A era do cimento (1)
Juan de las Cuevas Toraya

Juan das Cuevas Toraya é historiador da Indústria de Materiais da Construção

Não estará a humanidade passando por uma era que no futuro será conhecida como a Idade de Cimento? Talvez seja muito cedo para tal afirmação, mas é legítimo perguntar sobre a existência de uma Era ou até mesmo de uma Idade marcada pelo cimento.

Os egípcios usavam o gesso calcinado para unir as pedras há quatro mil anos antes de Cristo, mas parece que foi na ilha de Creta o local onde foi empregada pela primeira vez a cal como material agregante, de onde passaria para a Grécia e posteriormente para Roma.

Os romanos construíam com pedras calcárias e vulcânicas (pedra-pomes), que contém sílica ativa. Esta combinação deu lugar ao que se conhece como cimento romano, com o qual foram construídas obras que se mantém até nossos dias. A famosa ponte de Alcântara, construída em Extremadura, Espanha, no primeiro século de nossa Era, foi executada com esse cimento e até hoje conserva sua rigidez.

O passo fundamental na evolução do sistema romano de construção ocorreu ao serem descobertas as propriedades do tufo expelido pelo Vesúvio, em Pozzuoli, arredores de Nápoles. O tufo em si mesmo não era aglomerante, mas reagia ao unir-se com a cal e produzia um composto com capacidade de consolidar-se sob a ação da água, motivo pelo qual foi chamado de cimento hidráulico. Trinta anos antes da era Cristã, Vitruvius descreveu como fazer cimentos hidráulicos ligando as pozolanas (rochas vulcânicas) com a cal.

Com a desaparição do Império Romano se perdeu a técnica de se construir com o cimento. Em meados do século XVIII, o engenheiro inglês John Smeaton foi encarregado da construção de um farol no rochedo chamado Eddystone (17 quilômetros a sudoeste da cidade de Plymouth), que sobressaía pouco do mar e estava rodeado de água profunda, conformando um lugar muito perigoso para as embarcações. Em junho de 1757 Smeaton se dedicou a investigar o material agregante com que construiria o farol e chegou à conclusão que o cimento hidráulico obtido com calcário e alguma proporção de argilas era muito superior ao calcário puro.

James Parker descobriu em 1791 um cimento que patenteou em 1796 com o nome de Cimento Romano – por uma suposta semelhança com o usado por aqueles –, que teve uma grande aceitação por suas excelentes qualidades, tanto que ao expirar o termo da patente, que nessa época era de 14 anos, continuou-se dando por antonomásia o mesmo nome visto sua comprovada qualidade. A celebridade da mistura Parker e a escassez de pedras similares às que ele usava – recolhia certos tipos de rochas nas praias da ilha de Sheppel, em Kent – fez com que químicos e engenheiros a analisassem e chegassem à conclusão de que usando pedras calcárias ligadas com aproximadamente um terço de argila e misturando-as com uma pequena quantidade de óxido de ferro, se conseguia o cimento romano.

Em 1818, o engenheiro francês Louis José Vicat, em sua obra Investigações experimentais sobre a cal de construção, o concreto e as argamassas, divulgou um método para obter cal hidráulica de qualquer pedra calcária. O procedimento consistia em tirar a força da cal viva, misturando-a com argila pura e água, conseguindo uma massa pegajosa que era moldada em esferas. Estas, por sua vez, eram colocadas ao sol e depois em um forno, obtendo-se um material de qualidades completamente diferentes.

Nasce o cimento Portland

Em Leeds, Condado de Yorkshire, Inglaterra, se estabeleceu no último quarto do século XVIII o pedreiro Thomas Aspdin; sabe-se que três de seus cinco filhos seguiram na profissão: Thomas, John e Joseph. Este último, nascido em 25 de dezembro de 1778, descobriu o cimento – segundo ele propagandeava – em 1811. Em 21 de outubro de 1824 Joseph Aspdin solicitou a Patente nº 5022 para Um aperfeiçoamento no método de produzir pedra artificial. A solicitação de patente afirmava textualmente:

“O barro ou cascalho das ruas devem ser revestidas com pedra calcária, ou, se este material não puder ser obtido em quantidade suficiente, a pedra calcária calcinada tem que ser mesclada com uma quantidade determinada de argila e amassada com água por meio de trabalho manual ou com auxílio de uma máquina, até ser reduzida a uma massa impalpável. A pasta deve ser deixada para secar e, após se romper em pedaços, deve ser aquecida em um forno de cal, até que se esgote todo o ácido carbônico. O produto se reduz depois a pó com cascalhos e argamassas, estando pronto para o uso”.

Como a lei obrigava a descrever e legalizar no prazo de 60 dias o processo de produção, em 21 de dezembro ele apresentou o seguinte documento:

“A todos aqueles que estejam presentes, eu, Joseph Aspdin, de Leeds, no Condado de York, pedreiro, saúdo, levando em conta que sua Majestade o Rei Jorge Quarto pela Patente com o Grande Selo da Grã Bretanha, assinada em Westminter em 21 de outubro, quinto ano de seu reinado, concedeu a mim, dito Joseph Aspdin, meus executores, administradores, e sucessores ou aqueles a quem eu, dito Joseph Aspdin, ou meus executores, administradores e sucessores a qualquer tempo autoriza e não a outros, em qualquer tempo no período de anos aqui citado legalmente, poder fazer uso, exercer e vender dentro de Inglaterra, Gais e Berwick-upon Tweed minha invenção de “Uma melhora nos modos de produzir uma pedra artificial”, em cuja Patente se contém uma condição, obrigando-me, o dito Joseph Aspdin, por escritura firmada e selada por mim, descrever a natureza de minha invenção e a forma pela qual tem que ser manipulada a mesma e fazer que a mesma seja registrada na Cancelaria do Alto Tribunal de sua Majestade nos dois meses imediatamente após a aprovação da citada Patente (segundo e pela mesma) fazendo-se a ela referência... Agora se faz saber que cumprindo com tal condição, eu, o dito Joseph Aspdin declaro aqui a natureza de dita Invenção e a maneira na qual a mesma tem que ser feita, se descrevem particularmente na seguinte descrição (ou seja): Meu método de fazer um cimento ou pedra artificial para rebocar edifícios, águas correntes, cisternas ou qualquer outro objeto a que se pode ser aplicável (e que eu chamo cimento Portland) é como se segue: Eu tomo uma quantidade específica de calcário, tal como é geralmente usada para fazer ou reparar caminhos e a tomo dos caminhos depois de haver sido reduzida a pó, mas se não posso obter suficiente quantidade da anterior dos caminhos, pego o próprio calcário e faço com que seja calcinado. Depois tomo uma quantidade específica de terra argilosa e a misturo com água a um estado que se aproxime da impalpabilidade, seja por trabalho manual ou maquinaria. Depois deste procedimento coloco a mistura anterior em um recipiente para evaporação, seja pelo calor do sol ou submetendo-a à ação do fogo ou vapor, levado em tubos ou condutores debaixo ou próximo do recipiente até que a água tenha se evaporado completamente. Depois parto tal mistura em pedaços adequados e os calcino em um forno parecido a um forno de cal até que o ácido carbônico seja totalmente expelido. A mistura assim calcinada deve ser moída, batida ou pisada até se tornar um pó fino, e se encontra então em estado apropriado para se fazer cimento ou pedra artificial. Este pó dever ser misturado com suficiente quantidade de água para dar-lhe consistência de argamassa e deste modo ser aplicado aos propósitos que se necessitem. Em testemunho do qual eu, Joseph Aspdin, firmo e selo a presente no dia 15 de dezembro do ano de Nosso Senhor 1824, Joseph (L. S.) Aspdin.

Portanto, no dia quinze de dezembro do ano de Nosso Senhor 1824, o acima mencionado, Joseph Aspdin, veio ante nosso mencionado Senhor o Rei em sua Cancelaria e reconheceu a fórmula mencionada e tudo e todas as coisas nelas contidas e especificadas, na forma acima escrita. A especificação acima mencionada foi registrada de acordo com o previsto no Estatuto para tais objetos e foi subscrita no dia 18 de dezembro do ano de Nosso Senhor 1824".

Aspdin lhe deu o nome de Cimento Portland por sua semelhança, uma vez enrijecido, com a famosa pedra calcária branco-prateada que se extraía há mais de três séculos de algumas pedreiras existentes na pequena península de Portland (6,5 quilômetros de comprimento por 2,5 de largura), na costa sul do Condado de Dorset. Pouco depois de obter a patente, se associou com William Beverly e montaram em 1828 uma fábrica em Wakefield, próxima de Leeds, com a razão social Aspdin & Beverly Patent Portland Cement Manufacturers. A indústria funcionou até 1892.

Ele não tinha conhecimentos químicos nem científicos e seus procedimentos eram totalmente empíricos. A solicitação de patente não detalhava o processo de fabricação, nem a temperatura de aquecimento – omissão aceita então – e, além disso, sempre manteve um grande segredo sobre o processo de produção até sua morte ocorrida em Wakefield, no dia 20 de março de 1855, aos 76 anos de idade.

Em grande medida, a fama que adquiriu o cimento Portland se deve a seu uso no túnel de 360 metros de comprimento, construído em Londres sob o rio Tamisa pelo engenheiro francês Marc I. Brunel. Esta obra havia despertado enorme interesse na Grã Bretanha e no estrangeiro por ser o primeiro túnel no mundo que se construía sob um rio navegável. A construção havia sido iniciada em 1825 usando o cimento romano, contudo em certo momento da execução uma parte do teto cedeu e Brunel, que nesse momento já conhecia o cimento de Aspdin, colocou toneladas do mesmo sobre a fenda e conseguiu vedar debaixo d’água a fissura e concluir com felicidade a obra.

A principal produção que Aspdin tinha à sua disposição no início da obra foi uma fábrica de Cimento Romano de grande qualidade, situada em Swanscombe, em Kent, adquirida em 1834 por J. Bazley White & Sons. O diretor dessa fábrica, Isaac Charles Johnson, foi encarregado por Aspdin, na década do quarenta, a produzir cimento Portland, contratando para isso os melhores químicos de Londres, sem obter bons resultados. Um dia observou no pátio que uma quantidade de material, abandonado por estar queimado, havia sido esmigalhado no solo pelas rodas dos carros e pouco a pouco havia alcançado grande dureza. Com novo ânimo Johnson reiniciou suas pesquisas, elevou a temperatura da queima para 1400°, moeu o clinker muito fino e conseguiu em 1845 produzir um cimento Portland de excelente qualidade.

No ano de 1843, Grisell & Peto, empreiteiros ingleses, fizeram as primeiras análises comparativas entre o cimento Portland e o Romano e ficou demonstrada a superioridade do primeiro. Contudo, seu desenvolvimento inicial foi muito lento e em 1850 apenas oito fábricas o produziam na Inglaterra devido principalmente ao fato de que sua qualidade era muito variável, o que causava dúvidas quanto a sua eficácia. Nos anos subseqüentes várias fábricas começaram a produzir o cimento Portland em pequenas quantidades na Inglaterra.

A primeira fábrica com uma produção verdadeiramente significativa foi a da Dupont e Demarle, em 1850, na França (Boulogne-Sur-Mer). Nesse mesmo ano, Vicat e Companhia fundaram outra fábrica em Grenoble, França, que foi a primeira a usar tecnologia por via seca em fornos cíclicos verticais. Cinco anos mais tarde, em 1855, o alemão Hermann Bleibtreu montou uma fábrica em Züellchow, próxima de Stettin, com a qual começou a expandir-se e popularizar-se o uso do cimento Portland pelos países europeus.

Nota

1
Capítulo do livro TORAYA, Juan de las Cuevas. Un siglo de Cemento en Latinoamérica, Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto – IMCYC, Mexico, 1999.

Joseph Aspdin (centro) con seus filhos

Isaac Charles Johnson, a quem muitos consideram o verdadeiro descobridor do cimento Portland

Fornos verticais usados nos primórdios do cimento, no século XIX

Fábrica de cimento Cuba, em Havana. Primeira fábrica de cimento Portland na América Latina

Fábrica de cimento Mercerón, Santiago de Cuba. Ao fundo, Sierra Maestra

Moderna fábrica de cimento no Brasil

Fábrica Alhandra, em Portugal

Fábrica de cimento em Málaga