Cimento MACO II

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MACO II - Prof. Oswaldo Cascudo
1
CIMENTO 
PORTLAND
0 100 200 300 400 500 600 700
Chine
Inde
Etats-Unis
Japon
Corée
Espagne
Italie
Brésil
Russie
Indonésie
Turquie
Allemagne
Mexique
Thaïlande
Egypte
Iran
Arabie Saoudite
France
millions de tonnes
Produção de cimento no mundo em
2001
20 milhões de toneladas
= produção anual da França
= progressão anual da China
Ce n’est pas 
possible, ils doivent 
en manger au petit 
déjeuner ! ? !
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2
Produção de cimento no mundo em
2001
0 20 40 60 80 100
Inde
Etats-Unis
Japon
Corée
Espagne
Italie
Brésil
Russie
Indonésie
Turquie
Allemagne
Mexique
Thaïlande
Egypte
Iran
Arabie Saoudite
France
millions de tonnes
< 30 30-50 > 50
Voilà, au 
moins ici c’est 
raisonnable…
20
39
87
CIMENTO PORTLAND
Definição: “Aglomerante hidráulico 
produzido pela moagem do clínquer, que 
consiste essencialmente de silicatos 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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Clínquer:
“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”.
FABRICAÇÃO DO
CIMENTO
CALCÁRIO ARGILA
SiO 2
farinha crua
clínquer
mistura
moagem
calcinação
~14000C
Cimento
Portland
clínquer
moagem
< 45 µm
GIPSITA
CP II-F
ADIÇÕES
MINERAIS
CP II-E; CP III
CP II-Z; CP IV
CaCO3
CaO, MgO Al2O3, Fe2O3, 
álcalis
CaSO4.2H2O
+
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4
3- Pré-
aquecimento
3
2- Transporte 2
1- Extração 1
6- Moagem68- Expedição 8
77- Estocagem
5- Depósito 
de clínquer
54- Forno 4
O processo de fabricação do cimento
cru
calcinado
Forno
Estocagem 
do clínquer
Silos
Ciclones
Hall de pré-
homogeneização
Pedreira
Esteira 
transportadora
Via férrea
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5
Pedreira
Extração
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6
Transporte da 
Matéria-Prima
Pré-homogeneização Depósito horizontal
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7
Forno – interior revestido 
com tijolos refratários
Fastoche..
.
Interior do Forno
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8
Ar frio
Escoamento d
o clínquer
Resfriamento em grelhas
Clínquer
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Source: Lafarge
Estocagem do clínquer
Moinho de bolas para moer clínquer
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Moagem –
Moinho de Bolas
Moinho de bolas para moer clínquer – vista da parte interior
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Cimento Portland
• Cimentos normalizados no Brasil
0-5100-95---CP V - ARI
0-515-5085-4525-32CP IV
0-535-7065-2525-32-40CP III
6-1094-9025-32-40CP II F
0-106-1494-7625-32-40CP II Z
0-106-3494-5625-32-40CP II E
1-599-9525-32-40CP I S
010025-32-40CP I
Material 
Carbonático
(%)
Pozolana
(%)
Escória
(%)
Clínquer + 
Sulfatos
(%)
Classe
(MPa)
Cimento
(ARI > 34 MPa aos 7dias)
CIMENTO PORTLAND
SILICATO DE CÁLCIO
SiO2 CaCO3
calcário
(Mg)
argilas 
xistos argilosos
(Fe2O3, Al2O3 , álcalis)
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Reações Químicas:
Pedra calcária - CaO + CO2
Argila - SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O
3 CaO.SiO2 C3S
2 CaO.SiO2 C2S
3 CaO.Al2O3 C3A
4 CaO. Al2O3.Fe2O3 C4AF
óxido abreviação
CaO C
SiO2 S
Al2O3 A
Fe2O3 F
MgO M
SO3 S
H2O H
NOTAÇÃO DE 
QUÍMICA DO CIMENTO
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Ca Al
Si
C. 
Portland
Escórias
C. 
Aluminoso
CV cálcicas
Pozolanas
CV. silicosas
Sílica ativa
Os principais constituintes do cimento
0,72MgO
3,06SO3
60,72CaO
3,25Fe2O3
5,07Al2O3
18,74SiO2
1,76RI
6,57PF
CP V - ARICP IVCP IIICP II F
Cimentos
Teor – Base voláteis (%)Componentes 
Químicos
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HIDRATAÇÃO
DO
CIMENTO
REAÇÕES DE HIDRATAÇÃO
* C3S - Alita
2(C3S) + 6 H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 + 120 cal/g
Alita C-S-H Portlandita
* C2S - Belita
2(C2S) + 4 H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 + 62 cal/g
Belita C-S-H Portlandita
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REAÇÕES DE HIDRATAÇÃO
* C3A - Celita
C3A + 3CaSO4.2H2O + 26H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O + calor
Celita Gipsita Etringita
C3A + 6H2O 3CaO.Al2O3.6H2O + calor
Celita Aluminato cúbico
CALOR TOTAL ~ 207cal/g
REAÇÕES DE HIDRATAÇÃO
* C4AF - Brownmillerita
C4AF + 2Ca(OH)2 + 10H2O 3CaO.Al2O3.6H2O +
Portlandita aluminato
3CaO.Fe2O3.6H2O + 100 cal/g
ferrito
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Etringita
CH
ETRINGITA
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Etringita
Monossulfato
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Hidróxido de cálcio
CH
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CH
C-S-H
C-S-H
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C-S-H
COMPOSIÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Compostos Principais Compostos Secundários
C3S - 45 a 60% CaSO4.2H2O - 5 a 6%
C2S - 15 a 30% CaO livre
C3A - 6 a 12% MgO
C4AF - 6 a 8% Álcalis - K2O, Na2O
SÓLIDOS NA PASTA DE CIMENTO 
HIDRATADA
C-S-H - 50 a 60%
CH - 20 a 25%
AFt , AFm - 15 a 20%
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HIDRATAÇÃO
CIMENTO + ÁGUA
saturação rápida da 
fase líquida
minutos
(dissolução dos silicatos)
hidróxido de cálcio
C-S-H
Ca++ SO4--
OH- AlO4 -
etringita
dias
monossulfato
horas
Hidratação do Cimento
? Aluminatos
• Enrijecimento = perda de consistência
• Pega = solidificação
? Silicatos
• Endurecimento = taxa de desenvolvimento da 
resistência 
(fim de pega – C3S)
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Pega
“Alteração da consistência em função das 1as
reações de hidratação do cimento, sentida 
por enrijecimento da mistura”.
Início de pega ? determina o fim do manuseio
Fim de pega ? determina o início do ganho de 
resistência
A pega está principalmente associada à
hidratação dos aluminatos, com a formação 
de etringita
Constituintes do cimento –
comportamento da resistência 
com o tempo
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3,03,03,05,03,01,0CO2 (%)
3,5 (C3A < 8%)
4,5 (C3A > 8%)
4,04,04,04,04,0SO3 (%)
6,56,5---6,56,56,5MgO (%)
4,54,54,56,54,52,0PF (%)
1,0---1,52,5-16,0-
2,5
5,01,0RI (%)
CP V
ARI
CP IVCP IIICP II
E-Z-F
CP I - SCP IExigências 
Químicas
Parâmetros Químicos Indicadores de Qualidade 
do Cimento
Limites máximos
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
< 5,0
Expansibilidade 
a quente (mm)
Expansibilidade 
a frio (mm)
(facult.)
< 10< 12< 12< 10< 10Fim de Pega 
(facult.) (h)
> 1> 1> 1> 1> 1Início de Pega 
(h)
> 300------
> 240 (25)
> 260 (32)
> 280 (40)
> 240 (25)
> 260 (32)
> 280 (40)
Área Específica 
(m2/kg)
< 6
< 8 
(25-32)< 8
< 12 (25-32)
< 10 (40)
< 12 (25-32)
< 10 (40)
Finura –
Resíduo na # 
75µm (%)
CP V -
ARICP IVCP III
CP II
(E-Z-F)CP I 
Exigências 
Físicas
Parâmetros Físicos do Cimento
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---> 25 MPa (25)
> 32 MPa (32)
> 25 MPa (25)
> 32 MPa (32)
> 40 MPa (40)
Idem CP I
> 25 MPa (25)
> 32 MPa (32)
> 40 MPa (40)
28 dias
> 34 MPa
> 15 MPa (25)
> 20 MPa (32)
> 15 MPa (25)
> 20 MPa (32)
> 23 MPa (40)
Idem CP I
> 15 MPa (25)
> 20 MPa (32)
> 25 MPa (40)
7 dias
> 24 MPa
> 8 MPa (25)
> 10 MPa (32)
> 8 MPa (25)
> 10 MPa (32)
> 12 MPa (40)
Idem CP I
> 8 MPa (25)
> 10 MPa (32)
> 15 MPa (40)
3 dias> 14 MPa------------1 dia
CP V –
ARI NBR 
5733
CP IV
NBR 5736
CP III
NBR 5735
CP II 
NBR 11578
CP I
NBR 5732
Cimento
Resist. à
Compr.
Exigências Mecânicas
CIMENTOS
ESPECIAIS
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CIMENTO 
PORTLAND BRANCO
CPB-32 e CPB-40
CIMENTO PORTLAND BRANCO
?Redução do teor de ferro e manganês da 
matéria-prima;
?Fe2O3 < 0,5%- clínquer branco;
?Moinho de bolas especial - com revestimento 
e bolas de cerâmica;
?Combustível limpo (óleo ou gás) aspergido 
sobre a matéria-prima aquecida na zona de 
alta temperatura do forno rotativo - atmosfera 
redutora.
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Cimento Branco
NBR 12989 - Cimento Portland Branco -
Especificação
• Mais caros
• Podem ser adicionados pigmentos -
argamassas e concretos coloridos
NBR 12989
26 -5074 - 50CPB
Branco não 
estrutural
0 - 25100 -75
CPB - 25
CPB - 32
CPB - 40
Branco 
estrutural
Material 
carbonático
Clínquer branco 
+ gesso
Composição 
(% em massa)
Sigla / Classe
Tipo de 
cimento 
Portland
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Composição Aproximada
0,9%C4AF
13,10%C3A
17,8%C2S
65%C3S
Ponte em Concreto Branco –
Brusque (SC)
• 1a grande obra pública brasileira a usar o 
concreto branco
• Ponte estaiada em Brusque – SC
• Localização: sobre o Rio Itajaí Mirim
• Quantidade de cimento branco: 680 t
• Quantidade de concreto: 5000 toneladas
• Resistência: 50 MPa
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Ponte em Concreto Branco –
Brusque (SC)
? NBR 5737 
• C3A < 8% e/ou
• CP III - escória granulada de AF entre 60 e 
70% e/ou
• CP IV - pozolanas entre 25 e 40% e/ou
• Cimentos com antecedentes - com base em 
ensaios de longa duração ou referências de 
obras que comprovadamente indiquem 
resistência a sulfatos.
CIMENTO PORTLAND 
RESISTENTE A SULFATOS
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? Outras normas (internacionais) 
• Europa C3A < 3%
• ASTM C3A < 8% - MRS 
< 5% - ARS 
CIMENTO PORTLAND 
RESISTENTE A SULFATOS
Bibliografia Básica
o ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland
comum; especificação – ABNT NBR 5732. Rio de janeiro, 1991.
o ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland
de alta resistência inicial; especificação – ABNT NBR 5733. Rio de janeiro, 
1991. 
o ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland
de alto-forno; especificação – ABNT NBR 5735. Rio de janeiro, 1991.
o ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland
pozolânico; especificação – ABNT NBR 5736. Rio de janeiro, 1991.
o ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland
composto; especificação – ABNT NBR 11578. Rio de janeiro, 1991.
o ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland
resistente a sulfatos; especificação – ABNT NBR 5737. Rio de janeiro, 1992.
o MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. M. Concreto: estrutura, propriedades e 
materiais. São Paulo, Pini, 1994.
o NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto; Trad. GIAMMUSSO, S. E. 2. 
ed. São Paulo, Pini, 1997.