AULA_SNCRONA_10_CIMENTO_RESUMIDO_COM_HIDRATAO

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CIMENTO
CIMENTO por definição,
é um “aglomerante
hidráulico resultante da
mistura homogênea de
clínquer Portland, gesso e
adições normalizadas
finamente moídos”.
Aglomerante porque
tem a propriedade de unir
outros materiais.
Hidráulico porque reage
(hidrata) ao se misturar com
água e depois de endurecido
ganha características de rocha
artificial, mantendo suas
propriedades, principalmente
se permanecer imerso em
água por aproximadamente
sete dias.
Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY-SA
https://da.wikipedia.org/wiki/Cement
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
Aspectos Econômicos
PRODUÇÃO DE CIMENTO DO MUNDO 2018 2020
Brasil – 13º
Maiores Produtores de Cimento 
https://datis-inc.com/blog/top-10-cement-
companies-in-the-world-in-2020/
http://www.economiaemdia.com.br/
Mercado de Cimento no Brasil - 2012
CARGA TRIBUTÁRIA
PLANTAS CIMENTEIRAS POR GRUPO 
NO BRASIL - 2017
CARACTERÍSTICAS DA INDÚSTRIA 
CIMENTEIRA
• É uma indústria que requer grandes investimentos.
• As despesas com combustíveis e energia elétrica representam mais de
50% na formação do custo direto de produção.
• O cimento é uma das comodities de baixa substitutibilidade.
• É bastante onerado pelo frete, na distribuição, sofrendo o impacto com os
aumentos de combustível e outros derivados de petróleo.
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A indústria de cimento brasileira é moderna e tecnologicamente
atualizada, sendo, por exemplo, o consumo médio de energia por
tonelada de cimento produzido no país de 107 kw/h , enquanto nos
Estados Unidos esse consumo é da ordem de 146 kw/hora por
tonelada. Os esforços da indústria nacional têm resultado em
progressos significativos, mediante a adoção de processos de
produção mais eficientes e com menor consumo de energéticos. Ao
mesmo tempo, a utilização de adições misturadas ao clínquer, como a
escória de alto forno, também contribuiu para a redução das emissões
de CO2 por tonelada de cimento, uma vez que este poluente se forma
durante a produção do clínquer. Com isso, o Brasil atingiu atualmente
um fator de emissão de aproximadamente 610 kg CO2 por tonelada
de cimento, bem abaixo de países como a Espanha (698 kg CO2 / ton.
cimento), Inglaterra (839 kg CO2 / ton. cimento) e China (848 kg CO2 /
ton. cimento).
(Fonte: Oficemen 2003 / Polysius China).
CARACTERÍSTICAS DA INDÚSTRIA 
CIMENTEIRA
Os principais resíduos coprocessados como
combustíveis nas fábricas são: pneus, resíduos de
tecidos, plásticos, misturas de resíduos sólidos das
indústrias petroquímica, química, automobilística,
siderúrgica, de alumínio, de embalagens e celulose,
mistura de resíduos pastosos da indústria química e
petroquímica, como borras de tintas; líquidos e
outros. Esta Foto de Autor Desconhecido está 
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https://courses.lumenlearning.com/boundless-economics/chapter/monopoly-production-and-pricing-decisions-and-profit-outcome/
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CIMENTO
CIMENTO por definição,
é um “aglomerante
hidráulico resultante da
mistura homogênea de
clínquer Portland, gesso e
adições normalizadas
finamente moídos”.
Aglomerante porque
tem a propriedade de unir
outros materiais.
Hidráulico porque reage
(hidrata) ao se misturar com
água e depois de endurecido
ganha características de rocha
artificial, mantendo suas
propriedades, principalmente
se permanecer imerso em
água por aproximadamente
sete dias. Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY-SA
https://da.wikipedia.org/wiki/Cement
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
CIMENTO
O cimento depende, principalmente, para sua
fabricação, dos seguintes materiais: calcário, argila,
minério de ferro e gesso.
CIMENTO
O calcário é a matéria-prima básica, contribui de 85 a 95% na fabricação
do clínquer, é constituído basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3) e, pode
conter várias impurezas como magnésio, silício, alumínio e ferro
Para melhorar a qualidade do clínquer, o calcário recebe algumas
correções complementares de:
FILITO (argila): fonte de alumínio Al2O3;
QUARTZITO (material arenoso): fonte de SiO2;
MINÉRIO DE FERRO: fonte de Fe2O3.
CALCÁRIO
ARGILA
Processo de Produção do Cimento 
Portland
Geração de material particulado ou pó
Direcionado para as chaminés e retido por coletores
(ciclones, filtros manga ou precipitadores eletrostáticos).
Representa de 20 a 30% da produção que retorna ao forno
como matéria-prima.
Energia no processo de fabricação do cimento
90%: energia térmica gerada pelo combustível (secagem,
aquecimento e calcinação das matérias-primas).
10%: energia elétrica (moagem das matérias-primas: 25%
e do clínquer: 40%, e operações do forno e resfriador: 20%).
Processo de Produção do Cimento 
Portland
As matérias-primas: calcário, argila e 
óxido de ferro são alimentadas após a 
uniformização
Os materiais são submetidos a altas 
temperaturas para favorecer as reações 
necessárias para a formação do clínquer.
O Clíquer é resfriado repentinamente para depois ser 
misturado com os aditivos.
Temperatura de 1450°C
Temperatura de 2000°C
Processo de Produção do Cimento 
PortlandEmissões de CO2
Matérias
Primas
Fluxo de Gases
Zona de 
Secagem Zona de Calcinação
Zona de 
Clinquerização
Fluxo de Materiais Sólidos
Clínquer
Queima
de GN
http://www.cementplantequipment.com/pro
ducts/rotary-kiln/
https://www.researchgate.net/publication/330666511_Evaluation_of_cement_of_the_Arab_
Union_Contracting_Company_AUCC
Processamento
http://www.holcim.com.br/editorials/processo-de-producao-do-
cimento/processo-de-producao-de-cimento.html
http://gestaoambientalcimento.blogspot.com.br/2010/06/cimento-portland.html
http://www.votorantimcimentos.com.br/htm
s-ptb/Produtos/Cimento_procFabricacao.html
CLINQUERIZAÇÃO
A farinha crua moída é calcinada até fusão incipiente, a
uma temperatura de 1450°C em um forno rotativo, onde
então é obtido o clínquer.
CLINQUERIZAÇÃO
CLINQUERIZAÇÃO
Processo de Produção do Cimento 
Portland
O Processo de Produção do Cimento Portland
Transformações de fases ao longo do forno rotativo
Processo de Clinquerização
a) Evaporação da água livre
Ocorre em temperaturas abaixo de 100°C. Ocorre no primeiro 
estágio de ciclones.
H2O líquido (100°C) → H2O vapor (100°C) - 539,6 cal/g
b) Decomposição do carbonato de magnésio (340°C)
MgCO3 (sólido) (340°C) → MgO (sólido) + CO2 (gasoso) - 270 cal/g
c) Decomposição do carbonato de Cálcio (entre 805°C e 894 °C)
CaCO3 (sólido) → CaO (sólido) + CO2 (gás) - 393 cal/g
d) DESIDROXILAÇÃO DAS ARGILAS (acima de 550°C)
A argila perde a água combinada, que oscila entre 5 e 7%, dando origem
a silicatos de alumínio e ferro altamente reativos com o CaO que está sendo
liberado pela decomposição do calcário.
Processo de Clinquerização
e) Formação do 2CaO.SiO2
A formação do 2CaO.SiO2 tem início em temperatura de 900°C onde
mesmo a sílica livre e o CaO já reagem lentamente. Na presença de Ferro e
Alumínio esta reação é acelerada.
2CaO + SiO2 (1200°C) → 2CaO.SiO2 = silicato dicálcico
f) Formação do 3CaO.SiO2
O silicato tricálcico inicia sua formação entre 1200°C e 1300°C a 1400°C
os produtos de reação são 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO2, 3CaO.Al2O3 e
4CaO.Al2O3.Fe2O3 e o restante de CaO não combinado.
2CaO.SiO2 + CaO (1260 a 1450°C) → 3CaO.SiO2 = silicato tricálcico
PRINCIPAIS REAÇÕES NA 
FABRICAÇÃO DO CLÍNQUER
TEMPERATURA PROCESSO CALOR
TROCADO
100°C Evaporação da água livre Endotérmico
340°C Decomposição do Carbonato de Magnésio Endotérmico
550°C Desidroxilação da argila e reação do SiO2, Al2O3 e Fe2O3 com
o calcário
Exotérmico
305°C a 1000°C Decomposição do carbonato de cálcio Endotérmico
1000°C a 1200°C Formação do 2CaO.SiO2 desaparecimento do SiO2 livre Endotérmico
1250°C a 1280°C Início da formaçãode líquido Endotérmico
1400°C a 1450°C Complementação da formação de 3CaO.Al2O3 e
4CaO.Al2O3.Fe2O3.
Desaparecimento de CaO livre por reação com o 2CaO.SiO2,
para formar o 3CaO.SiO2.
Endotérmico
Composição do Clínquer
Mineralogia do clínquer:
Sílica, alumina, ferro e cal reagem no interior do forno, dando origem ao
clínquer, cujos compostos principais são :
- 3CaO.SiO2 Silicato tricálcico = (C3S - ALITA)
18 a 66% no cimento
- 2CaO.SiO2 Silicato dicálcico (C2S – BELITA )
11 a 53% no cimento
- 3CaO.Al2O3 Aluminato tricálcico = (C3A)
5 a 20% no cimento
- 4CaO.Fe2O3.Al2O3 Ferro aluminato tetracálcico =(C4AF)
4 a 14% no cimento.
Composição do Cimento
Para a obtenção do cimento Portland, faz-se a moagem do clínquer com
diversas adições, como o gesso (até 5%), calcário, pozolana e escória, onde
assegura-se ao produto a finura e homogeneidade convenientes, de acordo
com as normas da ABNT 11578.1990. O processo de moagem do clínquer e de
suas adições é um fator importante, pois irá influenciar em algumas
características, como a hidratação e as resistências inicial e final do cimento.
Conforme a NBR 11578.1990, a composição do cimento comum deve
ser:
•Clínquer: 76 a 94%
•Pozolana: 6 a 14%
•Calcário: 0 a 10%
Pozolanas
POZOLANA também é a cinza resultante da combustão do carvão
mineral utilizado em usinas termoelétricas. Também há possibilidade de se
produzir pozolana artificial queimando-se argilas ricas em alumínio a
temperaturas próximas de 700°C.
Pozolanas
Pozolanas
Funções das adições
O GESSO (gipsita) é o sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO4.2H2O) que é
adicionado na moagem final do cimento(geralmente abaixo de 3%), com a
finalidade de regular o tempo de pega, permitindo com que o cimento
permaneça trabalhável por pelo menos uma hora e trinta minutos, conforme
ABNT. Sem a adição de gipsita, o cimento tem início de pega em
aproximadamente quinze minutos, o que tornaria difícil a sua utilização em
concretos.
Funções das adições
FÍLER CALCÁRIO A adição de calcário finamente moído é
efetuada para diminuir a porcentagem de vazios, melhorar a
trabalhabilidade, o acabamento e pode até elevar a resistência
inicial do cimento.
Funções das adições
ESCÓRIA DE ALTO-FORNO A escória de alto-forno, é
sub-produto da produção de ferro em alto-forno,
obtida sob forma granulada por resfriamento brusco.
Tipos de Cimento
Fonte: 
<https://www.mapadaobra.com.br/inovacao/tr
aco-de-concreto-a-importancia-do-cimento/>
TIPOS DE CIMENTO MAIS COMUNS
TIPO DE CIMENTO
RESISTÊNCIA A 
COMPRESSÃO (Mpa) APLICAÇÃO
3 dias 7 dias 28 dias
CPIIF32– cimento portland
comum
10 20 32
Aplica-se a obras diversas, concreto simples, concreto
armado, não sendo utilizado para desenformas rápidas e
para uso em águas marinhas.
CPIIF40 – cimento portland 14 24 40
Utilizado para desenformas rápidas, e resistências
mecânicas maiores em tempo menor. Usando também na
fabricação de pré-moldados: telhas, caixas de água etc.
AF 32 – cimento de alto 
forno
10 18 32
Seu emprego é generalizado em obras de concreto
simples e concreto armado, além disso, é indicado em
concreto exposto a águas agressivas como água do mar e
sulfatadas, dentro de certos limites.
POZ 32 – cimento portland
pozolânico
10 18 32
Seu emprego é generalizado não havendo contra-
indicação desde que respeitadas suas peculiaridades
como às menores resistências nos primeiros dias.
CP ARI – cimento portland
de Alta Resistência Inicial
24 h 3dias 7 dias
É especialmente empregado quando necessita-se
desenforma rápida.
TIPOS DE CIMENTO MAIS COMUNS
HIDRATAÇÃO do CIMENTO
http://topmix.com.br/blog/diferenca-entre-cimento-e-concreto/
HIDRATAÇÃO do CIMENTO
A mistura das partículas de cimento
com água desencadeia uma série de
reações químicas, que ocorrem a
velocidades diferentes e que se
influenciam mutuamente conduzindo a
alterações químicas, físicas e
mecânicas do sistema. Os produtos
destas reações – compostos
hidratados estáveis – aderem uns
aos outros conferindo ao cimento
propriedades adesivas e coesivas.
COSTA, C. et al . Estudo de Argamassas de Base Cimentícia por Microscopia 
Electrónica de Varrimento. C.Tecn. Mat., Lisboa , v. 21, n. 3-4, p. 31-35, jul. 2009
HIDRATAÇÃO do CIMENTO
Nos primeiros minutos ocorre essencialmente
a reação da água com o aluminato tricálcico
(C3A) e o gesso (CS) formando-se cristais
curtos de tri-sulfoaluminato de cálcio
hidratado (AFt); e (ii) o silicato tricálcico
(C3S) formando-se um gel amorfo de silicato
de cálcio hidratado (C-S-H) - que se deposita
na superfície da partícula - e hidróxido de
cálcio (CH) - que precipita nos espaço entre
as partículas de cimento com um formato
hexagonal.
Etapa 1
COSTA, C. et al . Estudo de Argamassas de Base Cimentícia por Microscopia 
Electrónica de Varrimento. C.Tecn. Mat., Lisboa , v. 21, n. 3-4, p. 31-
35, jul. 2009
HIDRATAÇÃO do CIMENTO
Etapa 2
Prossegue a reação da água com os silicatos
de cálcio (C3S e C2S), formando-se uma
camada adicional de C-S-H em torno da
partícula a uma distância de cerca 1 µm, que
se designa correntemente por C-S-H exterior.
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Electrónica de Varrimento. C.Tecn. Mat., Lisboa , v. 21, n. 3-4, p. 31-35, jul. 2009
HIDRATAÇÃO do CIMENTO
Etapa 3
Ocorre uma reação de hidratação secundária
dos aluminatos de cálcio (C3A e C4AF)
formando-se compostos aciculares longos
de tri-sulfoaluminato de cálcio hidratado
(AFt). O C-S-H que se começa a formar nesta
etapa está em direção ao interior, uma vez
que, devido à mobilidade progressivamente
mais reduzida dos produtos das reações, se
deposita dentro da camada de hidratação
formada nas etapas anteriores.
COSTA, C. et al . Estudo de Argamassas de Base Cimentícia por Microscopia 
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HIDRATAÇÃO do CIMENTO
Etapa 4
A hidratação prossegue a uma velocidade
lenta, correspondente a reações em estado
sólido. Continua a formar-se C–S-H interior
com diminuição progressiva do espaço livre
entre a camada de hidratação e a partícula
não hidratada, e aparece uma nova fase de
aluminato, mono-sulfoaluminato de cálcio
hidratado (AFm).
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HIDRATAÇÃO do CIMENTO
Etapa 5
As reações de hidratação decorrem ao
longo de anos, continuando essencialmente
a formar se C-S-H interior adicional.
COSTA, C. et al . Estudo de Argamassas de Base Cimentícia por Microscopia 
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HIDRATAÇÃO do CIMENTO
COSTA, C. et al . Estudo de Argamassas de Base Cimentícia por Microscopia 
Electrónica de Varrimento. C.Tecn. Mat., Lisboa , v. 21, n. 3-4, p. 31-35, jul. 2009
Alizadeh, Aali. (2009). Nanostructure and Engineering Properties of Basic and Modified
Calcium-Silicate-Hydrate Systems. 10.13140/RG.2.1.3892.8089. 
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
(duplicado)
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO 
CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO 
CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
TIPOS DE CIMENTO MAIS COMUNS
TIPO DE CIMENTO RESISTÊNCIA A 
COMPRESSÃO (Mpa)
APLICAÇÃO
3 dias 7 dias 28 dias
CPIIF32– cimento
portland comum
10 20 32 Aplica-se a obras diversas, concreto simples,
concreto armado, não sendo utilizado para
desenformas rápidas e para uso em águas
marinhas.
CPIIF40 – cimento
portland
14 24 40 Utilizado para desenformas rápidas, e
resistências mecânicas maiores em tempo
menor. Usando também na fabricação de pré-
moldados: telhas, caixas de água etc.
AF 32 – cimento de alto
forno
10 18 32
Seu emprego é generalizado em obras de
concreto simples e concreto armado, além
disso, é indicado em concreto exposto a
águas agressivas como água do mar e
sulfatadas, dentro de certos limites.
POZ 32 – cimento
portland pozolânico10 18 32
Seu emprego é generalizado não havendo
contra-indicação desde que respeitadas suas
peculiaridades como às menores resistências
nos primeiros dias.
CP ARI – cimento
portland de Alta
Resistência Inicial
24 h 3dias 7 dias É especialmente empregado quando
necessita-se desenforma rápida.
TIPOS DE CIMENTO MAIS COMUNS
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
FIM
https://www.youtube.com/watch?v=6pVmq4x
-n7k
https://www.youtube.com/watch?v=TdxPxfeE
USQ