Aglomerantes UFPR

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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
Materiais de Construção
( TC-030)
Ministério da Educação
Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Construção Civil
Prof. José de Almendra Freitas Jr.
freitasjose@terra.com.br
AGLOMERANTES
Versão 2013Versão 2013
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
DEFINIÇÃO
São produtos capazes de provocar a aderência dos materiais.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:
• Quimicamente inertes:
• Endurecem por simples secagem.
• Ex: argilas, betumes.
• Quimicamente ativos:
• Endurecem pela ação de reações químicas.
• Ex: cimento Portland, Cal aérea
AGLOMERANTES
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CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:
• Quimicamente ativos:
Endurecem devido a reações químicas.
• Aéreos –
• Necessitam da presença do ar para endurecer;
• Hidráulicos –
• Não necessitam da presença do ar para endurecer;
• Hidráulicos simples;
• Hidráulicos compostos;
• Hidráulicos mistos;
• Hidráulicos com adições.
AGLOMERANTES
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CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:
AGLOMERANTES AÉREOS:
Depois de endurecidos, não resistem bem quando imersos na água. 
Devem ser usados apenas em contato com o ar.
Ex.: Cal aCal aéérea, Gesso de Paris.rea, Gesso de Paris.
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:
Depois de endurecidos, resistem bem a água.
O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá por ação 
exclusiva da água (reação de hidratação).
Ex.: Cal hidráulica, Cimento aluminoso, Cimento Portland.
AGLOMERANTES
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AGLOMERANTES
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES:
Um único produto aglomerante, não tendo mistura.
Ex.: 
• Cimento Portland (CP)Cimento Portland (CP), 
• Cimento aluminosoCimento aluminoso, 
• Gesso hidrGesso hidrááulicoulico, 
• Cal hidrCal hidrááulicaulica.
CLASSIFICAÇÃO
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AGLOMERANTES
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COMPOSTOS:
Misturas de um aglomerante simples com 
subprodutos industriais ou produtos naturais de 
baixo custo.
Ex.: 
• CP IV - mistura de cimento Portland com pozolana
• CP III - mistura de cimento Portland e escória
• CP II F - mistura de cimento Portland e pó de 
calcário
CLASSIFICAÇÃO
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS:
Mistura de dois aglomerantes simples. 
Ex.:
•“Cimento de Grappiers” - Subproduto fabricação 
da cal hidráulica
•Mistura de CP com cimento aluminoso - tem 
pega muito rápida.
CLASSIFICAÇÃOAGLOMERANTES
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COM
ADICÕES:
Aglomerantes hidráulicos simples + adições para 
modificar certas características. 
•Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação, 
retração ou preço.
•Aumento: resistência a agentes agressivos, 
plasticidade ou resistência a baixas temperaturas.
•Dar coloração especial.
CLASSIFICAÇÃOAGLOMERANTES
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:
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Definições:
PegaPega - período inicial de solidificação pasta
InIníício de pegacio de pega – Momento que a pasta começa a endurecer
Fim de pegaFim de pega - Momento que a pasta já está completamente
sólida
EndurecimentoEndurecimento – Período de tempo em que o material 
ganha resistência, mesmo após o final de pega.
AGLOMERANTES
TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
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AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
APARELHO DE VICAT
Ensaios
(MB-3433, NM 43) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal 
(MB-3434) - Determinação dos Tempos de Pega
Luis J. Vicat, 1786-1861
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APARELHO DE VICAT
AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
(José A. Freitas Jr.)
Agulha com 
acessório anular
para verificação do 
final de pega
Final de pega = 
tempo até que 
acessório anular 
não provoque 
nenhuma marca
escala
InIníício de pega = cio de pega = 
tempo attempo atéé que a que a 
agulha de agulha de VicatVicat
penetre na pasta penetre na pasta 
(4(4++1)mm da base1)mm da base
DefineDefine--se os tempos de pega como o intervalo de tempo se os tempos de pega como o intervalo de tempo 
transcorrido desde a aditranscorrido desde a adiçção de ão de áágua ao cimento gua ao cimento 
amostra = 500 g de 
cimento e água = 
pasta consistência 
normal, NM43
(José A. Freitas Jr.)
Agulha p/ Agulha p/ 
InIníício de cio de 
pegapega
Agulha p/ 
Final de 
pega
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O concreto ou argamassa deve estar aplicado e 
adensado dentro das formas antes do início da pega.
Classificação (AFNOR):
AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
Cimento Portland
Cimento aluminoso
Cimento pozolânico
Cimento metalúrgico
Cal aérea
De 30 minutos a 6 horasDe pega lenta
Alguns cimentos 
naturais
De 8 a 30 minutosDe pega semi-lenta
Gesso de Paris
Cimento Romano
Menos de 8 minutosDe pega rápida
EXEMPLO TEMPO DE INÍCIO DE 
PEGA
AGLOMERANTES
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MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA:
Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente
(Volume aparente inclui os vazios entre os grãos)
0,65 a 0,802,55 a 2,60Gesso
0,48 a 0,642,25 a 2,30Cal hidratada
≅ 1,423,00 a 3,15Cimento Portland
MASSA UNITÁRIA
(t/m3, kg/l ou g/cm3) 
MASSA ESPECÍFICA
(t/m3, kg/l ou g/cm3) 
AGLOMERANTE
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MASSAS ESPECÍFICA E UNITÁRIA:
Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa específica de materiais em pó é
determinada utilizando o frasco de 
“Le Châtelier” e balança de precisão.
NBR NM 23 
Henry Le Châtelier, 1850 -1936
Frasco de Frasco de 
Le Le ChâtelierChâtelier
Balança
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SUPERFÍCIE ESPECÍFICA :
Superfície Específica: SE
SE = áreas dos grãos / MU
Área dos grãos: soma áreas todos os grãos contidos na MU
Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das 
partículas determinado pelo permeâmetro Blaine.
20.000Sílica ativa
≈ 650Cal hidráulica 
240 a 300Cimento Portland
SUPERFÍCIE ESPECÍFICA
(m2/kg) 
AGLOMERANTE
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ηε
ε
ρ 1,0)1(
3 tKS ×
−
×=
Caracteriza a finura, Quanto maior o valor do 
Blaine, mais fino é o pó do aglomerante, 
mais rápida é sua hidratação.
• K é a constante do aparelho;
• ε é a porosidade da camada;
• t é o tempo medido (s)
• ρ é a massa específica do cimento (g/cm³)
• η é a viscosidade do ar à temperatura do 
ensaio – tabela da norma (Pa/s)
• S é a superfície específica
ITAMBÉ
SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro Blaine
NBR NM 76 
Roger L. Blaine, 1943 -
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SUPERFÍCIE ESPECÍFICA : Permeâmetro Blaine
Abrir o registro e aspirar o 
líquido, levantando para a 
marca A, fechando o registro.
Com a subpressão formada 
no tubo, o ar é forçado a fluir 
através da amostra e o fluido 
vai lentamente voltando a 
posição de equilíbrio.
O cronômetro deve ser 
acionado quando o nível do 
fluido passar pela marca B e 
desligado quando atingir a 
marca C, anotando-se o 
tempo
Fluido
Entrada de ar
(F.Bauer)
Amostra
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AGLOMERANTES AÉREOSDepois de endurecidos, não resistem bem quando 
imersos na água. 
Devem ser usados apenas em contato com o ar.
Em geral precisam de componentes do ar para 
endurecer.
Exemplos principais:
Cal aérea
Gesso
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CAL = Cal Aérea ÉÉ um aglomerante aum aglomerante aééreo reo 
É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias a uma 
temperatura inferior ao do início de sua fusão (cerca de 900oC).
CaCO3 + calor CaO + CO2
44 % do peso
12 a 20 % do volume
Perde
CaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva
(900oC)
a) Calcinação
CaCO3 = Carbonato de Cálcio
Etapas da cal:
Alterações físicas:
Rocha 
Calcária ar
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CAL = Cal Aérea
O Hidróxido de cálcio é o aglomerante.
ÉÉ um aglomerante aum aglomerante aééreo reo 
b) Extinção da cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Ca(OH)2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio
Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos.
Muitíssimo
Etapas da cal:
Alteração física:
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CAL = Cal Aérea
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
ar ar
c) Endurecimento ou recarbonatação
CaCO3 = carbonato de cálcio
Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio
Etapas da cal:
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CAL = Cal Aérea DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação
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CAL = Cal Aérea
Cal virgem cálcica:
CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais;
Cal virgem magnesiana:
CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais;
Cal virgem dolomítica:
CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais.
Dolomita → CaCO3.MgCO3
Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:
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CAL = Cal Aérea
Rendimento -> ganho de volume da cal virgem ao hidratar.
Cal gorda:
Rendimento em pasta >1,82 
Calcários com impurezas < 5 %
Produz maior volume de pasta, mais plástica, homogênea e mais expansiva.
Cal magra:
Rendimento em pasta <1,82 
Calcários com impurezas > 5 %
Produz menor volume de pasta, mais seca, grumosa e menos expansiva.
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PRODUÇÃO DA CAL
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Mina de calcMina de calcááriorio Britagem do calcBritagem do calcááriorio
Produção em Rio Branco do Sul-PR
SeparaSeparaçção do ão do 
material menormaterial menor Forno de barrancoForno de barranco
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PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR
Forno de barrancoForno de barranco Queima de serragemQueima de serragem
Peneiramento da calPeneiramento da cal EstoqueEstoque
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CaOCALCINAÇÃO DA CAL:
Forno intermitente simples a lenha ou carvão
Forno de barranco
(Freitas Jr., J.)(Freitas Jr., J.)
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CaOCALCINAÇÃO DA CAL:
Tempo de 
operação: 36 
horas
Forno vertical 
contínuo
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1) O teor de óxidos totais na base não-voláteis (CaO total + MgO total) deve ser calculado como segue:
%(CaO total + MgO total) base de não-voláteis= [%(CaO total + MgO total) / (100 - % perda ao fogo) ] x 100
2) O teor de água combinada deve ser calculado como segue:
Água combinada = % perda ao fogo - % CO2
≤ 3,6%≤ 4,0%≤ 3,6%Depósito ou obra
≤ 3,0%≤ 3,5%≤ 3,0%FábricaÁgua 
combinada 2)
≥ 88,0%≥ 88,0%≥ 90,0%Óxidos totais na base não volátil
(CaO total + MgO total) 1)
≤ 15,0%≤ 15,0%≤ 8,0%Depósito ou obra
≤ 12,0%≤ 12,0%≤ 6,0%FábricaAnidrido 
carbônico (CO2)
CV-PCV-CCV-ECompostos
Exigências químicas:
CAL VIRGEM CV CaO
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Cal em final de hidratação em 
caixa de madeira, típica de 
obra. 
HIDRATAÇÃO DA CAL
Industrias: Equipamento vertical 
para hidratação de cal. 
www.metso.com
Ca(OH)2
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HIDRATAÇÃO DA CAL
Fluxograma da fabricação da cal hidratada: Cal virgem como 
matéria-prima, hidratação, classificação granulométrica, 
moagem e estoque de cal hidratada.
Ca(OH)2
Hidratadores
horizontais
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CAL HIDRATADA CH Ca(OH)2
≥88%≥88%≥88%Óxidos totais na base de não voláteis (CaO + MgO)
≤ 15%Não exigido≤ 10%Óxido não hidratado calculado
≤ 15%≤ 7%≤ 7%Anidrido carbônico CO2 – no depósito ou na obra
≤ 13%≤ 5%≤ 5%Anidrido carbônico CO2 – na fábrica
CH IIICH IICH IExigências químicas – NBR 7175:
≥2,2≥2,5≥2,5Incorporação de areia
≥110≥110≥110Plasticidade
≥70%≥80%≥80%Retenção de água
Ausência de 
cavidades ou 
protuberâncias
Ausência de 
cavidades ou 
protuberâncias
Ausência de 
cavidades ou 
protuberâncias
Estabilidade
≤ 15%≤ 15%≤ 15%Finura (% retida acumulada) - #0,075mm n° 200
≤ 0,5%≤ 0,5%≤ 0,5%Finura (% retida acumulada) - #0,6mm n° 30
CH IIICH IICH IExigências físicas – NBR 7175:
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HIDRATAÇÃO DA CAL
Tempos para extinção:
• Pasta obtida da cal em pedra
7 a 10 dias após a extinção (adição de água);
• Pasta obtida de cal pulverizada
20 a 24 horas após a extinção (adição de água);
•Pasta obtida de cal magnesiana
Duas semanas após a adição de água (a 
hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).
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CAL Adulteração da cal:
(Aulas USP) Dissolução em HCl (20%)
(Prof. Mércia Barros)
Impurezas:
• Partículas de carvão - riscos pretos
• Contaminação por calcário 
• Partículas de sílica
• Núcleos duros de CV na CH = vesículas 
(Aulas USP)
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Impacto Ambiental: CAL
Energia:
• Óleo combustível;
• Madeira;
• Bagaço de cana;
• Forno descontínuo:
� 2 kcal/g
• Forno contínuo:
� 0,9 kcal/g
Reservas:
• Calcário:
� Muito amplas.
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Impacto Ambiental: CAL
CO2 – Efeito estufa:
• Descarbonatação:
� p/ uma tonelada de CaCO3
• 560 kg CaO
• 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação
• Massa de CO2 = 80% da massa de CaO
• Combustível:
�1 tonelada de CaO gera
� 300 Kg de CO2 - Forno contínuo
� 640 kg de CO2 – Forno descontínuo
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CAL Usos em argamassas:
• Areia + cal hidratado + cimento Portland + Areia + cal hidratado + cimento Portland + áágua:gua:
� Assentamento de blocos ou tijolos cerâmicos
� Chapisco; 
ChapiscoChapisco
Aumenta aderência do Aumenta aderência do 
substrato com o embosubstrato com o emboççoo
AssentamentoAssentamento
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CAL Usos em argamassas:
• Areia + cal hidratado + cimento Portland + água: 
�Revestimento bruto - emboço;
Preparo em obraPreparo em obra AplicaAplicaçção manual ão manual 
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CAL Usos em argamassas:
Alisamento com rAlisamento com rééguagua
Revestimento convencional Revestimento convencional 
de uma alvenariade uma alvenaria
• Areia + cal hidratado + cimento Portland + água: 
�Revestimento bruto = emboço;
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CAL Usos em argamassas:
• Cal hidratado + água:
� Revestimento fino – reboco (calfino)
AplicaAplicaçção de ão de calfinocalfino
Preparo da Preparo da 
pasta de cal pasta de cal 
com com ááguagua
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Produto da desidratação parcial da gipsita - (CaSO4. 2H20)
ÉÉ um um aglomerante aaglomerante aééreoreo, não suporta contato com a , não suporta contato com a áágua apgua apóós endurecido.s endurecido.
2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2O 2(CaSO4.2H2O)
gipsita
Edurecimento do gesso:
2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2O
hemidrato190oC
Gesso de Estucador
Gesso Rápido
Gesso de Paris
CaSO4 CaSO4
H2O
Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19
Usual >0,45 para dar trabalhabilidade à pasta
16% da massa 
da gipsita
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Gipsita
www.caer.uky.ed
CaSO4. 2H2O
Estrutura cristalina
Uso na medicina
Construção civil
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GESSO 
ou GESSO DE PARIS
Prosseguindo o aquecimento além dos 200 0C:
200 0C
anidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade 
ao ar, transformando-se em hemidrato.
600 0C
anidrita insolúvel - praticamente inerte, endurecendo 
lentamente quando em contato com água.
1.000 a 1.200 0C
GESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a 14 h, 
também chamado GESSO LENTO ou GESSO
HIDRÁULICO, resistência 100% superior ao gesso de 
Paris.
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GESSO no BRASIL
Jazidas de Gipsita
Britagem da Gipsita
Extração da gipsita
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Linha para produção de gesso em pó
Três sistemas:
• Trituração
• Britador de mandíbulas, rolos ou de impactos;
• Moinho de martelos.
• Calcinação – 200oC
•(Calcinar depois de moer ou moer depois de calcinar?)
• Fornos contínuos ou descontínuos;
• Moagem
• Moinho Raymond, vertical ou de cone;
• Equipamento de graduação.
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Panelões de aço circulares, 
abertos, com grande 
diâmetro e pequena altura. 
Normalmente assentados sobre uma fornalha de 
alvenaria, utilizam lenha para combustão. Pás agitadoras 
homogeneízam a calcinação e os controles de 
temperatura e tempo de residência do material no forno 
são realizados empiricamente, através da observação 
visual.
www.gessofortedobrasil.com.b
Tipos de fornos
Forno tipo panela
(em extinção)
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Panelões fechados (cubas), onde o calor gerado na parte 
inferior é conseguido com a queima de óleo BPF ou lenha.
A temperatura pode ser controlada através de pirômetros. 
Um sistema de palhetas internas, na cuba, garante a 
homogeneidade do material.
Forno Tipo MarmitaForno Tipo Marmita
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Tipos de fornos
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Tipos de fornos
Tubo giratório de aço, 
revestido internamente 
com material refratário, de 
grande extensão e 
pequena inclinação.
O minério moído entra em contato direto com a chama, 
que sai do maçarico, no lado da alimentação. 
O minério sendo calcinado desce, por gravidade, toda a 
extensão do forno e o tempo de residência é controlado 
pela velocidade de rotação do tubo.
www.gessofortedobrasil.com.b
Forno Tipo RotativoForno Tipo Rotativo
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Tubo giratório de aço, com 
interior revestido com material 
refratário. Extensão depende 
do volume de produção. 
Operação intermitente. 
O minério moído não entra em contato direto com a chama.
Podem ser controlados por computadores ou operados 
empiricamente. Podem ter controle de tempo, temperatura, 
perda de massa e controlar a pressão interna.
Forno Tipo Marmita GiratForno Tipo Marmita Giratóóriorio
Tipos de fornos
www.projetecnet.com.br
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Produtos obtidos da gipsita, de acordo com as temperaturas.
GESSO ou GESSO DE PARIS
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Temperatura de calcinação
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
GESSO ou
GESSO DE PARIS
Maior quantidade de 
água de amassamento 
reduz a resistência.
Também a absorção 
de água pelo gesso já
endurecido reduz a 
resistência.
Resistências médias à compressão em 
corpos-de-prova secos e saturados de gesso 
de paris, conservados 28 dias em ar seco.
Relação estequeométrica água/hemidrato = 0,19
Usual 45% da massa de 
gesso em água para dar 
trabalhabilidade à pasta
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
GESSO ou GESSO DE PARIS
(Aulas USP)
Calor de hidratação
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
GESSO ou GESSO DE PARIS
Tempo de pega
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GESSO no BRASIL
Pólo gesseiro – PE: 94% da produção
Jazidas de
Gipsita
3.000 km frete p/ 
regiões SE e Sul
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Propriedades:
- Pega rápida – minutos
- Solúvel em água após endurecido
- Resistência mecânica diminui com o teor de umidade
- Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto)
- Baixa condutibilidade térmica (isolante)
Imagem 
MEV(5000x) de 
pasta de gesso
GESSO 
ou GESSO DE PARIS
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Bactérias redutoras 
de sulfato no gesso
GESSO ou GESSO DE PARIS
Propriedades:
� O gesso é atacado bactérias redutoras de sulfato, que 
utilizam o sulfato como agente oxidante, reduzindo-o a sulfeto; 
� É corrosivo ao aço.
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Sistema “Drywall”
www.drywall.org.br
www.placo.com.br
Chapas de gesso 
acartonado
GESSO ou 
GESSO DE PARIS
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Chapas de gesso 
acartonado “Drywall”
Chapas fabricadas por processo de laminação contínua de uma mistura de 
gesso, água e aditivos entre duas lâminas de cartão. 
NBR 14715:2001, NBR 14716:2001 e NBR 14717:2001.
GESSO 
ou GESSO DE PARIS
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Chapas de gesso 
acartonado – “Drywall”
Tipos de Chapas – cores:
Standard (ST) – Branca – (áreas secas)
Resistente à Umidade (RU) – Verde
Resistente ao Fogo (RF) – Rosa
(Coutinho,J. S.)
GESSO ou GESSO DE PARIS
Chapas acartonadas - dimensões:L= 60,0 ou 120,0 cm
C = 240,0 ou 360,0 cm 
Espessuras: 7; 10 12,5; 15, 20 e 25 mm
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Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm. 
As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são chumbadas com 
estopa (juta cardada) e fixadas ao teto com arame galvanizado.
GESSO ou GESSO DE PARIS
Placas de gesso autoportantes
(Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari) 
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Divisórias 
em blocos
GESSO ou GESSO DE PARIS
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Peças decorativasGESSO ou GESSO DE PARIS
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Aplica-se uma única camada de 
pasta sobre superfícies de 
interiores, conferindo um aspecto 
liso, bem acabado e apresenta uma 
elevada resistência mecânica.
Revestimento com pasta de 
gesso
GESSO 
ou GESSO DE PARIS
(Quinália, E., Tècne julho de 2005)
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GESSO 
ou GESSO DE PARIS
Reservas:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• O menor dentre os aglomerantes;
CO2 – Efeito estufa :
• Queima de Combustíveis - 0,15 a 0,20 kcal/g gesso;
• 1 tonelada de gesso gera 400 Kg de CO2
• Desidratação parcial libera H2O.
Impacto Ambiental: 
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Depois de endurecidos, resistem bem a 
água.
O endurecimento dos aglomerantes 
hidráulicos se dá por ação exclusiva da água 
(reação de hidratação).
Exemplos principais:
• Cimento Portland, 
• Cimento aluminoso 
• Cal hidráulica
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CAL HIDRÁULICA = CalcCalcáário argiloso calcinadorio argiloso calcinado.
Grau de hidraulicidade: componentes argilososCaO
(SiO2+Al2.O3+Fe2O3)
CaO + MgO
(SiO2+Al2.O3+Fe2O3)
CaO
ou
Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico 
Características inferiores, em geral, ao Cimento Portland
A cal hidráulica apresenta cal livre.
2 diasEminentemente hidráulica19,1 a 21,80,42 a 0,50
1 semanaHidráulica propriamente dita14,8 a 19,10,31 a 0,42
2 semanasMedianamente hidráulica8,2 a 14,80,16 a 0,31
4 semanasFracamente hidráulica5,3 a 8,20,10 a 0,16
Fim de pegaTipo de cal hidráulicaTeores de argila 
no calcário
(suposto puro) (%)
ÍNDICE DE 
HIDRAULICIDADE
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CAL HIDRÁULICA x CIMENTOS
Aumento da hidraulicidade
A cal hidráulica apresenta muita cal livre. 
Cimentos bem menos. 
(só cal livre)
Aumento resistência mecânica e da impermeabilidade
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RestauraRestauraçção de obra ão de obra 
antiga: Coimbraantiga: Coimbra--PortugalPortugal
““cimento amarelocimento amarelo””
Utilizações:
-Argamassas de assentamento ou revestimento
-Para a produção de blocos
-Tratamento de solos
-Substituto do filer em pavimentos betuminosos
CAL HIDRÁULICA
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Características e vantagens:CAL HIDRÁULICA
Bom aspecto.
Conforto visual e táctil.
Adaptação sem fissuras a 
deformações originadas por 
oscilações dos suportes ou 
elementos de construção, ou 
variações dimensionais por 
ações térmicas.
Módulo de elasticidade baixo
Baixa fissuração dos rebocos.
Absorção de esforços 
provocados por oscilações dos 
suportes durante um longo 
período de tempo.
Argamassas “suaves” e sem 
retração.Endurecimento lento e retração 
pouco significativa
Não introdução de esforços nos 
suportes.
Comportamento dúctilBoa relação resistência tração / 
resistência à compressão
Reparação de defeitos 
estruturais de alvenarias
Colabora na resistência 
mecânica das caldas de injeção.
Permite reparar fissuras em 
paredes de alvenaria sem 
prejuízo da sua resistência.
Boa capacidade resistente de 
rebocos e alvenarias.
Confere resistência mecânica 
considerável às argamassas em 
que é usada.Resistência média a compressão a 
28 dias > 8MPa
Contribuição para a 
construção a recuperar
Benefício para as argamassas 
e caldas em que é empregue
Características Químicas
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CAL HIDRÁULICA
Características e vantagens:
Capacidade de auto-
regeneração
As fissuras provocadas por 
ações em que se ultrapassou a 
resistência mecânica da 
argamassa são naturalmente 
recuperadas
Progressão do endurecimento 
ao longo do tempo por 
carbonatação
“Adaptação” dos rebocos às 
deformações naturais das 
construções antigas
Compatibilidade das 
argamassas com os materiais 
do suporte ou alvenarias
Ausência de fissuraçãoBoa capacidade de relaxação 
de tensões
Cal livre > 10%
Proteção contra a entrada de 
umidade pelo exterior
Baixa fissuração dos rebocos e 
conseqüente impermeabilidade
Baixo calor de hidratação com 
liberação lenta
Endurecimento da espessura 
da argamassa
Rebocos com resistência e 
coesão mesmo quando 
aplicados sob condições de 
umidade desfavoráveis
Permite o trabalho em zonas e 
climas úmidos
Pega hidráulica
Contribuição para a 
construção a recuperar
Benefício para as 
argamassas e caldas em que 
é empregue
Características Químicas:
CIMPOR
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Melhoria da aderência ao 
suporte.
Hidratação adequada.
Boa progressão da hidratação 
mesmo quando aplicadas sobre 
suportes absorventes.
Retenção de água
Reparação de defeitos 
estruturais de alvenarias.
Disfarce de manchas e 
vestígios de siluetas.
Caldas de injeção muito fluídas
Evita condensações em 
rebocos interiores
Evita eflorescências e 
umidade ascensional
Permeabilidade ao vapor de 
água
Elevada porosidade das 
argamassas
Rebocos bem aderentes ao 
suporte
Argamassas com melhor 
trabalhabilidade
Superfície específica 
> 6.500 cm2/g
Contribuição para a 
construção a recuperar
Benefício para as argamassas e 
caldas em que é empregue
Características Físicas:
CIMPOR
Características e vantagens:
CAL HIDRÁULICA
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CIMENTO NATURAL
Não apresenta cal livre. A cal hidráulica apresenta cal livre.
Tipos:
•De pega rápida -(cimento Romano) - Cozimento temperatura < 1000oC;
•De pega lenta- Cozimento a 1450oC;
•De pega semi-lenta- intermediário entre os 2 anteriores.
A rapidez da pega dos cimentos Romanos é atribuída a presença do 
teor mais elevado de aluminato de cálcio.
Resistência dos cimentos naturais é baixa, (50% do CP), devido a 
composição do calcário não uniforme.
Aglomerante hidrAglomerante hidrááulico ulico 
Resulta do cozimento de calcResulta do cozimento de calcáários argilosos (teor argila + rios argilosos (teor argila + -- 25%)25%)
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CIMENTO NATURAL
Romanos desenvolveram um cimento altamente durável.
Combinação de cal com "pozolana", (cinza vulcânica na zona 
de Pozzuoli , junto a Nápoles e ao Monte Vesúvio), permitia 
obter um cimento que oferecia maior resistência à ação da 
água. 
Aglomerante hidrAglomerante hidrááulico ulico 
Alvenaria de pedras ou tijolos cerâmicos 
assentados com argamassa de cimento 
pozolânico.
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CIMENTO NATURAL
Na França e na Alemanha é empregado em condutos (esgotos, 
água, vedação de fugas e veios de água); nos EUA é empregado 
em pavimentação de estradas de rodagem.
No Brasil não é empregado e nem fabricado.Sofre pequena retração, bom para argamassas e pastas.
www.rosendalecement.net www.rosendalecement.net
www.rosendalecement.net
www.rosendalecement.net
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Fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor bauxíta 
inferior a 30%), moída misturadas, em fornos de alta 
temperatura, resfriado, britado e moído. 
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico 
CIMENTO ALUMINOSO
Características:
• Cura rápida - em 24horas resistência superiores a 45 MPa;
• Aglomerante de preço elevado;
• Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação;
• Não desprende cal livre, (o CP desprende + - 20%);
• Produz concretos/argamassas com alta resistência ao calor, 
até 1200ºC;
• Alta resistência a abrasão e corrosão;
• Endurecimento normal em temperaturas baixas.
Produção:
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APLICAÇÕES:
• Concretos refratários;
• Rápida cura e altas resistências iniciais e finais;
• Pisos para tráfego após 6 horas;
• Chumbamentos;
• Reparo em cabeça de protensão, 24h pode protender, 
(CP=7 dias);
• Concretagens junto ao mar para aproveitar maré baixa;
• Pré-moldados para uso imediato;
• Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários;
• Mistura ao cimento Portland para acelerar endurecimento.
CIMENTO ALUMINOSO
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Pisos industriais
Rápido endurecimento 
e cura (6 horas)
Argamassa centrifugada de 
alta resistência química 
para proteção de tubos de 
esgoto
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CIMENTO ALUMINOSO
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO ALUMINOSO
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Suporta altas temperaturas.
Concreto em instalações 
de siderurgia
Endurece em baixas 
temperaturas.
Concreto em fundações de 
base francesa na Antártida
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO ALUMINOSO
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Cimento aluminoso, apresenta 
excelentes propriedades a altas 
temperaturas, estabilidade 
volumétrica e resistência ao 
choque térmico. 
Argamassas para 
assentamento de tijolos 
refratários em churrasqueiras 
e lareiras para suportar o calor
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Material obtido pela cozedura atMaterial obtido pela cozedura atéé a fusão incipiente de a fusão incipiente de 
uma mistura calcuma mistura calcááriorio--argilosa (clargilosa (clíínquer).nquer).
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico 
Engenheiro John Smeaton, 1756, procurava 
aglomerante que endurecesse na presença de 
água, para facilitar o trabalho de reconstrução 
do farol de Eddystone, na Inglaterra. 
Verificou que mistura calcinada de calcário e 
argila tornava-se, depois de seca, tão 
resistente quanto as pedras utilizadas nas 
construções.
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CIMENTO PORTLAND (CP)
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
Um pedreiro, Joseph Aspdin, 1824, 
patenteou a descoberta, batizando de 
cimento Portland, referência a um tipo 
de pedra 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. 
A água era evaporada e os blocos da 
mistura seca eram calcinados em 
fornos e depois moídos bem finos.
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CIMENTO PORTLAND (CP)
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND (CP)
FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin) 
� 90,0 % de Calcário
� 9,50 % de Argila
� 0,50 % de Minério de Ferro
ÉÉ um aglomerante hidrum aglomerante hidrááulico ulico 
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Matérias Primas:
Mina de calcMina de calcááriorio
Jazida Rio Bonito Jazida Rio Bonito –– ITAMBITAMBÉÉ
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND (CP)
Matérias Primas:
Mina de argila
Britagem do calcário
Cia Cimento Rio Branco (Votorantin)
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Homogeneização do calcário:
Cia Cimento Itambé
Chegada do Chegada do 
calccalcáário britadorio britado SaSaíída para da para 
moagemmoagem
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
(1,5 a 3%)
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PUC - RJ
CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND (CP) 
PRODUÇÃOCALCÁRIO
CALCÁRIO
ARGILASARGILAS
MIN. FERROMIN. FERRO
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Cia Cim. Rio Branco Votorantin
CaCO3
Fe2O3
Al2O3 Fe2O3 SiO2
MgO SiO2
Moagem da farinha
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
FORNO
CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
ITAMBÉ
Vista de dentro do fornoMoinho de rolos para moagem da matéria prima:
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FORNOFORNOV
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Cia Cim. Rio Branco Votorantin
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MOINHO DE 
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
ITAMBÉ
Vista de dentro do forno
clínquer
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
ESQUEMA DA SECAGEM, MOAGEM 
DA FARINHA E DO FORNO
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND (CP)
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Interior do 
moinho de 
bolas
Silo de estocagem de ClSilo de estocagem de Clíínquernquer
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Silos de armazenagem Silos de armazenagem 
do cldo clíínquer monquer moíídodo
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clclíínquer + gessonquer + gesso
Moinho de bolasMoinho de bolas
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Moinho de bolas
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ADIÇÃO DE GESSOCIMENTO PORTLAND (CP)
GessoGesso O gesso (gipsita) é
adicionado de 1,5 a 3%, ao 
clínquer para retardar os 
efeitos da hidratação 
prematura do C3A.
(falsa pega e perda de 
trabalhabilidade)
Moagem ClMoagem Clíínquer + Gessonquer + Gesso
Moinho de bolasMoinho de bolas
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CIMENTO PORTLAND (CP)
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EnsacadeiraEnsacadeira
automautomááticatica
DistribuiDistribuiçção ão àà granelgranel
Silos de armazenagem Silos de armazenagem 
do cldo clíínquer monquer moíídodo
Silos de armazenagem Silos de armazenagem 
das adidas adiççõesões
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COMPOSTOS DO CLÍNQUER DE CIMENTO PORTLAND
Clínquer → quatro compostos anidros principais
2 silicatos e 2 aluminatos
C3S -3CaO.SiO2 - Silicato tri-cálcico
C2S - 2CaO.SiO2 - Silicato di-cálcico
C3A - 3CaO.Al2O3 - Aluminato tri-cálcico
C4AF - 4CaO.Al2O3.Fe2O3 - Ferro Aluminato
tetro-calino
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
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FORMAÇÃO DO CLÍNQUER
Transformação sofridas pela farinha crua até se transformar em clínquer. 
(Jackson,1998)
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COMPOSTOS DO CLÍNQUER
Alita (silicato tricálcico): cristais amarelados, de forma aproximadamente 
hexagonal.
Belita (essencialmente silicato bicálcico) – cristais, arredondados.
Estrutura de um clínquer 
de cimento Portland 
relativamente comum 
observado ao 
microscópio ótico:
(Donald A. St John, Alan W. Poole and Ian Sims, 1998)
Alita
Belita
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COMPOSIÇÃO TÍPICA DE UM CLÍNQUER DE 
CIMENTO PORTLAND
67% CaO (CC), 22% SiO2 (SS), 5% Al2O3 (AA), 3% Fe2O3 (FF) e 
3% de outros óxidos.
Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura 
ambiente e estáveis ao serem hidratados
Alita (C3S): 50-70%
Belita (C2S): 15-30%
Aluminato tricálcico (C3A): 5-10%
Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5-15%
Outros compostos em menor quantidade
Na2O, MnO, K2O, magnésio, enxofre, fósforo
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CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Difração de Raios – X:
Técnica utilizada para a identificação das fases constituintes do clínquer.
Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura:
Observação morfológica das amostras.
Ensaio de Lixiviação:
Visa simular as condições de exposição do cimento ao meio ambiente.
Ensaio de solubilização:
Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo é inerte ou não.
Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão:
É o controle de qualidade fundamental do produto. Limites mínimos de 
resistência à compressão exigidos para 3,7 e 28 dias.
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Estagio IEstagio I: Em contato com a água ocorre uma rápida 
dissolução dos grãos do cimento. Sobem as concentrações de 
álcalis solúveis, Ca2+, SO42- e íons OH em solução, resultando 
em um pH de 12 a13. 
Estagio IIEstagio II: Os íons Ca2+, SO42- e íons OH reagem com os 
silicatos e aluminatos para formar gel de C-S-H e etringita, 
formando uma barreira em torno dos grãos de cimento não 
hidratados, retardando novas hidratações, permitindo um 
período de trabalhabilidade durante o qual o concreto deve ser 
lançado e assentado.
Estágios:
( K. Luke)
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
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Estagio IIIEstagio III: Durante o Estágio II a concentração de íons Ca2+ 
continua a aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos 
grãos de cimento atrás da barreira.
Com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de 
Ca(OH)2 ocorre uma rápida hidratação dos grãos de cimento 
gerando gel de C-S-H e etringita.
A formação de gel de C-S-H e o intertravamento das 
partículas promovem a pega e o endurecimento.
( K. Luke)
Estágios:
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
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•Estruturas Fibrilares: 
C-S-H
•Estruturas Prismáticas:
C-H 
•Etringita: C6ASH32
Diversos cristais são observados na pasta de 
cimento Portland hidratada: 
•Monossulfato:C4AS.H12
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
(Portlandita)
C-HC-S-H
EtringitaEtringita
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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
C3A + CSH2→ Etringita + 300 cal/g
2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g
2C2S + 4H → C3S2H3 + CH + 62 cal/g
Reações Químicas: NotaNotaççãoão::
C C -- CaOCaO
S S -- SiOSiO22
A A -- AlAl22OO33
F F -- FeFe22OO33
H H -- HH22OO
S S -- SOSO33
Pega:é o início do endurecimento
(passagem do estado plástico para o sólido)
Endurecimento: resulta da hidratação progressiva dos 
compostos anidros do cimento
SEQUÊNCIA DE HIDRATASEQUÊNCIA DE HIDRATAÇÇÃO ÃO 
E ENDURECIMENTOE ENDURECIMENTO
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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
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Desenvolvimento microestrutural, durante a hidratação, de um grão 
de cimento. (Scrivener, 1989)
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
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(Aulas USP)
5 a 10% do clínquer.
Tem pega em poucos minutos mas não instantânea como o C3A.
Comparado ao C3A Resistência ligeiramente inferior.
Desenvolve menos calor de hidratação e é mais resistente a ação de águas 
agressivas.
A alumina por ele fixada é menos nociva que a alumina ligada exclusivamente à cal.
C4AF
6 a 13% do clínquer.
Pega quase instantânea com intensidade rápida de reação com grande produção de 
calor.
Tem pequena resistência mecânica.
Resiste mal a águas agressivas.
Importância ao cimento Portland é tornar possível menores temperaturas do forno.
C3A
14 a 35% do clínquer.
C2S endurece lentamente nos primeiros 28 dias.
Segue aumentando a resistência e em 2 anos atinge a resistência do C3S.
Intensidade de sua reação é lenta, sendo pequeno o calor desenvolvido
C2S
(belita)
42 a 60% do clínquer
É responsável pela resistência nos primeiros dias de idade da pasta.
Os cimentos ricos em C3S tem resistência inicial mais alta.
Hidrata com velocidade mediana e não libera muito calor.
C3S
(alita)
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER
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Resistência mecânica x efeitos da hidratação 
dos compostos anidros do clínquer.
(
Z
a
m
p
i
e
r
i
,
 
1
9
8
9
)
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER
Belita
Alita
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COMPOSIÇÃO x RESISTÊNCIA
PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLÍNQUER
8138C4AF
12512C3A
154625C2S
563049C3S
CBA
Temperatura e finura 
constantes
Belita
Alita
28
(Aulas USP)
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ALTERAÇÃO DA PEGA DO CIMENTO PORTLAND
Fatores que afetam:
Aluminatos: Pega inicial (C3A cristaliza rápido);
Finura: mais fino, final de pega e endurecimento mais rápido;
Gesso (SO3): (<3%) adicionado ao clínquer para retardar pega 
inicial do C3A;
Mal armazenamento: absorção de umidade retarda o inicio 
da pega absorção de CO2 acelera o inicio de pega.
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Fatores que afetam:
Aditivos:
• Cloreto de cálcio:
≤1 % retarda pega, em quantidades superiores acelera
• Cloreto de sódio:
Varia, em alguns CP retarda em outros a acelera
• Carbonatos alcalinos e anidrido carbônico:
Aceleração forte (1 a 2%, início de pega em poucos minutos)
• Hidróxidos de sódio, de potássio ou de silicato de sódio:
Notável aceleração
• Açúcar:
Solução de 1 % impede a pega
ALTERAÇÃO DA PEGA DO CIMENTO PORTLANDJosé de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Corpo-de-prova cilíndrico 50 x 100mm
Traço- 1 : 3 : a/c =0,48 (Areia Normal)
Enchimento dos moldes – 4 camadas com 30 golpes
Rompimento – 1 / 3 / 7 / 28 dias
NBR 7215 – Determinação da Classe do Cimento Portland
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CIMENTO PORTLAND – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
NBR 7215 – Determinação da Classe do Cimento Portland
CP V - ARI:
1 dia ≥ 14 MPa
3 dias ≥ 24 MPa
7 dias ≥ 34 MPa
Cimentos CP I, II e III:
25, 32 e 40 MPa aos 28 dias
CP IV:
25 ou 32 MPa aos 28 dias
Corpo-de-prova capeado 
com enxofre
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
Fatores que afetam:
• Composição química – C3S mais calor que C2S;
• Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata;
• Adições – pozolanas menos calor.
74 a 116180 dias
72 a 11490 dias
61 a 10928 dias
46 a 977 dias
41 a 903 dias
Calor de hidratação
(calorias/g)
Idade
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
(Weiss, J.; 2005)
Cinética das velocidades das reações:
• C3A > C3S > C4AF > C2S
• A reatividade é influenciada pela finura e o 
resfriamento do clínquer;
• O C3A tem sua hidratação retardada pela adição 
do gesso;
• Reações complexas (C2S reage mais rápido 
quando C3S está presente devido a presença de 
OH- na solução);
• C3A e C4AF competem pelos sulfatos (gesso).
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
(
D
o
m
o
n
e
,
 
1
9
9
4
)
Tempo de dormência depende da quantidade de gesso
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
(Weiss, J.; 2005)
CIMENTO PORTLAND 
CALOR DE HIDRATAÇÃO
ModeradaBaixaModeradoModeradaC4AF + CSH2
Muito altaBaixaMuito altoRápidaC3A + CSH2
BaixaInicial baixa, final altaBaixoLentaC2S
AltaAltaModeradoModeradaC3S
Liberação 
de calor
Resistência 
Mecânica
Calor 
liberado
Velocidade 
da reação
Composto
Contribuição para o cimentoComportamento dos compostos
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CIMENTO PORTLAND - CALOR DE HIDRATAÇÃO
Finura e Calor de Hidratação
(Aulas USP)
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CIMENTO PORTLAND - EXPANSIBILIDADE
Problemas do cimento que causam expansão:
-Periclásio - cristais de MgO – Excesso temperatura ou 
tempo no forno. %MgO < 6,5%
- Excesso de gesso adicionado
- Excesso de CaO no clínquer – carência de argila
Agulha de Le Châtelier, usada para 
avaliar a expansibilidade. e ≤ 0,5 cm
(
N
e
v
i
l
l
e
,
 
A
.
;
 
1
9
9
5
)
Henry Le Châtelier, 1850 -1936
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PASTA DE CIMENTO PORTLAND – RETRAÇÃO
Pasta - pseudo-sólidos - aparência de sólidos - rede de 
poros muito finos contendo ar ou água.
Propriedades diferentes das dos sólidos devido à presença 
de tensões capilares de água no interior dos poros.
Tensões tendem a desaparecer quando o corpo pseudo-
sólido está seco ou saturado de água.
Quantidades de retração muito variável :
(Granato-BASF)
Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m
Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m
Concretos -0,2 a 0,7 mm/m
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Fatores que influenciam:
• CimentoCimento - mais fino, maior retração nas primeiras horas;
• TraTraççoo – maior quantidade de agregados, menor retração;
• Qtd. Qtd. ááguagua de amassamento - mais água, maior retração;
• AditivosAditivos retardadores aumentam;
• DimensõesDimensões das peças – mais volumosas, mais retração;
• Procedimentos de CuraCura - mais tempo, menor retração;
• Umidade mUmidade méédia do ardia do ar – mais seco, mais retração.
PASTA DE CIMENTO PORTLAND – RETRAÇÃO
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
• Estruturas C-S-H
(Mehta e Monteiro,1994)
• Cristais de 
hidróxido de 
cálcio – CH
• Etringita
• Monossulfato
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
Estruturas – CSH
• Estruturas fibrilares;
• Formadas pela hidratação dos silicatos;
• Altíssima resistência mecânica;
• Quimicamente bastante estáveis; 
• Baixa porosidade;
• 50 a 60 % do volume da pasta.
2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g
2C2S + 4H → C3S2H3 + CH + 62 cal/g
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
Cristais de hidróxido de cálcio – CH
• Cristais grandes hexagonais de Ca(OH)2;
• Volume: 20 a 25%;
• Responsáveis pH elevado da pasta (pH≅ 13);
• Porosos; 
• Baixa resistência mecânica;
• Solúveis em água; 
• Muito reativos quimicamente.
(
A
n
d
i
ó
n
e
t
a
l
.
,
 
2
0
0
1
)
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
Etringita –
• Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso (SO3);
• Cristais muito porosos com baixa resistência mecânica;
• São os primeiros cristais da pasta a se formar;
• Formação pode causar falsa pega;
C6AS.H32
• Representam 15 a 20 % do
volume de sólidos.
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SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO
Monossulfato hidratado –
• Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso;
• Cristais porosos em forma de “pétalas de rosa”;
• Quimicamente instáveis;
• Forma-se sob concentração baixa de sulfatos 
(SO3 do gesso);
• Porosos; 
• Baixíssima resistência 
mecânica;
• Solúveis em água. 
C4AS.H18
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Pozolanas - Cinzas volantes – Classe C
Pó proveniente de fornos que queimam carvão mineral (termoelétricas) 
AÇÃO POZOLÂNICA = SiO2 + Ca(OH)2 + H2O → Estruturas C-S-H
Tamanho dos grãos e S.E. semelhante aos do cimento Portland
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
1,5Álcalis disponível em Na2O (% máximo)
6,0Perda ao fogo (% máximo)
3,0Teor de umidade (% máximo)
5,0SO3 (% máximo)
70,0SiO2+Al2O3+Fe2O3 (% mínimo)
CCLASSE
Propriedade NBR 12653
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(José Freitas Jr.)
Cinzas volantes:
“FLY ASH”
Coleta das cinzas volantes
Usina Usina 
termotermo--eleléétricatrica
a carvão minerala carvão mineral
(
J
o
s
é
F
r
e
i
t
a
s
 
J
r
.
)
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
Pozolanas - Cinzas volantes – Classe C
• Retardam o ganho de resistência mecânica;
• Reduzem o calor de hidratação;
• Melhoram a trabalhabilidade; 
• Minimiza a permeabilidade do concreto;
• Diminuem ocorrência das reações álcali-agregado. 
Cinzas 
volantes 
aumentadas 
5.500 vezes.
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
(MBinc.) Pozolana
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Escória granulada de Alto Forno - AÇÃO CIMENTANTE
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
• Resíduo do alto-forno siderúrgico;
• Resfriada com jatos de água;
• Presença de C2S e C3S;
• Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine;
• Reduz custos;
• Consome resíduo industrial nocivo ao meio ambiente.
Coque de carvão mineral-C
Minério de ferro – Fe2O3 Cástinas - CaCO3 SiO2 Fe2O3
C3S C2S ....
(José Freitas Jr.)
ALTOALTO--FORNOFORNO
SIDERSIDERÚÚRGICORGICO
Escória Granulada
Resfriamento c/
jatos de água
Aciaria
(conversor)
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Escória granulada deAlto Forno - AÇÃO CIMENTANTE
• Esfriada com jatos de água 
• Não prejudica resistência mecânica
• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%
• Aumenta a resistência aos sulfatos
ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
Agregado de escória 
(Escória resfriada ao ar)
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ADIÇÕES ao CIMENTO PORTLAND
Filer carbonático – pó de calcário
• Inerte quimicamente – CaCO3;
• Não prejudica resistência mecânica;
• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;
• Redução de custos;
• 5 a 10 % do cimento.
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TIPOS DE 
CIMENTO 
CIMENTO PORTLAND 
COMUM
N ã oN ã o
c o
m e
r c i a
l i z a
d o
c o
m e
r c i a
l i z a
d o
≥ 40,0≥ 32,0≥ 25,0MPa28 dias de idade
≥ 25,0≥ 20,0≥ 15,0MPa7 dias de idade
≥ 15,0≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idade
Resistência à
compressão
≤ 5,0mmÀ frio
≤ 5,0mmÀ quenteExpansibilidade
≤ 10,0hTempo de fim de pega (*)
≥ 1,0hTempo de início de pega
≥ 280≥ 260≥ 240m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 10≤ 12≤ 12%Resíduo na peneira 200Finura
403225
Limites de ClasseUnidadeCaracterísticas e propriedades
≤ 3,0≤ 1,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5≤ 2,0Perda ao fogo – PF
≤ 5,0≤ 1,0Resíduo insolúvel - RI
CP I -SCP I
Limites em % de massaDeterminações químicas
NBR 5732 
CP I
Cimento Portland Comum 
CP I – S
Cimento Portland Comum 
com Adição
1 a 599 a 9525 / 32 / 40CP I - S
010025 / 32 / 40CP I
Filer (a)PozolanaEscóriaclínquer + Sulfato
de cálcio
ClasseSigla
Limites em % de massaCIMENTO
CP I (a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%
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TIPOS DE 
CIMENTO
CIMENTO PORTLAND 
COMPOSTO
≥ 40,0≥ 32,0≥ 25,0MPa28 dias de idade
≥ 25,0≥ 20,0≥ 15,0MPa7 dias de idade
≥ 15,0≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idade
Resistência à
compressão
≤ 5,0mmÀ frio
≤ 5,0mmÀ quente
Expansibilidade
≤ 10,0hTempo de fim de pega (*)
≥ 1,0hTempo de início de pega
≥ 280≥ 260≥ 240m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 10≤ 12≤ 12%Resíduo na peneira 200Finura
403225
Limites de ClasseUnidadeCaracterísticas e propriedades
≤ 5,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 6,5Perda ao fogo – PF
≤ 2,5≤ 16≤ 2,5Resíduo insolúvel - RI
CP II - FCP II - ZCP II - E
Limites em % de massaDeterminações químicas
CP II
CP II - E
Cimento Portland Composto com 
escória 
CP II – Z
Cimento Portland Composto com 
pozolana
CP II – F
Cimento Portland Composto com filer
N
B
R
 
1
1
5
7
8
6 a 10--94 a 9025 /32 /40CP II - F
0 a 106 a 14-94 a 7625 /32 /40CP II - Z
0 a 10-6 a 3494 a 5625 /32 /40CP II - E
Filer
(a)
PozolanaEscóriaClínquer + Sulfato 
de cálcio
ClasseSigla
Limites em % de massaCIMENTO
(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%
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TIPOS DE 
CIMENTO
CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO
CP III
(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%NBR 5735
0 a 535 a 7065 a 2525 / 32 / 40CP III
Filer ou material 
carbonático (a)
Escória 
granulada
clínquer + Sulfato 
de cálcio
ClasseSigla
Limites em % de massaCIMENTO
≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
≤ 1,5Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
≥ 40≥ 32≥ 25MPa28 dias de idade
≥ 23≥ 20≥ 15MPa7 dias de idade
≥ 12≥ 10≥ 8MPa3 dias de idadeResistência à
compressão
403225Classes
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≥ 1hTempo de início de pega 
≤ 8 %%Resíduo na peneira 200Finura
Limites UnidadeCaracterísticas e propriedades
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≥ 40,0≥ 32,0MPa91 dias de idade
≥ 32,0≥ 25,0MPa28 dias de idade
≥ 20,0≥ 15,0MPa7 dias de idade
≥ 10,0≥ 8,0MPa3 dias de idade
Resistência à
compressão
≤ 5,0mmÀ frio
≤ 5,0mmÀ quente
Expansibilidade
≤ 12,0hTempo de fim de pega (*)
≥ 1,0hTempo de início de pega
m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 8,0≤ 8,0%Resíduo na peneira 200Finura
3225
Limites de ClasseUnidadeCaracterísticas e propriedades
TIPOS DE 
CIMENTO
CP IV
CIMENTO 
PORTLAND 
POZOLÂNICO
NBR 5736
≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 4,0Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
-Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
(a) Teor do CaCO3 do filer deve ser de no mínimo 85%
0 a 515 a 4015 a 4085 a 5525 / 32CP IV
Filer
(a)
PozolanaEscóriaclínquer + Sulfato 
de cálcio
ClasseSigla
Limites em % de massaCIMENTO
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TIPOS DE 
CIMENTO
CIMENTO 
PORTLAND 
de ALTA 
RESISTÊNCIA 
INICIAL
NBR 5733
CP V - ARI
≥ 34,0MPa7 dias de idade
≥ 24,0MPa3 dias de idade
≥ 14,0MPa1 dias de idadeResistência à
compressão
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 10hTempo de final de pega
≥ 1hTempo de início de pega 
300m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 6 %%Resíduo na peneira 200Finura
Limites UnidadeCaracterísticas e propriedades
0 a 5100 a 95CP V - ARI
Filer ou material carbonático (a)clínquer + Sulfato de 
cálcio
Sigla
Limites em % de massaCIMENTO
≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 3,5
≤ 4,5
Trióxido de enxofre – SO3
Quando C3A do clínquer ≤ 8%
Quando C3A do clínquer > 8%
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
≤ 1,0Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos 
sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
• Teor de C3A do clínquer e teor de adições 
carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa;
• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de 
escória granulada de alto-forno, em massa;
• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de 
material pozolânico, em massa;
• Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de
longa duração ou de obras que comprovem resistência aos 
sulfatos.
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TIPOS DE CIMENTO CIMENTO PORTLAND 
de ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
RESISTENTE A SULFATOS
NBR 5733 
e 
NBR 5737
≤ 3,0Dióxido de carbono – CO2
≤ 3,5Trióxido de enxofre – SO3
≤ 6,5Óxido de magnésio - MgO
≤ 4,5Perda ao fogo – PF
≤ 1,0Resíduo insolúvel - RI
Limites em % de massaDeterminações químicas
CP V - ARI - RS
≥ 34,0MPa7 dias de idade
≥ 24,0MPa3 dias de idade
≥ 14,0MPa1 dias de idadeResistência à
compressão
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 5 mmExpansibilidade a quente
≤ 10hTempo de final de pega
≥ 1hTempo de início de pega 
300m2/kgSuperfície específica (Blaine)
≤ 6 %%Resíduo na peneira 200Finura
Limites UnidadeCaracterísticas e propriedades
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Cimento Portland de
Baixo Calor de Hidratação (BC) 
(NBR 13116)
Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC. 
Geram até 260 J/g aos 3 dias e até 300 J/g aos 7 dias de 
hidratação
Podem ser qualquer um dos tipos básicos. 
Ex: CP III-32 BC ou CP IV-32 BC
Ensaio NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação 
pelo Método da Garrafa de Langavant.
Retarda o desprendimento de calor em peças de grande 
massa de concreto, evitando fissuras de origem térmica, 
devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do cimento.
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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TIPOS DE CIMENTOPORTLAND
Resistências à compressão dos cimentos brasileiros.
E
s
c
a
l
a
 
L
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g
a
r
í
t
m
i
c
a
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland Branco
(CPB)
Exigências físicas e mecânicas para o 
cimento Portland Branco NBR 12.989/93
≥ 82≥ 78%Brancura
≥ 5,0
≥ 7,0
≥ 10,0
≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 15,0
≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 25,0
≥ 25,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0
MPaResistência à compressão
≤ 5≤ 5mmExpansibilidade a quente
≥ 1≥ 1hTempo de início de pega
≤ 12≤ 12%Resíduo na peneira de 45 µm
CPBCPB-40CPB-32CPB-25
LimitesUnidadeCaracterísticas e 
propriedades
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Concreto de CPB fck 50 MPa, Ponte Irineu Bornhausen 
Brusque - SC 
Cimento Portland Branco (CPB)
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
Reservas - Calcário:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• 90% - energia térmica gerada pelo combustível 
(secagem, aquecimento e calcinação das matérias 
primas) – representa 25% do custo de produção;
• 10% - energia elétrica (25% moagem das matérias-
primas, 40 % do clínquer, 20 % operações do forno e 
resfriador) – representa 50% do custo de produção;
Impacto Ambiental: 
CIMENTO PORTLAND (CP)
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Impacto Ambiental: 
CIMENTO PORTLAND (CP)
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;
�Para 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2
• Calcinação Calcário – MUITO CO2 
� (CaCO3+ calor -> CaO + CO2)
�Para 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;
• CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer;
• Indústria do cimento → 7% das emissões de CO2 mundiais.
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Adição de Resíduos ao cimento:
• Adições reduzem % de clínquer; 
� Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento;
• Resíduos industriais que iriam para aterros;
� Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes;
� Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;
� Filer carbonático – CP II F – 10 % Filer.
Impacto Ambiental: 
CIMENTO PORTLAND (CP)
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Impacto 
Ambiental: 
Tipo Adição kg CO2/tonelada
CP II F 10 % Filer 820
CP II Z 24 % Pozolana + Filer 700
CP II E 40% Escória + Filer 580
CP III 75 % Escória 290
CP IV Cinzas Volantes 530
CP V 5 % Filer 860
Emissões de CO2 por tipo de cimento:
CIMENTO PORTLAND (CP)
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IAGLOMERANTES
Coprocessamento de resíduos:
• Fonte de Receita para as cimenteiras;
• Queima no forno de resíduos diversos;
� Resíduos com poder calorífico;
� Resíduos altamente tóxicos.
Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)
(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)
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Coprocessamento de resíduos:
• Queima no forno de resíduos diversos;
• Resíduos com poder calorífico;
� Minimiza o consumo de combustível;
• Co-incineração de resíduos altamente tóxicos;
� Solventes de indústria química, tintas, compostos 
clorados e fluorados. 
� Queima a 1.450/2.000oC decompõe 
completamente as moléculas, não gerando gases 
tóxicos.
Impacto Ambiental: 
CIMENTO PORTLAND (CP)
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Coprocessamento de resíduos:
• Queima de resíduos com poder calorífico
• 1.000.000 t queimados em 2008;
• Queima de pneus, borras de tintas, resíduos de plásticos ...
• 33.000.000 pneus queimados em 2008.
Impacto Ambiental: CIMENTO PORTLAND (CP)
(Sindicato Nacional da Indústria do Cimento)
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CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS EM FORNOS 
ROTATIVOS DE clínquer (Cimento Portland)
PUC - RJ
Análises de laboratório de cada resíduo 
asseguram que nada possa afetar o cimento 
ou aumentar a emissão de gases
AFR ou matéria-prima é um combustível 
alternativo com especificação conhecida de 
poder calorífico e máximo de contaminantes.
QuQuíímicosmicos
PneusPneus
PlPláásticossticos
Borras Borras ÁÁcidascidas
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Materiais de Construção I
AGLOMERANTES
Referências bibliográficas:
Apostilas USP – Aglomerantes
CONCRETE, Microstucture, Properties and
Materials, P. Kumar Mehta e Paulo J. M. Monteiro, 
McGraw-Hill, 2006
Cia. Cimento Itambé
Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim