04 - Aglomerantes

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Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052
N523t Neville, A. M.
 Tecnologia do concreto [recurso eletrônico] / A. M.
 Neville, J. J. Brooks ; tradução: Ruy Alberto Cremonini. – 2.
 ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman, 2013.
 Editado também como livro impresso em 2013.
 ISBN 978-85-8260-072-6
 1. Engenharia civil. 2. Concreto. I. Brooks, J. J. II. Título. 
CDU 691.32
A.M. Neville é consultor de Engenharia Civil. Ele foi Vice Presidente da Royal Aca-
demy of Engineering, Reitor e Vice-Chanceler da University of Dundee. Tem anos 
de experiência como professor, pesquisador e consultor em Engenharia Civil e Es-
trutural na Europa e América do Norte e no Extremo Oriente. Recebeu inúmeros 
prêmios e medalhas, e é membro Honorário do American Concrete Institute, da 
British Concrete Society e do Instituto Brasileiro de Concreto.
J.J. Brooks é consultor, ex-professor sênior na Engenharia Civil e de Materiais e 
Diretor dos Estudos de Pós-Graduação na Escola de Engenharia Civil da University 
of Leeds. É membro do American Concrete Institute e da International Masonry 
Society.
Capítulo 2 Cimento 27
Cimento Portland de alta resistência inicial (Tipo III)
Este cimento é similar ao cimento Tipo I e tem suas especificações determinadas pe-
las mesmas normas. Como o nome indica, a resistência desse cimento se desenvolve 
rapidamente devido, como pode ser deduzido da Tabela 2.8, a um maior teor de C3S 
(acima de 70%) e maior finura (mínimo 325 m2/kg). Atualmente a finura é o fator di-
ferenciador entre o cimento Portland comum e o cimento Portland de alta resistência 
inicial, com pouca diferença na composição química.
A principal utilização do cimento Tipo III é nos casos de necessidade de remoção 
rápida das fôrmas para reutilização ou onde uma determinada resistência mínima, 
necessária para a continuidade da obra, deve ser atingida rapidamente. O cimento 
Portland de alta resistência inicial não deve ser utilizado em obras de concreto massa 
ou em elementos estruturais com seções de grande porte devido à maior velocidade 
de liberação de calor de hidratação (ver Fig. 2.5). Por outro lado, para construções 
em baixas temperaturas, o uso desse cimento é uma alternativa satisfatória contra os 
danos causados pelo congelamento nas primeiras idades (ver Capítulo 15).
O tempo de pega dos cimentos Tipo III e I são os mesmos. O custo do cimento 
Tipo III é um pouco maior que o do cimento Portland comum.*
Cimentos Portland de alta resistência inicial especiais
Estes são cimentos especialmente fabricados, que desenvolvem resistência de forma 
bastante rápida. No Reino Unido, é permitida a utilização de um cimento Portland 
de resistência inicial muito alta para fins estruturais. A resistência inicial muito alta é 
obtida por uma finura mais elevada (700 a 900 m2/kg) e pelo teor de sulfato de cálcio 
mais elevado, mas sem que isso cause instabilidade de volume em longo prazo. Casos 
de aplicação de protensão em curtas idades e reparos de emergência são utilizações 
típicas desse cimento.
Em alguns países, um cimento de pega regulada (ou jet cement) é produzido a 
partir da mistura de cimento Portland e fluoraluminato de cálcio e um retardador de 
pega adequado (normalmente ácido cítrico). O tempo de pega (1 a 30 minutos) pode 
se controlado na fabricação do cimento, tendo em vista que as matérias-primas são 
moídas e queimadas em conjunto, enquanto o desenvolvimento da resistência inicial 
é controlado pelo teor de fluoraluminato de cálcio. Esse cimento tem custo elevado, 
mas aceitável quando uma resistência inicial bastante elevada for necessária.
Cimento Portland de baixo calor de hidratação (Tipo IV)
Desenvolvido nos Estados Unidos para uso em grandes barragens de gravidade, este ci-
mento tem um baixo calor de hidratação. Tanto a ASTM C 150–05 quanto a BS 1370: 
1979 limitam o calor de hidratação em 250 J/g na idade de 7 dias e 290 J/g aos 28 dias.
* N. de T.: No Brasil, o cimento de alta resistência inicial é normalizado pela NBR 5733:1991, sendo deno-
minado CP V–ARI. Sua composição pode ter, no máximo, 5% de fíler calcário, e o restante é constituído 
por clínquer Portland e sulfato de cálcio. Diferentemente dos demais cimentos que têm especificação de 
resistência aos 3, 7 e 28 dias, o cimento CP V ARI tem as exigências de resistências estabelecidas para 1, 3 
e 7 dias, com os valores mínimos, respectivamente, 14 MPa, 24 MPa e 34 MPa.
28 Tecnologia do Concreto
A BS 1370: 1979 controla o teor de óxido de cálcio, pela limitação do fator de 
saturação de cal entre 0,66 a 1,08. Devido ao baixo teor de C3S e C3A, o desenvolvi-
mento da resistência é mais lento do que o cimento Portland comum, embora a resis-
tência final não seja afetada. Para assegurar uma velocidade de ganho de resistência 
razoável, a finura não deve ser menor que 320 m2/kg.
Nos Estados Unidos, o cimento Portland pozolânico (Tipo P) pode ser especi-
ficado como sendo de baixo calor de hidratação, enquanto o cimento Tipo IP pode 
ser estabelecido como moderado calor de hidratação. Esses cimentos são normaliza-
dos pela ASTM C 595–05.*
Cimento modificado (Tipo II)
Para algumas aplicações, uma resistência inicial muito baixa pode ser uma desvanta-
gem e, por essa razão, foi desenvolvido um cimento modificado nos Estados Unidos. 
Esse cimento tem uma taxa de liberação de calor mais alta que o cimento do Tipo 
IV e ganho de resistência semelhante ao cimento Tipo I. O uso do cimento Tipo II 
é recomendado para estruturas nas quais um moderado calor de hidratação é dese-
jado ou onde um moderado ataque por sulfatos pode ocorrer (ver página 262). Esse 
cimento não está disponível no Reino Unido.
Cimento resistente a sulfatos (Tipo V)
Este cimento tem baixo teor de C3A de maneira a evitar o ataque por sulfatos exter-
nos ao concreto. Caso contrário, a formação de sulfoaluminato de cálcio e gipsita 
pode causar a desagregação do concreto devido ao maior volume dos compostos re-
sultantes. Os sais mais ativos são os sulfatos de magnésio e sódio, sendo que o ataque 
por sulfatos é bastante acelerado quando acompanhado por ciclos de molhagem-
-secagem, por exemplo, em estruturas marinhas sujeitas a marés ou respingos.
Para alcançar a resistência a sulfatos, o teor de C3A nos cimentos resistentes a 
sulfatos é limitado a 3,5% (BS 4027: 1996), e o teor de SO3 é limitado a 2,5%. No 
restante, deve atender às especificações do cimento Portland comum. Nos Estados 
Unidos, quando o limite de expansão por sulfatos não for especificado, o teor de 
C3A é limitado a 5% (ASTM C 150–05) e o teor total de C4AF somado ao dobro do 
teor de C3A é limitado a 25%. O teor de sulfato de cálcio também é limitado a 2,3% 
quando o teor de C3A for 8% ou menor.
Nos Estados Unidos, existem também cimentos de moderada resistência a sulfa-
tos. Eles são normalizados pela ASTM C 595–05 e estão listados na Tabela 2.7. Com 
exceção dos cimentos Tipo S e SA, a exigência opcional para resistência a sulfatos é a 
expansão máxima de 0,01% em 180 dias, determinada segundo a ASTM C 1012–04.
* N. de T.: No Brasil, o cimento de baixo calor de hidratação é normalizado pela NBR 13116:1994, que 
estabelece que os cimentos normalizados (CP I, CP II, CP III, CP IV e CP V ARI) podem ser considerados 
como de baixo calor de hidratação, desde que os valores máximos de calor de hidratação liberado aos 3 e 
7 dias, sejam, respectivamente 260 J/g e 300 J/g. Esses cimento são designados pelas sigla e classe originais 
de seu tipo, acrescidas de “BC”. A determinação do calor de hidratação é realizada pelo método da garrafa 
de Langavant, normalizado pela NBR 12006:1990.
Capítulo 2 Cimento 29
Requisitos para cimento resistente a sulfatos com baixo teor de álcalis constam 
na BS 4027–1996.
O calor desenvolvido pelos cimentos resistentes a sulfatos não é muito mais ele-
vado que o do cimento de baixo calor de hidratação, o que é uma vantagem, mas o 
custo do primeiro é maior em função da composição especial das matérias–primas. 
Portanto,na prática, o cimento resistente a sulfatos somente deve ser especificado 
nos casos de real necessidade, pois não é um cimento de uso geral.*
Cimento Portland de alto-forno (Tipo IS)
Este tipo de cimento é produzido pela moagem conjunta ou mistura de clínquer 
Portland com escória granulada de alto-forno. A escória de alto-forno é um resíduo 
da fabricação de ferro-gusa; desse modo, há um menor consumo de energia para a 
produção do cimento. A escória contém óxido de cálcio, sílica e alumina, mas não 
nas mesmas proporções que no cimento Portland, e sua composição pode apresen-
tar grandes variações. Algumas vezes esses cimentos são denominados cimento de 
escória.
A hidratação da escória se inicia quando a cal liberada na hidratação do ci-
mento Portland proporciona a alcalinidade adequada, sendo que a continuação da 
hidratação não depende da cal.
Segundo a ASTM C 595–05, o teor de escória deve estar entre 25 e 70% em re-
lação à massa da mistura. A BS 146: 2002 especifica um teor máximo de 65% e a BS 
4246: 1996 estabelece uma faixa entre 50 e 85% para a produção de cimento Portland 
de alto-forno de baixo calor de hidratação.
Conforme mostrado na Tabela 2.7, a BS EN 197–1: 2000 reconhece três classes 
de cimento Portland de alto-forno, denominadas IIIA, IIIB e IIIC. Nesses três ci-
mentos, é permitida a adição de fíler em até 5%, mas o teor de escória granulada de 
alto-forno moída (eaf) varia entre 36 e 65%, 66 e 80% e 81 e 95%, respectivamente 
para os cimentos IIIA, IIIB e IIIC; o percentual de escória é referido em relação à 
massa total de material cimentício.
Além disso, a Tabela 2.7 mostra que a BS EN 197–1: 2000 estabelece dois tipos 
adicionais de cimento Portland de escória que contêm menores teores de escória: a 
Classe IIA, com teores entre 6 e 20%, e Classe IIB, com teores entre 21 e 35%.
Para garantir finura mínima e alta alcalinidade, a BS 6699: 1992 exige ensaios 
similares aos do cimento Portland. A relação máxima de cal/sílica é 1,4 e a relação 
entre a massa de CaO e MgO em relação à massa de SiO2 deve ser maior que 1,0. A 
* N. de T.: Estes cimentos são normalizados no Brasil pela NBR 5737:1992, e são considerandos como 
resistentes a sulfatos os cimentos: (a) cujo teor de C3A seja ≤ 8% e o teor de adições carbonáticas, ≤ 5% da 
massa do aglomerante total e/ou; (b) cimentos Portland de alto-forno (CP III) cujo teor de escória granu-
lada de alto-forno esteja entre 60 e 70% e/ou; (c) os cimentos Portland pozolânicos (CP IV) cujo teor de 
materiais pozolânicos esteja entre 25 e 40% e/ou; (d) os cimentos que tenham antecedentes com base em 
resultados de ensaios de longa duração ou referências de obras que comprovadamente indiquem resistência 
a sulfatos. Além disso, o cimento Portland de alta resistência inicial, CP V ARI, para ser considerado como 
resistente a sulfatos, pode receber a adição de escória de alto-forno ou materiais pozolânicos. Os cimentos 
Portland resistentes a sulfatos são designados pela sigla original de seu tipo, acrescida de “RS”.
30 Tecnologia do Concreto
massa de óxidos é determinada segundo a BS EN 196–2: 2005. Também são especifi-
cados valores para resistência à compressão, tempos de pega e expansibilidade.
A ASTM C 989–05 estabelece para a escória granulada de alto-forno moída um 
percentual máximo de 20% de grãos maiores que 45 �m. O aumento da finura do 
cimento Portland acompanhado pela otimização de teor de SO3 resulta em aumento 
da resistência.
As exigências em relação a finura, tempo de pega e expansibilidade do ci-
mento Portland de alto-forno são similares ao cimento Portland comum (Tipo I). 
As resistências iniciais são, em geral, mais baixas que do cimento Tipo I, mas as 
resistências finais são similares. A BS 146: 1991 estabelece duas classes de cimen-
tos de baixa resistência inicial: a classe 42,5 L, que deve resultar em pelo menos 
20 MPa aos 7 dias, e a classe 52,5 L com a exigência de resistência mínima aos 2 
dias de 10 MPa.
Os usos comuns do cimento Portland de alto-forno são em obras de concreto-
-massa, devido ao baixo calor de hidratação, e obras em água do mar, devido à 
maior resistência a sulfatos (devido ao baixo teor de C3A), quando comparado ao 
cimento Portland comum. A escória com baixo teor de álcalis pode também ser utili-
zada com um agregado potencialmente reativo com álcalis (ver página 267).
Uma variação utilizada no Reino Unido é a substituição parcial, na betoneira, 
do cimento por escória granulada seca de mesma finura.
O cimento Portland de alto-forno é de uso comum em países onde a escória é larga-
mente disponível e pode ser considerado como um cimento de uso geral.*
Cimento supersulfatado (cimento de escória)
O cimento supersulfatado, embora não seja um cimento Portland, será apresentado 
neste item, por ser produzido a partir da escória granulada de alto-forno.
Cimento supersulfatado é produzido pela moagem conjunta de uma mistura 
de 80 a 85% de escória granulada de alto-forno com 10 a 15% de sulfato de cálcio 
(na forma de gesso desidratado ou anidrita) e cerca de 5% de clínquer Portland. São 
comuns valores de finura entre 400 e 500 m2/kg. O cimento supersulfatado tem baixo 
calor de hidratação (cerca de 200 J/g aos 28 dias). Apesar de não disponível no Reino 
Unido, esse cimento é normalizado pela BS 4248: 2004.
As vantagens do cimento supersulfatado estão na alta resistência à água do mar 
e a ataques por sulfatos, bem como a ácidos húmicos e óleos. O uso desse cimento 
requer atenção especial devido à velocidade de ganho de resistência ser bastante 
afetada por baixas ou altas temperaturas. Não deve ser misturado com cimentos 
Portland, e sua dosagem deve ser feita em faixas limitadas de maneira a não afetar 
o desenvolvimento de resistência. Esse cimento deve ser armazenado em ambientes 
bastante secos, pois há risco de se deteriorar rapidamente.
* N. de T.: No Brasil, o cimento Portland de alto-forno é normalizado pela NBR 5735:1991 e tem o limite de 
escória estabelecido entre 35 e 70%. É permitido um teor de até 5% de fíler calcário, sendo o restante consti-
tuído por clínquer e sulfato de cálcio. Esse cimento é identificado como CP III e estão normalizadas as classes 
de resistências de 25, 32 e 40 MPa).
Capítulo 2 Cimento 31
Cimentos brancos e coloridos
O concreto de cor branca ou, especialmente em países tropicais, o acabamento (re-
vestimento) em cor pastel é algumas vezes necessário para fins arquitetônicos. Nes-
tes casos, é utilizado o cimento branco. Esse cimento também é menos sujeito a 
manchamentos, devido ao seu baixo teor de álcalis solúveis. O cimento branco é pro-
duzido a partir da mistura de caulim, que contém baixos teores de óxidos de ferro 
e manganês, com giz ou calcário livres de determinadas impurezas. Além disso, são 
tomados cuidados durante a moagem do clínquer para evitar contaminações. Essas 
razões fazem com que o custo do cimento branco seja elevado (o dobro do cimento 
Portland comum), sendo esse o motivo do concreto branco ser frequentemente utili-
zado na forma de uma camada de acabamento superficial aderida de forma adequa-
da a um substrato de concreto convencional.
As cores pastéis podem ser obtidas por pintura ou pela adição de pigmentos à 
betoneira, desde que não ocorra efeito prejudicial à resistência. Pigmentos com in-
corporador de ar estão disponíveis nos Estados Unidos e uma maior uniformidade 
de cor é conseguida com o uso de aditivos superplastificantes (ver página 154). Al-
ternativamente, é possível obter cimento branco a partir da moagem conjunta com 
um pigmento (BS 12687:2005). Cimentos brancos com alto teor de alumina também 
são fabricados, mas têm elevado custo (ver página 34).*
Cimento Portland pozolânico (Tipo IP, P e I(PM))
Estes cimentos são obtidos pela moagem conjunta ou mistura de pozolanas (ver 
página 33) com cimento Portland. A ASTM C 618–06 descreve pozolana como um 
material silicoso ou silico-aluminoso que, por si mesmo, possui pouco ou nenhum 
valor cimentício, mas quando finamente dividido e napresença de umidade, reage 
quimicamente com a cal (liberada na hidratação do cimento Portland) em tempera-
tura ambiente formando compostos com propriedades cimentícias.
Como regra, o cimento Portland pozolânico tem um ganho de resistência lento 
e, portanto, exige que seja curado por maior tempo; entretanto, a resistência em lon-
go prazo é alta (ver Fig. 2.4). A Figura 2.6 mostra que ocorre um comportamento 
similar quando há a substituição de parte do cimento por pozolana, e a resistência 
em longo prazo dependerá do teor de substituição.
A ASTM C 595–05 prescreve o cimento Tipo IP para construções em geral e o 
Tipo P para uso nos casos em que resistências elevadas nas primeiras idades não se-
jam necessárias. O Tipo I(PM) é um cimento Portland pozolânico modificado para 
uso geral em construções. O teor de pozolana é estabelecido entre 15 e 40% da massa 
* N. de T.: O cimento Portland branco é normalizado no Brasil pela NBR 12989:1993. Esse cimento 
é identificado pela sigla CPB, podendo ser estrutural ou não estrutural. O primeiro, pela norma, deve 
ser composto por clínquer branco + sulfato de cálcio (75 a 100 %) e materiais carbonáticos (0 a 25%). 
Para o cimento não estrutural, os limites são: clínquer + sulfato de cálcio entre 50 e 74% e materiais 
carbonáticos entre 26 e 50%. O cimento estrutural está normalizado em três classes de resistência: 25, 
32 e 40 MPa.
32 Tecnologia do Concreto
total de material cimentício para os Tipos IP e P, enquanto o Tipo I(PM) tem 15% 
como limite máximo de pozolana.
O tipo mais comum de pozolana é a cinza volante silicosa Classe F (também 
conhecida como cinza volante pulverizada – ver página 33). A BS EN 197–1: 2000, 
conforme mostra a Tabela 2.7, estabelece duas subclasses de cimento pozolânico. A 
Classe IIA tem um teor de cinza volante de 6 a 30%, enquanto a Classe IIB tem um 
teor de cinza volante de 21 a 35%. Esses limites superiores são um pouco inferiores 
que os especificados pela antiga norma BS 6588: 1996 (40%). Entretanto, a BS 6610 
1996 permite um teor mais elevado de cinza volante (53%) para produzir cimento 
pozolânico de cinza volante. A BS 6610 descreve um ensaio para determinação das 
propriedades pozolânicas da cinza volante em cimento pozolânico, sendo que este 
deve atender às exigências de pozolanicidade.
Esses cimentos são utilizados em concreto compactado com rolo (ver página 
408), em concretos com requisitos de baixo calor de hidratação e concretos com exi-
gências de boa resistência química. O uso da cinza volante melhora, em especial, a 
resistência a sulfatos. A cinza volante também é utilizada com cimentos Portland de 
escória de alto-forno de baixo calor de hidratação, desde que nenhuma propriedade 
importante seja significativamente afetada.
As pozolanas são frequentemente mais baratas que o cimento Portland que 
substituem, mas sua maior vantagem é a lenta hidratação e a consequente baixa ve-
locidade de liberação de calor, sendo essa a razão da utilização do cimento Portland 
70
60
50
40
30
20
10
0
1 3 7 28 90 180 365
R
es
is
tê
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sã
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(M
P
a)
Idade (escala logarítmica) – dias
Concreto
de controle
Concreto com
cinza volante
Figura 2.6 Velocidades de desenvolvimento de resistência típicas de concreto com cimen-
to Portland (controle) e concreto com substituição de cinza volante.
Capítulo 2 Cimento 33
pozolânico ou a substituição parcial de cimento Portland por pozolana em constru-
ções em concreto massa.
A substituição parcial do cimento Portland por pozolana deve ser cuidadosa-
mente definida, tendo em vista que sua massa específica (1,9 a 2,4 g/cm3) é bem mais 
baixa que a do cimento (3,15 g/cm3). Sendo assim, a substituição em massa resulta 
em um volume consideravelmente maior de material cimentício. Nos casos em que 
a exigência de resistência inicial for mantida e houver a necessidade de utilização 
de pozolanas, por exemplo, devido à reatividade álcali-agregado (ver página 267), a 
adição de pozolana é preferível à substituição.*
Outros cimentos Portland
Inúmeros cimentos têm sido desenvolvidos para usos específicos, como cimento 
de alvenaria, cimento hidrófugo e cimento bactericida. Esses cimentos não estão 
no escopo deste livro, devendo o leitor consultar a bibliografia para maiores in-
formações.
Em vários países, já há algum tempo, têm sido adicionado filers inertes ao ci-
mento Portland, mas somente recentemente esse procedimento foi permitido nos 
cimentos do Reino Unido. A BS EN 197–1 limita o teor de fíler a 5%, mas permite o 
uso de calcário em até 35% para a produção de cimento Portland de calcário.**
Cimentos expansivos
Para muitos propósitos, pode ser vantajoso o uso de um cimento que não sofra al-
terações de volume devido à retração por secagem (evitando assim a fissuração) ou, 
em casos especiais, até mesmo se expanda durante o processo de endurecimento. 
Concretos que contenham esse cimento expandem nos primeiros dias de idade e uma 
forma de protensão é obtida pela restrição dessa expansão com o uso de armadura: 
o aço é submetido à tração e o concreto, à compressão. A restrição por meios ex-
ternos também é possível. Deve ser destacado que o uso de cimento expansivo não 
pode produzir um concreto “não fissurável”, já que a retração ocorre após o término 
da cura úmida. Entretanto, a magnitude da expansão pode ser ajustada de maneira 
que a expansão e posterior retração sejam iguais e opostas.
* N. de T.: O cimento Portland pozolânico é normalizado no Brasil pela NBR 5736:1991 versão corrigida 
1999. Esse cimento é identificado como CP IV e estão normalizadas as classes de resistência de 25 e 32 
MPa. O teor de material pozolânico é estabelecido entre 15 e 50%, sendo permitido um teor máximo de 5% 
de fíler calcário e o restante constituído por clínquer e sulfato de cálcio.
** N. de T.: No Brasil, além dos cimentos citados anteriormente, é normalizado pela NBR 11578:1991 o 
cimento Portland composto, nos seguintes tipos: cimento Portland composto com escória (CP II E), com 
composição de 56 a 94% de clínquer Portland + sulfato de cálcio, 6 a 34% de escória de alto-forno e 0 a 
10% de material carbonático. O cimento Portland composto com pozolana (CP II Z) tem composição de 
76 a 94% de clínquer Portland + sulfato de cálcio, 6 a 14% de material pozolânico e 0 a 10% de material 
carbonático. Para o cimento Portland composto com fíler, a composição é de 90 a 94% de clínquer Portland 
+ sulfato de cálcio e 6 a 10% de material carbonático Esses cimentos têm as classes de resistência de 25, 32 
e 40 MPa.
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