Cimento Portland e Concreto

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TEMA: CIMENTO PORTLAND E 
CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
Eng. Civil, MSc. Danilo Gonçalves Batista
Goiânia – GO
2020/1
DISCIPLINA: MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS
ENG. CIVIL, UNICEUG – 4º5º PERÍODOS
TURMAS: ENG. CIVIL E ARQUITETURA E URB.
✓HISTÓRICO
✓O engenheiro John Smeaton, por volta de 1756, procurava um aglomerante
que endurecesse mesmo em presença de água, de modo a facilitar o trabalho de
reconstrução do farol de Edystone, na Inglaterra. Em suas tentativas, verificou
que uma mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão
resistente quanto as pedras utilizadas nas construções.
✓Coube, entretanto, a um pedreiro, Joseph Aspdin, em 1824, patentear a
descoberta, batizando-a de cimento Portland, numa referência à Portlandstone,
tipo de rocha arenosa muito usada em construções na região de Portland,
Inglaterra. No pedido de patente constava que o calcário era moído com argila,
em meio úmido, até transformar-se em pó impalpável. A água era evaporada pela
exposição ao sol ou por irradiação de calor através de cano com vapor. Os
blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem finos.
Poucos anos antes, na França, o engenheiro e pesquisador Louis Vicat publicou
o resultado de suas experiências contendo a teoria básica para produção e
emprego de um novo tipo de aglomerante: o cimento artificial.
✓Aquele produto, no entanto, exceto pelos princípios básicos, estava longe do
cimento Portland que atualmente se conhece, resultante de pesquisas que
determinam as proporções adequadas da mistura, o teor de seus componentes, o
tratamento térmico requerido e a natureza química dos materiais.
✓O cimento Portland desencadeou uma verdadeira revolução na construção,
pelo conjunto inédito de suas propriedades de moldabilidade, hidraulicidade
(endurecer tanto na presença do ar como da água), elevadas resistências aos
esforços e por ser obtido a partir de matérias-primas relativamente abundantes e
disponíveis na natureza. (LIMA, 2011)
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Prof. MSc. Danilo Gonçalves Batista
MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
Figura extraída de:
biclaranja.blogs.sapo.pt
Figura extraída de:
https://en.wikipedia.org/wiki/Portland_stone
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https://biclaranja.blogs.sapo.pt/334504.html
https://biclaranja.blogs.sapo.pt/334504.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Portland_stone
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✓DEFINIÇÕES
✓O cimento Portland é um "Aglomerante hidráulico produzido pela
moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos e
aluminatos de cálcio hidráulicos, usualmente com uma ou mais
formas de sulfato de cálcio como um produto de adição” (ASTM C
150).
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
✓O Clínquer é composto por "Nódulos de 5 a 25
mm de diâmetro de um material sinterizado,
produzido quando uma mistura de matérias-
primas de composição pré-determinada é
aquecida a altas temperaturas” (MEHTA;
MONTEIRO, 2008).
✓Em contato com a água hidrata-se e promove a
formação de microestrutura de cristais
complexos, resistentes a esforços mecânicos e à
ação da água.
Figuras extraída 
de Meio 
Ambiente, 2020. 
Disponível em: 
http://professoral
ucianekawa.blog
spot.com/2015/0
2/o-clinquer-
componente-do-
cimento.html
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Calcário (75 a 80%) Argila (20 a 25%) 
CaO; MgO
SiO2, Al2O3, Fe2O3
Álcalis (N2O e K2O)
Eventuais Aditivos 
Minério de Ferro, 
Areia e Bauxita
Farinha Crua
Clínquer
Gipsita (CaSO4.2H2O)
Cimento Portland
+ Adições
CP II - F; CP II - E; CPII – Z
CP III; CP IV; CP V
Mistura e Moagem
Calcinação ~ 1400oC
Moagem ~ 45 um
- FABRICAÇÃO DO PORTLAND
(Adaptado de: TAYLOR, 1997; MEHTA; MONTEIRO, 2008)
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http://professoralucianekawa.blogspot.com/2015/02/o-clinquer-componente-do-cimento.html
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- FABRICAÇÃO DO PORTLAND
MATÉRIAS PRIMAS USADAS:
• Calcário: aproximadamente 90 % da mistura. Componente básico do cimento 
fornecendo o Óxido de Cálcio. 
O calcário é constituído basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3), mas se apresenta na natureza 
acompanhado de diversas impurezas como óxidos de ferro, alumínio e silício, que são benéficos, e 
outros como o óxido de magnésio, sódio e potássio que são na maioria das vezes indesejáveis. 
A cal, que é a parte que realmente interessa na fabricação do cimento, encerra apenas 56% do total 
da matéria bruta
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- FABRICAÇÃO DO PORTLAND
MATÉRIAS PRIMAS USADAS:
• Argila: aproximadamente 10 % da mistura. Componente usada para fornecer 
Silicatos de Alumínio e Ferro. 
• Areia: Usada para corrigir o teor de sílica SiO2 da argila. 
• Minério de ferro: Usado para corrigir o teor de 
óxido de ferro Fe2O3 da argila. 
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- FABRICAÇÃO DO PORTLAND
MATÉRIAS PRIMAS USADAS:
• GESSO 
O gesso apresenta-se na natureza em grandes 
jazidas sedimentares chamadas de evaporitos sob a 
forma de gipsita (CaSO4.2H2O), hemi-hidratado ou 
bassanita (CaSO4.1/2H2O) e anidrita (CaSO4). 
A gipsita é a forma mais usada na indústria 
cimenteira. O gesso é usado no cimento para 
regular o tempo de pega, ou seja, mantê-lo 
trabalhável por mais tempo e isto funciona na 
medida em que este forma uma espécie de película 
ou membrana que envolve as partículas do cimento, 
retardando seu endurecimento. 
É um produto de adição final do processo. O gesso 
está presente em todos os tipos de cimentos 
portland: CPI; CPI-S; CPII-E; CPII-Z; CPII-F; CP III; 
CP IV e CP V-ARI. 
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DETALHAMENTO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
• As matérias-primas necessárias para a produção de cimento (carbonato de cálcio,
sílica, alumínio e minério de ferro) são geralmente extraídas de rocha calcária e
argila. Essas matérias-primas são extraídas das minas por meio de detonações e
serviços mecanizados de escavação e transporte. Em seguida, são trituradas e
transportadas para a fábrica onde são armazenadas e homogeneizadas.
• A moagem das matérias-primas produz um pó fino conhecido como cru (farinha
crua) que é pré-aquecido e em seguida introduzido em um forno rotativo. O
material é aquecido a uma temperatura de aproximadamente 1.450º C (por uma
chama de aprox. 2.000º C), antes de ser subitamente resfriado por rajadas de ar ao
final do processo. Assim é produzido o clínquer, o material básico necessário para
a produção de todos os tipos de cimento.
• Uma pequena quantidade de gesso (3 a 5%) é adicionada ao clínquer para regular
como o cimento endurecerá (tempo de pega). A mistura é então finamente moída
para se obter o "cimento puro". Durante esta fase, diferentes materiais minerais,
chamados de "adições", podem ser adicionados além do gesso. Usadas em
variadas proporções, essas adições, que podem ser recursos naturais ou sub-
produtos industriais e dão ao cimento propriedades específicas como redução de
impermeabilidade, resistência à sulfatos e à ambientes agressivos, melhor
desempenho e acabamento, dentre outras vantagens.
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- A farinha crua moída é calcinada até fusão incipiente, a uma 
temperatura de 1450º C em um forno rotativo, onde então obtém-
se o clínquer.
- A sílica, alumina, ferro e cal reagem no interior do forno, dando 
origem ao clínquer, cujos compostos principais são os seguintes: 
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DETALHAMENTO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
PRODUÇÃO E COMPOSIÇÃO DO CLINQUER
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- FABRICAÇÃODO PORTLAND
- ADIÇÕES FINAIS E MOAGEM.
. Para a obtenção do cimento Portland, faz-se a moagem do clínquer
com diversas adições, como o gesso (até aproximadamente 4% ),
calcário, pozolana e escória, onde assegura-se ao produto a finura e
homogeneidade convenientes, de acordo com as normas da ABNT.
. 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.
. A gipsita, sulfato de cálcio di-hidratado, é comumente chamada
de gesso. É adicionada na moagem final do cimento, 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.
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- FABRICAÇÃO DO PORTLAND
- ADIÇÕES FINAIS E MOAGEM
. 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.
. A adição de pozolana propicia ao cimento maior resistência a meios
agressivos como esgotos, água do mar, solos sulfurosos e a agregados
reativos. Diminui também o calor de hidratação, permeabilidade,
segregação de agregados e proporciona maior trabalhabilidade e
estabilidade de volume, tornando o cimento pozolânico adequado a
aplicações que exijam baixo calor de hidratação, como concretagens
de grandes volumes.
. A escória de alto-forno, é sub-produto da produção de ferro em alto-
forno, obtida sob forma granulada por resfriamento brusco. Os
benefícios proporcionados ao cimento são semelhantes ao da pozolana.
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
CIMENTOS COM ADIÇÕES MINERAIS
Tecnicamente tem-se: Maximização da durabilidade; redução da porosidade 
capilar; redução da permeabilidade; redução da carbonatação; maior resistência 
a sulfatos; redução do calor de hidratação; inibição ou mitigação da reação 
álcali-agregado.
Economicamente tem-se: Redução do consumo energético; 
Ecológicas: Aproveitamento de subprodutos e resíduos poluentes; 
preservação das jazidas
VANTAGENS E JUSTIFICATIVA DO EMPREGO DE CIMENTOS COM ADIÇÕES MINERAIS
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- FABRICAÇÃO DO PORTLAND
Figura extraída de notas de aula do prof. Prof. Eduardo C. S. Thomaz.
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Figura extraída de notas de aula do prof. Prof. Eduardo C. S. Thomaz.
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
(MEHTA; MONTEIRO, 2008)
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
✓NOMENCLATURA DOS CIMENTOS NORMALIZADOS 
NO BRASIL
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✓4.3 CIMENTOS NORMALIZADOS NO BRASIL
(BATISTA, 2013)
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
CONCRETO DE CIMENTO 
PORTLAND
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
Concreto de Cimento Portland é o material resultante da mistura, em 
determinadas proporções, de um aglomerante - cimento Portland – com um 
agregado miúdo – geralmente areia lavada - , um agregado graúdo –
geralmente rocha britada - e água. Pode-se ainda, se necessário, usar aditivos. 
A água e o cimento, quando misturados, desenvolvem um processo 
denominado Hidratação e formam um a pasta que adere as partículas dos 
agregados. Nas primeiras horas após o preparo é possível dar a essa 
mistura o formato desejado (concreto festo). Algumas horas depois ela 
enrijece e, com o passar dos dias, adquire resistência mecânica, convertendo-
se num material monolítico dotado de características similares a uma rocha. 
A resistência do concreto depende fatores como: 
• resistência do agregado; 
• resistência da pasta; 
• resistência da ligação entre a pasta e o agregado. 
para conseguir-se um conjunto monolítico e resistente, é indispensável 
produzir corretam ente o concreto.
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
(Adaptado de: TAYLOR, 2001; MEHTA; MONTEIRO, 2008)
PROCESSO DE HIDRATÃÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Processo 
conhecido 
por 
dissolução/ 
precipitação
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
(MEHTA; MONTEIRO, 2008)
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MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS – CIMENTO PORTLAND
ZONA DE TRANSIÇÃO ENTRE ARGADO E PASTA DE 
CIMENTO NO CONCRETO
(MEHTA; MONTEIRO, 2008)
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Referências Bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 7175:2003 : Cal 
hidratada para argamassas - Requisitos. Rio de Janeiro: 2003.
______. NBR 13207: Gesso para construção civil – Especificações. Rio de Janeiro: 1994.
BATISTA, D. G. Investigação da deterioração de concretos de UHEs por reações com os 
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Geotecnia e Construção Civil, UFG, Goiânia, 2013.
CASPAR, J. P. et al. Influence of the microstructure of set plaster on its mecanical properties. In: 
Eurogypsum – XXI Congress Versailles, 1996.
CINCOTO, M. A.; QUARCIONE, V. A.; JOHN, V. M. Cal na construção civil. In: ISAIA, G. C., 
MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de 
Materiais. Cap. 22.1, v. 1, 1ª edição, São Paulo: Ibracon, 2007.
FURNAS. Equipe de Laboratório de Concreto. Concreto massa, estrutural, projetado e 
compactado com rolo - Ensaios e propriedades. Ed. PINI, São Paulo: Walton Pacelli de Andrade, 
1997.
JOHN, V. M.; CINCOTO, M. A.Gesso de Construção Civil. In: ISAIA, G. C., MATERIAIS 
NATURAIS E ARTIFICIAIS Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. Cap. 
22.2, v. 1, 1ª edição, São Paulo: Ibracon, 2007.
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Referências Bibliográficas
KARNI, J; KARNI, E. Gypsum in construction: origin and properties. Materials and Struture. V. 
12. p 13-19, 2011.
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 1ª ed. São 
Paulo: IBRACON, 2008. Revisores: Nicole P. Hasparyk, Paulo Helene & Vladimir A. Paulon, 
Tradução da 3ª edição em inglês sob o título Concrete: Microstructure, Properties and Materials.
TAYLOR, H. F. W. Cement Chemistry. 2ª edição, New York, editor: Thomas Telford, 1997.
TAYLOR, H. F. W.; FAMY, C.; SCRIVENER, K. L. Delayed ettringite formation. Cement and 
Concrete Research, v. 31, p. 683-93, 2001.
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Contatos: 
E-mail: danilobatista@unip.br;
APRESENTAÇÃO 
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mailto:danilobatista@unip.com