Cimento e Concreto na Construção Civil

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO 
UNEC / EAD DISCIPLINA: CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
 
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20. CIMENTO E CONCRETO 
 
Sendo o concreto uma mistura em que uma pasta de cimento portland com 
água serve de liga entre materiais finos e grosseiros, conhecidos com os nomes de 
agregados, de modo a produzir uma massa dura e resistente. 
 
 
20.1 CIMENTO PORTLAND 
 
O cimento portland é um aglomerante, ou seja, uma substância destinada a 
ligar materiais empregados em construção, como areia, pedregulho ou pedra britada, 
barras de aço etc. 
É um aglomerante artificial, resultante do "cozimento", até fusão parcial (cerca 
de 1.450°C) de uma mistura calcário-argilosa, convenientemente proporcionada. Essa 
mistura, depois de cozida, é moída e a ela se adiciona certa quantidade de gesso, 
para regular a "pega", ou seja, o tempo de início de endurecimento. 
Por outro lado, o tipo de aglomerante que caracteriza o cimento portland é o 
"hidráulico", ou seja, é um aglomerante que pode ser empregado em água. 
As matérias primas essenciais na fabricação do cimento portland são calcário 
(carbonato de cálcio CaCO3) e argila. Os componentes principais dessa mistura são 
cal, sílica, alumina e óxido de ferro. 
Os constituintes do cimento - silicatos e aluminatos - são responsáveis pelo 
endurecimento do cimento, pois quando são misturados com água, se hidratam. 
O silicato tricálcico é o responsável pelo endurecimento rápido e pela alta 
resistência em pouco tempo; o silicato dicálcico, ao contrário, apresenta baixa 
resistência até sete dias, mas esta aumenta rapidamente depois de um mês, de modo 
que, além de um ano, os dois silicatos apresentam resistências praticamente 
idênticas. 
Os aluminatos não têm muita importância sob o ponto de vista de resistência. 
Os principais característicos do cimento portland e que são objeto de métodos 
de ensaio* são: finura, pega, expansibilidade e resistência à compressão. 
 
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A finura, ou seja, o tamanho de grão do cimento deve obedecer à seguinte 
especificação: o resíduo deixado na peneira normal de 0,075 mm não deve exceder 
15%. 
 
21. OUTROS TIPOS DE CIMENTO 
 
Além do cimento portland comum, que é o normalmente empregado nas obras 
civis e que é também chamado "pega lenta", outros tipos de cimentos são os 
seguintes: 
• Cimento portland branco, empregado quando se deseja argamassa ou 
concreto branco; 
 
• Cimento aluminoso, obtido em fornos especiais, a partir de uma 
mistura de bauxita e calcário, de tal modo que o cimento resultante 
contenha pelo menos 30% de alumina. É mais resistente à compressão 
que o portland comum, não se altera quando submetido a temperaturas 
elevadas durante um certo tempo e apresenta grande resistência ao 
ataque por parte de águas agressivas. Sua pega é lenta. Exige, para sua 
hidratação, cerca do dobro da água que o cimento portland comum; 
 
 
• Cimento de pega rápida, empregado em serviços de reparos urgentes 
ou para concreto a ser utilizado em baixas temperaturas. Esse cimento 
desenvolve a resistência normal do cimento portland comum em 3 dias 
ou menos; 
 
• Cimento metalúrgico, empregado nas mesmas aplicações que o 
cimento portland comum, obtido a partir de uma mistura adequadamente 
proporcionada de escória de alto-forno com clinquer. 
 
 
 
 
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21.1 APLICAÇÕES DO CIMENTO 
 
21.1.1 Pasta 
 
É a mistura de cimento com determinada quantidade de água; a pasta adquire 
com o tempo resistência mais ou menos considerável; 
 
21.1.2 Argamassa 
 
 
Que consiste numa mistura de cimento, água e agregado miúdo, isto é, areia. 
O agregado miúdo é definido como aquele cujos grãos são inferiores a 0,5 cm de 
diâmetro; 
 
21.1.3 Concreto 
 
Que é a mistura de cimento, água, agregado graúdo (pedregulho ou pedra 
britada) e agregado miúdo (areia). O agregado graúdo possui tamanho de grão 
superior a 0,5 cm de diâmetro. 
 
 
22. CONCRETO 
 
O concreto resulta, portanto, da adição na pasta de material granuloso 
resistente e inerte. Essa mistura, quando "fresca" ou recém preparada, pode ser 
moldada com facilidade, possibilitando a execução de peças e estruturas das mais 
diversas formas. 
A pasta deve envolver e aderir bem aos grãos dos agregados. Quando a pasta 
endurece, tem-se um material de grande resistência e, portanto, muito útil nas 
construções em geral. 
 
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O concreto simples, como foi definido, apresenta boa resistência à compressão, 
mas sua resistência à tração é pequena. 
Como em muitas aplicações esta propriedade deve ser assegurada, associam-
se ao concreto barras de aço que absorvem partes dos esforços a que as estruturas 
estão submetidas. Origina-se, assim, o "concreto armado". 
A indicação das quantidades relativas de cimento e agregado, em peso ou 
volume, chama-se "traço". 
Uma mistura, por exemplo, de uma parte de cimento, duas partes de agregado 
miúdo· e quatro partes de agregado graúdo é definida pelo traço 1:2:4. 
A mistura, contudo, somente fica bem identificada quando se indicar a relação 
água/ cimento, ou seja o volume de água, em litros, correspondente a um quilo de 
cimento. Por exemplo, a relação 0,8 significa que para cada quilo de cimento devem 
ser acrescentados 0,8 litros de água. 
Chama-se "dosagem" a fixação das proporções dos componentes do concreto. 
 
 
22.1 PROPRIEDADES DO CONCRETO 
 
Propriedade básica do concreto é a resistência mecânica. Outra característica 
importante é a "impermeabilidade''. 
Nessas propriedades, a pasta exerce um papel fundamental, desde que se 
admita que os agregados sejam de boa qualidade; em outras palavras, como a pasta 
é a massa que envolve os agregados, se ela for de alta resistência o concreto 
resultante também apresentará elevada resistência; se ela for impermeável, o 
concreto será igualmente impermeável. A qualidade da pasta é, pois, essencial. 
Os fatores que influenciam na qualidade da pasta são os seguintes: 
• Qualidade do aglomerante, ou seja, do cimento; 
 
• Condições de "cura", ou seja, as condições que influem sobre o 
desenvolvimento das reações entre o cimento e a água. A "cura" 
depende da temperatura e da proteção contra a evaporação da água da 
pasta. Se a temperatura se elevar, as reações de hidratação são 
 
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esta evaporação acelerada tiver lugar durante o período de 
endurecimento, ou seja, enquanto as reações de hidratação estiverem 
se processando, estas mesmas reações poderão ficar limitadas e 
resultar um endurecimento precário. Uma excessiva evaporação da 
água poderá igualmente promover o aparecimento de poros e prejudicar 
a impermeabilidade do concreto; 
 
• Tempo, visto que as reações de hidratação não são instantâneas, ou 
seja, se processam ao longo de um determinado tempo; em outras 
palavras, mesmo depois de endurecido, as propriedades do concreto 
melhoram com a idade; 
 
• Relação água/cimento, este é, de certo modo, o principal fator. Quanto 
menor for a relação água/cimento, tanto mais difícil a formação de poros, 
visto que a água excedente àquela necessária para as reações de 
hidratação, se distribui na massa e cria os poros que prejudicam a 
impermeabilidade do concreto. 
 
Em particular, a resistência do concreto é afetada pela qualidade da pasta. 
Chamando R a resistência mecânica da pasta e x a relação água/ cimento, e 
admitindo-se constantes a qualidade do cimento, as condições de cura e a idade, a 
resistência mecânica é expressa pela fórmula 
 
R = f(x) 
 
Para o caso particular da resistência à compressão, que é a propriedade que 
mais interessa na prática, pode-se exprimir a influência da relação água/ cimento 
sobre a resistência do concreto pela equação: 
 
 
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R = 𝐴𝐴
𝐵𝐵𝑥𝑥
 
em que A e B são constantes dependentes da qualidade do cimento,. das condições 
de cura e da idade (Figura 20). 
 
Figura 20 - Curva exprimindo a influência da relação água/cimento x sobre a 
resistência à compressão R. 
 
Além da resistência à compressão e da impermeabilidade, outras características que 
devem ser levados em conta no concreto são: 
• Consistência, isto é, a mobilidade da massa que compõe a mistura 
fresca e a coesão entre os seus elementos componentes. Essa 
propriedade é importante, pois dela depende a maior ou menor facilidade 
de lançamento e adensamento do concreto no interior das formas, de 
acordo com o processo adotado; 
 
• Trabalhabilidade, característica intimamente relacionado com a 
consistência da massa. Por outro lado, a trabalhabilidade relaciona-se 
também com a natureza da obra e com os métodos adotados para 
lançamento e adensamento do concreto. Assim, por exemplo, um 
concreto adequado para peças de grandes dimensões, pouco armadas 
com barras de aço ou com as armaduras espaçadas, pode não ser 
apropriado para peças delgadas ou muito armadas. Do mesmo modo, 
um concreto pode não se apresentar adequado para adensamento 
 
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manual, mas perfeito para adensamento mecânico, por vibração, em que 
se utilizam dispositivos especiais vibradores. 
A trabalhabilidade para uma mesma obra depende exclusivamente da 
consistência do concreto. 
Essa consistência é chamada plástica, quando se presta para adensa-mento 
manual; entretanto, dentro de uma determinada faixa de plasticidade, ela pode 
apresentar-se mais ou menos fluida, originando-se assim as consistências plástico-
fluida, plástico-média e plástico-seca. 
No caso do adensamento por vibração, a consistência deve ser plástico-seca 
ou o concreto deve apresentar uma consistência menos fluida. 
Do mesmo modo, nesse tipo mecanizado de adensamento, não podem ser 
usadas as consistências plástico-média ou plástico-fluida, sob pena de ter-se 
segregação dos agregados, principalmente os graúdos. 
 
23. DOSAGEM RACIONAL DO CONCRETO 
 
No concreto, a pasta deve preencher não só os espaços correspondentes aos 
vazios entre as partículas de agregado como também envolver os grãos 
uniformemente. 
Pode-se dizer, pois, que a consistência da mistura depende da consistência da 
pasta e da espessura da película que envolve os grãos de agregado. 
Por outro lado, se se mantiverem constantes a qualidade e a consistência da 
pasta, a espessura da película referida varia com a quantidade de agregados, com o 
volume de vazios entre os grãos e com a superfície total dos grãos, ou seja, da sua 
composição granulométrica (proporção com que se distribuem os grãos das várias 
dimensões no agregado total). 
 
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Assim sendo, a distribuição granulométrica é um fator de grande importância 
na consistência do concreto, porque dela depende a espessura da película da pasta 
que envolve os grãos. 
Esse fato pode ser melhor compreendido se, para um agregado de composição 
granulométrica constante, se fizerem algumas misturas experimentais, originando 
concretos de determinadas consistências. 
Em resumo, a dosagem racional do concreto, para um fim específico, requer 
duas etapas distintas: 
• escolher a relação água/cimento x que, para um dado cimento, 
determinadas condições de cura e idade, produza pasta que 
proporcione, na peça a ser produzida, adequada resistência mecânica; 
 
• procurar obter uma quantidade de agregado e uma composição 
granulométrica deste, de tal ordem que, misturados com água e cimento, 
possam produzir uma mistura trabalhável para o emprego considerado. 
 
23.1 ADITIVOS PARA O CONCRETO 
 
É comum adicionar-se ao concreto certas substâncias, com o objetivo de criar 
ou reforçar certas características. 
Esses aditivos são adicionados antes ou depois da mistura. Suas finalidades 
básicas são as seguintes: 
• Conferir, ao concreto recém misturado, boa trabalhabilidade, boa 
coesão, baixo calor de hidratação, longo tempo de pega; 
 
• Conferir, ao concreto endurecido, permeabilidade. 
 
 
Entre os aditivos utilizados devem ser mencionados os seguintes: 
 
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• "incorporadores de ar", adicionados ao concreto recém misturado, no 
sentido de diminuir a tensão superficial da água. Esses incorporadores 
de ar agem como fluido e substituem uma parte da água, agem como 
inerte e substituem uma parte da areia fina (1 ou 2 mm) e facilitam o 
lançamento do concreto. No concreto endurecido, os incorporadores de 
ar melhoram a sua estanqueidade, a sua durabilidade e o tomam mais 
resistente à ação de elementos agressivos; 
 
• "retardadores", os quais atuam quimicamente, modificando a 
solubilidade dos diversos constituintes do cimento e retardando a pega. 
São aditivos solúveis na água; 
 
• "dispersantes", os quais atuam no sentido de reduzir a quantidade de 
água por meio de ação físico-química. Mediante o uso de dispersantes 
adequados, a redução da quantidade de água, além da correta 
dosagem,bons agregados e areia apropriada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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24. REFERÊNCIAS 
 
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