Aula4 - Cal - cap221

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Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Dra. Maria Alba Cincotto - Poli/USP
Quím. Valdecir Ângelo Quarcioni – IPT 
Dr. Vanderley Moacyr John- Poli/USP.
Capítulo 22.1
Cal na construção civil
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• A cal é um aglomerante inorgânico, produzido a partir de rochas 
calcárias, composto basicamente de cálcio e magnésio, que se 
apresenta na forma de um pó muito fino. 
• Existem duas formas de cal no mercado: cal virgem e cal 
hidratada. 
• A cal virgem é constituída predominantemente de óxidos de 
cálcio e magnésio.
• A cal hidratada, de uso mais comum na construção civil, é 
constituída de hidróxidos de cálcio e de magnésio, além de uma 
pequena fração de óxidos não hidratados e de carbonatos de 
cálcio e magnésio .
O que é a cal
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Quadro 1 – Resumo das espécies químicas 
presentes nas cales.
Espécie Química Cal Virgem Cal Hidratada
Dolomítica Magnesiana Cálcica Dolomítica Magnesiana Cálcica
Óxido de cálcio
CaO ++++ +++++ ++++++ ++++ +++++ ++++++
Óxido de 
magnésio
MgO
+++ ++ + +++ ++ +
Água combinada
H2 O
- - - +++++ +++++ ++++
Carbonato de 
cálcio
CaCO3
+ + + + + +
Carbonato de 
cálcio e magnésio
(Ca, Mg)(CO3 )
+ + - + + -
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Produção da cal
• Extração da matéria prima e britagem;
• Seleção da faixa granulométrica ótima e transporte para o 
forno;
• Calcinação e controle do grau de calcinação;
• Moagem adequada para cada tipo de hidratador;
• Armazenamento da cal virgem;
• Hidratação e moagem;
• Ensacamento e distribuição para comercialização.
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Figura 1 – O ciclo de transformações da 
matéria prima e da cal.
HH22OO
carbonatoscarbonatos
MATÉRIA PRIMAMATÉRIA PRIMA
CAL HIDRATADACAL HIDRATADA
HidróxidosHidróxidos
CAL VIRGEMCAL VIRGEM
ÓxidosÓxidos
COCO22
HH22OO
+Q+Q
- Q- Q
COCO22
+Q+Q
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Rochas carbonáticas sedimentares:
• Calcários
- mineral predominante: calcita = CaCO3 (CaO.CO2 )
• Dolomitos 
- mineral predominante: 
dolomita = (Ca, Mg)(CO2 )2 = (CaCO3 .MgCO3 ) = (CaO.MgO. 2CO2 )
• Especificação
CaO + MgO ≥
 
88% ou ≥
 
90% (dependendo do tipo de cal produzido)
Matéria prima
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Calcinação da matéria prima
• Características do processo:
- tipo de forno,
- combustível empregado,
- tamanho da pedra de calcinação,
- tempo de residência para calcinação,
- volume de produção.
- Características objetivadas para a cal virgem:
- elevada reatividade,
- baixo teor de carbonatos não transformados.
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Quadro 4 – Características de fornos de 
calcinação nacionais.
Tipo de 
forno
Tamanho da 
pedra (mm) Combustível
Tempo de 
residência (h)
Produção
(ton/dia)
Alvenaria
Contínuo
100 a 300 Lenha/óleo 20 a 24 10 a 20
Cuba 50 a 200 Gás pobre 18 a 24 30 a 250
Fluxo
Paralelo
35 a 75 Óleo 12 80 a 600
Rotativo 10 a 40 Óleo 2,5 3.500
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Reações de transformações no processo
• Calcário: 
CaCO3 (s) ⇒ CaO (s) + CO2 (g) T: 660°C - 900°C
• Dolomito:
- 1ª etapa:
CaCO3 .MgCO3 (s) ⇒ CaCO3 (s) + MgO (s) + CO2 (g)
T: ~250°C - 380°C
- 2ª etapa, análoga à decomposição da calcita:
CaCO3 (s) ⇒ CaO (s) + CO2 (g) T: 660°C - 900°C
- Reação global:
CaCO3 .MgCO3 (s) ⇒
 
CaO (s) + MgO (s) + 2CO2 (g)
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Características da cal virgem
• Quanto ao teor de magnésio: 
- cálcica, procedente de calcário;
- magnesiana, procedente de calcário dolomítico;
- dolomítica, procedente de dolomito.
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Características da cal virgem
• Quanto à reação com a água (extinção):
- resíduo de extinção: fração supercalcinada não hidratável + teor 
de impurezas da rocha matriz. 
- tempo de início de extinção:
rápida (t < 5 min);
média (t entre 5 e 30 min);
lenta (t > 30 min).
- tempo para atingir a temperatura máxima de reação:
altamente reativa: 10 min; reatividade média: entre 10 e 20 
min; baixa reatividade: > 20 min.
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Especificação: NBR 6453/03
Quadro 6 – Cal virgem para construção – exigências químicas
* CV – E: cal virgem especial
CV – V: cal virgem comum
CV – P: cal virgem em pedra
Tipo* CV - E CV - C CV - P
Anidrido carbônico
Fábrica ≤
 
6,0% ≤
 
12% ≤
 
12%
Depósito ou obra ≤
 
8,0% ≤
 
15% ≤
 
15%
Óxidos totais na base de não voláteis
(CaOT + MgOT )
≥
 
90% ≥
 
88% ≥
 
88%
Água combinada
Fábrica ≤
 
3,0% ≤
 
3,5% ≤
 
3,0%
Depósito ou obra ≤
 
3,6% ≤
 
4,0% ≤
 
3,6%
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Cal hidratada
Reações de hidratação:
• CaO + H2 O ⇒ Ca(OH)2
• MgO + H2 O ⇒ Mg(OH)2
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Cal hidratada
Características da composição química:
• Óxidos totais: 
- teor relacionado à pureza da matéria prima 
• Resíduo insolúvel: 
- teor relacionado às impurezas ou materiais de adição
• Anidrido carbônico:
- teor relacionado ao grau de calcinação da matéria prima
• Água combinada: 
- teor relacionado ao grau de hidratação da cal virgem
• Óxidos livres: 
- teor relacionado à hidratação e à supercalcinação da matéria
prima.
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Quadro 11 – Cal hidratada para construção. 
Exigências químicas (NBR 6453/03)
Requisitos Critérios limite
CH I CH II CH III
Anidrido carbônico
Fábrica ≤
 
5% ≤
 
5% ≤
 
13%
Depósito ou obra ≤
 
7% ≤
 
7% ≤
 
15%
Óxidos de cálcio e magnésio não hidratados
(CaO + MgO)
≤
 
10% ≤
 
15% ≤
 
15%
Óxidos totais na base de não voláteis
(CaO + MgO)
≥
 
90% ≥
 
88% ≥
 
88%
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Quadro 12 – Cal hidratada para construção. 
Requisitos físicos (NBR 6453/03)
Requisitos Critérios limite
CH I CH II CH III
Finura (resíduo)
Peneira 0,600 mm ≤
 
0,5% ≤
 
0,5% ≤
 
0,5%
Peneira 0,075 mm ≤
 
10% ≤
 
15% ≤
 
15%
Retenção de água ≥
 
75% ≥
 
75% ≥
 
70%
Incorporação de areia ≥
 
3,0% ≥
 
2,5% ≥
 
2,2%
Estabilidade
Ausência de cavidades ou 
protuberâncias
Plasticidade ≥
 
110% ≥
 
110% ≥
 
110%
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Figura 6 – Visão geral do equipamento de 
determinação da retenção de água (IPT, 2007).
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Cálculo da retenção de água
• A – consistência após a sucção;
• B – consistência antes da sucção.
.100
125B
125ARA −
−=
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Rendimento
Melhor rendimento da pasta 
⇓
Melhor rendimento da argamassa
a) volume de água a adicionar a 100 gramas de cal hidratada, até 
a passagem do estado de uma pasta coesa para uma calda 
fluida.
b) pasta preparada com uma mistura de x g de material seco e 2x 
de água e deixada em repouso por 24 horas; o rendimento é o 
volume de pasta medido, descontando-se a quantidade de 
água exsudada. 
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Ensaios normalizados
• Finura (NBR 9289/00)
• Estabilidade (NBR 9205/01)
• Retenção de água (NBR 9290/96)
• Plasticidade (NBR 9206/03)
• Consistência normal (NBR 14399/99) 
• Capacidade de incorporação de areia (9207/00)
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Figura 7 – Uma visão geral do plasticímetro 
de Emley (IPT, 2007).
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Figura 8 – Uma visão geral do plastômetro 
de Voss (IPT, 2007).
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Figura 9 – Correlação entre resíduos 
insolúveis e óxidos totais (John, 2003).
y = 0,0034x2 - 1,3563x + 98,675
R2 = 0,9932
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
RI (%)
Ó
x
i
d
o
s
 
t
o
t
a
i
s
 
(
%
)
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Cal de carbureto
• Cal residual da produção de acetileno.
• Reações de processo:
4 CaCO3 + 4 C ⇒ 2 Ca2 C + 6 CO2
2 Ca2 C + 4 H2 O ⇒ C2 H2 + 4 Ca(OH)2
• Contém elevado teor de hidróxido de cálcio.
• Reatividade mais baixa do que a cal industrial.
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Cal hidráulica
• Contém compostos hidráulicos - silicato dicálcico (2CaO.SiO2 ), 
aluminato tricálcico (3CaO.Al2 O3 ) e ferrita (4CaO.Al2 O3 .Fe2 O3 ) 
- e cal hidratada.
• Índice de hidraulicidade:
i = [2,8.(% SiO2 ) + 1,1.(% Al2 O3 ) + 0,7.(% Fe2 O3 )] / [(% CaO) + 1,4.(% MgO)]
• Produzida pela calcinação de marga (calcário argiloso), não 
encontrado no Brasil.
• As misturas de cal com pozolanas ou escória de alto-forno 
podem ser consideradas como cal hidráulica. 
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Aplicação: Tinta à base de cal (caiação)
• Suspensão leite de cal preparada a partir de cal virgem ou 
hidratada.
• A composição é melhorada pelo emprego de adições, agentes 
aglutinantes, óleos naturais, como o de linhaça, fixadores e 
corantes compatíveis com a cal.
• É de baixo custo. Não é indicada somente para aplicação 
sobre superfícies lisas, como gesso, madeira, metais ou 
repintura sobre outras superfícies pintadas. É indicada sobre 
superfícies rugosas onde a camada de pintura adere por 
ancoragem. 
• A durabilidade da caiação é sensivelmente reduzida em zonas 
industriais onde predomina a chuva ácida, que dissolve a 
camada de pintura constituída de carbonatos de cálcio e de 
magnésio.
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Aplicação: Bloco sílico-calcário
• São fabricados com cal e agregados finos quartzosos, 
moldados por compactação e submetidos à hidratação em 
autoclave (T entre 150°C e 200°C ). 
• O produto essencial formado é o silicato de cálcio hidratado, 
cristalizado na estrutura da tobermorita.
• A resistência mecânica depende da porosidade, influenciada 
pelo empacotamento granulométrico das partículas, pelo teor 
de água, pela energia de compactação e pelo volume de 
produtos hidratados formados durante a autoclavagem. 
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Figuras 11 e 12 – Micrografias da 
microestrutura de bloco.
Figura 11 Figura 12
• Crescimento abundante de placas de tobermorita. A estrutura é 
porosa e com vazio observado no canto esquerdo (Figura 11), 
com detalhe na Figura 12.
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Adição da cal ao concreto
• A adição de cal hidratada à mistura, contendo elevados teores 
de adições - cinzas volante e de casca de arroz, sílica ativa e 
metacaulinita - tem a finalidade de manter o pH da água do 
poro e aumentar o teor de Ca(OH)2 , melhorando a durabilidade 
do concreto.
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Adição da cal ao concreto
• EFEITOS:
• Por aumento da quantidade de finos demandam maior 
quantidade de aditivo dispersante para obtenção da 
trabalhabilidade ótima.
• Têm coeficientes de permeabilidade ao oxigênio da mesma 
ordem de grandeza que os concretos sem cal, e coeficientes 
menores do que os concretos de referência sem substituição. 
• A absorção capilar à água é menor.
• Reduz a velocidade de carbonatação do concreto.
• Aumenta a difusão de cloretos. Diminui a relação [Cl-/OH-] que 
controla o risco de corrosão.
	Slide Number 1
	O que é a cal�
	Quadro 1 – Resumo das espécies químicas presentes nas cales.
	Produção da cal�
	Figura 1 – O ciclo de transformações da matéria prima e da cal.
	Matéria prima�
	Calcinação da matéria prima�
	Quadro 4 – Características de fornos de calcinação nacionais.
	Reações de transformações no processo�
	Características da cal virgem�
	Características da cal virgem�
	Especificação: NBR 6453/03�
	Cal hidratada�
	Cal hidratada�
	Quadro 11 – Cal hidratada para construção.�Exigências químicas (NBR 6453/03)
	Quadro 12 – Cal hidratada para construção.�Requisitos físicos (NBR 6453/03)
	Figura 6 – Visão geral do equipamento de determinação da retenção de água (IPT, 2007). 
	Cálculo da retenção de água�
	Rendimento �
	Ensaios normalizados�
	Figura 7 – Uma visão geral do plasticímetro de Emley (IPT, 2007).
	Figura 8 – Uma visão geral do plastômetro de Voss (IPT, 2007). 
	Figura 9 – Correlação entre resíduos insolúveis e óxidos totais (John, 2003).
	Cal de carbureto�
	Cal hidráulica�
	Aplicação: Tinta à base de cal (caiação)�
	Aplicação: Bloco sílico-calcário�
	Figuras 11 e 12 – Micrografias da microestrutura de bloco.
	Adição da cal ao concreto� 
	Adição da cal ao concreto�