dióxido de carbono do mundo. Este estudo explora uma alavanca surpreendentemente simples para construir estruturas mais fortes e mais leves com menor pegada de carbono: alterar a finura dos grãos de cimento, não por moagem intensa, mas principalmente por peneiramento para remover as partículas mais grossas. O trabalho mostra como ajustar o tamanho dos grãos pode aumentar a resistência, alterar o comportamento de fissuração e reduzir as emissões por unidade de resistência em argamassas leves usadas em elementos mais finos e leves.

Grãos menores, traços mais leves e necessidades cotidianas da construção

Os autores enfocam as “argamassas leves”, nas quais parte da areia pesada é substituída por argila expandida. Essas misturas ajudam a reduzir o peso de paredes e lajes, o que é atraente para edifícios altos e reformas. No entanto, traços mais leves frequentemente exigem mais cimento para atingir a mesma resistência, elevando tanto o custo quanto as emissões. Para enfrentar isso, a equipe comparou três versões do mesmo cimento Portland: uma mistura normal, um cimento “fino” peneirado para remover partículas acima de 50 micrômetros, e um cimento “superfino” com apenas partículas abaixo de 25 micrômetros. Importante: eles não moeram o cimento adicionalmente — processo energeticamente custoso — mas filtraram seletivamente os maiores aglomerados.

O que o cimento mais fino faz na argamassa fresca e endurecida

No laboratório, os pesquisadores prepararam quatro argamassas: uma argamassa densa padrão, uma versão leve e duas versões leves feitas com os cimentos fino e superfino. Mantiveram o teor de água e os aditivos químicos essencialmente constantes para que apenas o tamanho de partícula alterasse o comportamento. À medida que o cimento ficou mais fino, as misturas frescas fluíram mais facilmente e tornaram-se ligeiramente mais densas, sinal de melhor empacotamento entre os grãos. Após o endurecimento, a resistência à compressão — a capacidade de suportar esforços de esmagamento — aumentou de forma acentuada: as misturas com cimento fino e superfino obtiveram até 40–45% mais resistência aos três dias e 15–21% mais aos sete dias em comparação com a argamassa leve não peneirada. A contrapartida foi uma redução moderada na resistência à flexão e aumento da retração, ambos associados a uma estrutura interna mais rígida e frágil e a uma maior tendência a fissuras finas.

Investigando dentro dos grãos para ver reações aceleradas

Para entender por que o cimento mais fino se comporta assim, a equipe acompanhou suas reações iniciais nas primeiras 12 horas. Usando difração de raios X, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de transmissão, observaram produtos de reação-chave — especialmente o gel de silicatos de cálcio hidratado, semelhante a cola — formando-se mais rapidamente e em maior quantidade nos cimentos mais finos. Imagens de microscopia mostraram o “aglutinante” interno evoluindo de aglomerados em forma de agulha dispersos para massas densas, em lâmina e compactas, mais cedo quando os grãos eram pequenos. Medições de perda de massa durante aquecimento confirmaram mais água ligada e mais hidratos nas pastas finas e superfina, correspondendo ao aumento observado na resistência à compressão. Em outras palavras, maior área de superfície das partículas mais finas oferece mais locais para a água reagir, de modo que o esqueleto interno do material se forma mais rápido e de maneira mais densa.

Equilibrando uso de energia, emissões e desempenho estrutural

Como a produção de cimento já consome grandes quantidades de energia e emite cerca de uma tonelada de CO₂ por tonelada de produto, os autores perguntaram-se se cimentos mais finos realmente ajudam o clima quando se considera o processamento. Eles construíram uma avaliação do ciclo de vida comparando três rotas: cimento comum, moagem extra para aumentar a área superficial e simples peneiramento do cimento padrão em frações mais finas. A moagem eleva emissões e consumo elétrico, mas também aumenta a resistência o suficiente para que menos cimento seja necessário para uma mesma resistência de projeto, reduzindo ligeiramente o CO₂ por unidade de resistência. O peneiramento mostrou-se ainda mais atrativo. Passar o cimento por uma tela de 50 micrômetros exigiu apenas cerca de 1% mais energia, mas permitiu até 14% menos emissões de CO₂ por unidade de resistência em argamassas leves; ir até 25 micrômetros trouxe apenas ganho modesto de resistência a custo de processamento maior e maior retração.

O que isso significa para prédios mais verdes e mais leves

Para não especialistas, a conclusão é que “quão pequenos são os grãos” pode ser tão importante quanto “quanto cimento você usa”. Ao remover seletivamente apenas as partículas mais grosseiras, os fabricantes podem produzir argamassas que são mais fáceis de aplicar, significativamente mais fortes em compressão e menos intensivas em carbono por unidade de resistência — sem aumentar massivamente o consumo de energia na fábrica. O estudo também alerta que cimentos muito finos podem retrair mais e fissurar com maior facilidade, o que pode afetar a durabilidade a longo prazo. No geral, o trabalho sugere que um ajuste relativamente de baixa tecnologia — peneiramento industrial do cimento em torno de 50 micrômetros — oferece um caminho prático para materiais à base de cimento mais leves, mais fortes e um pouco mais limpos.

Citação: Nieświec, M., Chajec, A., Walendzik, I. et al. Optimizing cement particle size for strength enhancement and CO₂ reduction in lightweight mortars. Sci Rep 16, 8418 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39546-9

Palavras-chave: finura do cimento, argamassa leve, resistência à compressão, emissões de CO2, avaliação do ciclo de vida