Apostila de MCCI 2013.2 - Aglomerantes

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FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL E TRANSPORTES
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL I
Apostila de Materiais de Construção Civil I
• AGLOMERANTES
• AGREGADOS
• CONCRETOS
Professores:
Moacyr Carvalho Filho
Luciana Nascimento Lins
Versão 2013/2
Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Materiais de Construção Civil I
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SUMÁRIO
1. Aglomerantes
1.1 Definição e breve histórico
1.2 Qualidades essenciais das pastas e argamassas
1.3 Classificação dos aglomerantes
1.4 Propriedades e características físicas
1.5 Noções Gerais
1.6 Principais empregos das argamassas na construção civil
1.7 Cal
1.7.1 Introdução
1.7.2 Fluxo de processo para obtenção da cal
1.7.3 Impurezas
1.7.4 Formas de Endurecimento
1.7.5 Cal Aérea
1.7.5.1 Aplicação da cal aérea
1.7.5.2 Características
1.7.6 Cal Hidráulica
1.7.6.1 Classificação e propriedade
1.7.6.2 Aplicações
1.7.7 Recapitulando (Cal)
1.7.8 Normas relacionadas à Cal
Perguntas e respostas
Leitura Complementar
1.8 Cimento Natural
1.9 Gesso
1.9.1 Definição
1.9.2 Fases de desidratação da gipsita por calcinação
1.9.3 Propriedades
1.9.4 Fabricação
1.9.5 Utilização do gesso Paris
1.9.6 Normas relacionadas ao gesso
Perguntas e respostas
1.10 Cimento Portland
1.10.1 A história do cimento
1.10.2 Composição do cimento Portland
1.10.2.1 Clínquer
1.10.2.2 Adições
1.10.3 Composição química do cimento Portland
1.10.4 Composição mineralógica do clínquer Portland
1.10.5 Reações de hidratação dos compostos do clínquer
1.10.6 Cristalização
1.10.7 Classes de resistência
1.10.8 Principais propriedades dos diversos tipos de cimento
1.10.9 Principais tipos de cimento Portland
1.10.9.1 Cimento Portland Comum (CP I)
1.10.9.2 Cimento Portland Composto (CP II)
1.10.9.3 Cimento Portland de Alto Forno (CP III)
1.10.9.4 Cimento Portland Pozolânico (CP IV)
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1.10.9.5 Cimento Portland Alta Resistência Inicial (CP V)
1.10.9.6 Cimento Portland Resistente aos Sulfatos
1.10.9.7 Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação
1.10.9.8 Cimento Portland Branco
1.10.10 Exigências físicas e mecânicas
1.10.11 Exigências químicas
1.10.12 Normas relacionadas ao cimento (Portland e outros)
Perguntas e respostas
Leitura Complementar
2. Agregados
2.1 Definição
2.2 Classificação dos agregados
2.3 Características das rochas de origem
2.4 Principais propriedades físicas dos agregados
Exercício
2.5 Outras propriedades
2.6 Agregados Naturais
2.6.1 Areia Natural
2.6.2 Seixo Rolado ou cascalho
2.7 Agregados Artificiais
2.7.1 Definições
2.7.2 Matéria-prima ou rocha de origem
2.7.3 Brita ou pedra britada
2.8 Agregados industrializados
2.8.1 Agregados Leves
2.8.2 Agregados Pesados
2.9 Exigências normativas do NBR 7211 – Agregado para concreto
2.9.1 Granulometria
Exercício
2.9.2 Forma dos grãos
2.9.3 Substâncias nocivas
2.10 Umidade e inchamento do agregado miúdo
2.11 Outros índices de qualidade
Leitura Complementar
3. Concretos
3.1 Introdução
3.1.1 O concreto como material estrutural
3.1.2 Algumas definições
3.1.3 Componentes do concreto
3.1.4 Tipos de concreto
3.2 Estrutura do Concreto
3.2.1 Fases do concreto a nível macroscópico
3.2.2 Fases do concreto a nível microscópico
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3.3 Propriedades do concreto
3.3.1 Traço
3.3.2 Resistência do concreto
3.3.3 Importância da relação água/cimento
3.3.4 Medida da consistência do concreto
3.3.5 Dados práticos sobre os limites de consistência
3.3.6 Importância da consistência
3.3.7 Influência do módulo de finura dos agregados e do traço na relação a/c
3.3.8 Influência da areia úmida
3.4 Aditivos
3.5 Propriedades do concreto endurecido e sua importância
3.5.1 Resistência do concreto – Fazendo uma breve dissertação
Exercício
3.6 Centrais de concreto / Processos e Sistemas
3.6.1 Recebimento dos materiais componentes
3.6.2 Estocagem
3.6.3 Disposição da central
3.6.4 Mistura
3.6.5 Transporte
3.6.6 Lançamento
3.6.7 Adensamento
3.6.8 Cura ou sazonamento
3.6.9 Métodos de cura
3.6.10 Pedido de concreto
3.6.11 Entrega do concreto
3.6.12 Controle tecnológico
3.6.13 Aceitação do concreto
Leitura Complementar
3.7 Dosagem do concreto
3.7.1 Parâmetros específicos
3.8 Controle tecnológico do concreto
3.8.1 Controle de qualidade
3.8.2 Acompanhamento da obra
3.8.3 Conhecimento do projeto
3.8.4 Mão-de-obra disponível
3.8.5 Dosagem
3.8.6 Controle da resistência do concreto
3.8.5.1 Plano de Controle
3.8.5.2 Controle estatístico
3.8.5.3 Controle do concreto para amostragem total (100%)
3.8.5.4 Casos Especiais
Exercício
Bibliografia
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Aula Prática no LEC
Equipamento para Ensaio de Finura do
Cimento Portland
Equipamento para Ensaio de Água
da Pasta de Consistência Normal
Aglomerantes
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1. Aglomerantes
1.1. Definição e breve histórico
Os aglomerantes são elementos ativos empregados na construção civil onde entram nacomposição das pastas,
argamassas e concretos. Constituem o material ligante utilizadopara fixar ou aglomerar materiais entre si.
O primeiro aglomerante utilizado pelo homem foi a argila. São encontradas na bíblia citaçõesdo uso da argila nas
construções pelos assírios, babilônicos, egípcios e outras civilizações da Antiguidade.
Argilas secas ao sol ainda são muito utilizadas nas construções rurais, em casas de “taipa”.Estas construções
apresentam baixas resistências mecânicas e reduzida durabilidade porser a argila um aglomerante quimicamente
inerte.
Aglomerantes tipo cal e gesso, que são quimicamente ativos, também eram doconhecimento dos antigos e muitas
das obras que foram construídas com eles ainda existem.
O cimento Portland, que também é um aglomerante quimicamente ativo, é o principal aglomerante em uso
atualmente, representando o 2o produto em consumo per-capita pelohomem, tendo sido inventado no ano de 1824
por Joseph Aspdin, fabricante de tijolos docondado de York.
Muitos são os materiais que tem propriedades aglomerantes, porém para a utilização naconstrução civil é
essencial que as matérias-primas para sua obtenção sejam abundantes nanatureza e se encontrem em condições
de aproveitamento econômico.
Os aglomerantes apresentam-se sob forma pulverulenta e, quando misturados com água,formam uma pasta
capaz de aglutinar e formam suspensões coloidais, endurecendo porsimples secagem, ou, em conseqüência de
reações químicas, aderindo às superfícies comas quais foram postas em contato.
1.2. Qualidades essenciais das pastas e argamassas
• Resistência mecânica;
• Durabilidade;
• Consistência;
• Plasticidade;
• Capacidade de retenção de água;
• Aderência;
• Resistência ao calor elevado.
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1.3. Classificação dos aglomerantes
a) Quanto ao processo de endurecimento, podem ser:
• Quimicamente inertes→ endurecem por simples secagem (evaporação da água deamassamento) ou
resfriamento. Possuem baixa resistência mecânica e o processo éreversível.
Exemplos: Argila e Asfalto.
• Quimicamente Ativos → o endurecimento é decorrente de reações químicas.
Exemplos: Cal, Cimento Portland e Gesso.
b) Os aglomerantes quimicamente ativos podem, ainda, ser classificados em:
• Aglomerantes Aéreos → necessitam estar em contato com o ar para que o processo deendurecimento corra
e não resistem à ação da água depois de endurecidos.
Exemplos: Cales aéreas e Gesso.
• Aglomerantes Hidráulicos → o endurecimento ocorre sob a influência exclusiva daágua,
independentemente do ar e resistem satisfatoriamente à ação da água depois deendurecidos.
c) Quanto ao tempo de pega:
• Pega rápida– menos de 8 minutos;
• Pega semi-lenta – de 8 a 30 minutos;
• Pega lenta – de 30 minutos a 6 horas;
• Pega muito-lenta - mais de 6 horas.
d) Podemos classificar os quimicamente ativos conforme a composição:
• Simples → são aqueles que depois de obtidos não recebem adição de nenhum outroproduto.
Corresponde a apenas um produto.
Exemplos: Gesso, cal aérea, cal hidráulica, cimento natural, cimento Portland, cimento
aluminoso.
• Composto → mistura de um produto com um sub-produto.
• Misto → mistura de dois produtos, ou seja, mistura de dois ou mais aglomerantes simples.
• Com Adições → mistura de um produto com adições que visam conferir propriedadesespeciais.
Exemplos: Cimento colorido, cimento para alvenaria.
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1.4. Propriedades e características físicas
Massa específica (D ou ME) e massa unitária (d ou MU).
D (Kg/l) d ( Kg/l)
Cimento Portland 3,0 a 3,15 1,12
Cal 2,25 a 2,30 0,48 a 0,64
Gesso 2,55 a 2,60 0,65 a 0,80
Atenção:
Massa específica (D) = massa da amostra
Volume de cheios da amostra
Massa unitária ( d) = massa da amostra
Volume total
Onde: Volume total = V = volume de cheios + volume de ar.
1.5. Noções Gerais
Os aglomerantes minerais, quimicamente ativos podem ser empregados, conforme o caso,das seguintes formas:
PASTA = aglomerante + água
ARGAMASSA = aglomerante + água + agregado miúdo (areia)
CONCRETO = aglomerante + água + agregado miúdo + agregado graúdo (brita).
Das pastas e argamassas feitas com os aglomerantes minerais visamos as seguintes propriedades:
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Tempo de início de pega
Quanto frescas Consistência
Plasticidade
Retenção de água
Resistência à compressão
Quando endurecidas Aderência
Porosidade
Resistência às altas temperaturas
Resistência à tração
Impermeabilidade
Estabilidade dimensional
1.6. Principais empregos das argamassas na construção civil
Chapisco → É a primeira camada. É feito com areia grossa e cimento* (1:4 ou 1:5) Tem afunção de dar aderência à
parede, penetra nos tijolos, fecha poros, uniformiza e dá asperezaa superfície. Deve ser uma mistura bem úmida
lançada (jogada) sobre a parede. Cai muitono chão. Se o chão for revestido dá para recolher, e imediatamente
colocar na caixa demistura. Bater e jogar outra vez com rapidez, pois o cimento já está hidratado. Antes dapróxima
camada (emboço) lançam-se as mestras que são ripas verticais distantes de 1,5 a2,0 m e que servirão como guias
para correr a régua que planificará o emboço.
Emboço → É a segunda camada, lançada depois de algumas horas. Serve pararegularização geométrica
(aplainamento). É no emboço que se acertam as irregularidadesdas paredes.
• Revestimento interno: cal e areia.
• Revestimento externo: mistura bastarda (1 cimento: 4 cal: 12 areia).
Reboco → É a terceira e última camada – usar areia fina e cal em mistura bem rica (1:3 ou1:4). Não usar cimento
que pode dar trinca (devido à retração), atrapalhando a futurapintura, ou então o cimento pode “vidrar” à superfície.
(*) A razão de usar cimento é que este é muito melhor cola que a cal. E essa primeiracamada é crítica e
fundamental.
Estudaremos agora, alguns aglomerantes, como por exemplo a cal, o cimento natural, ogesso e o cimento Portland.
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1.7. Cal
1.7.1. Introdução
Na Antiguidade o aglomerante clássico dos elementos de construção foi a cal. Utilizadapelos gregos e romanos
pode-se até imaginar que tenha sido descoberta acidentalmentenum acampamento onde se acendeu uma
fogueira sobre uma rocha calcária, cai uma chuvainesperada e deste modo ocorre a desagregação dos pedaços
da rocha, com a produção devapor de água e de uma pasta branca.
Esta pasta ao transcorrer nos dias recupera a dureza e resistência da rocha original. Destemodo ou de uma
maneira muito semelhante foi descoberta a argamassa de cal, séculosantes que se conhecesse o processo de
obtenção da mesma (calcinação, extinção erecarbonatação), o qual veremos adiante.
Atualmente no Brasil, segundo a ABPC (Associação Brasileira dos Produtores de Cal),consome-se, nas pequenas
construções 1,1 saco de cal por m2 de construção, ou seja 22kg/m2 de área construída. Isso dá bem uma
dimensão da importância do material que étambém empregado na estabilização de solos, em especial os sílticos e
argilosos formando solo-cal, nos processos de obtenção do aço (fundentes), na fabricação de açúcar de cana,
na obtenção do vidro, no tratamento de água, na obtenção de papel e em concretosespeciais para aumentar a
trabalhabilidade.
Podemos então, definir cal como sendo o nome genérico de um aglomerante simples,resultante da calcinação de
rochas calcárias à temperatura inferior a de início de fusão,cerca de 900oC, suficiente para a dissociação do
calcário, produzindo-se óxido de cálcio egás carbônico.
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1.7.2. Fluxo de processo para obtenção da cal
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Calcinação:
CaCO3 forno (+- 900° c CaO + CO2
rocha calcária cal viva ou virgem
Veja a ilustração abaixo:
O produto obtido desta calcinação, chamadocal viva ou cal virgem, ainda não é oaglomerante, contém
predominantemente óxido de cálcio, exibe estrutura porosa e formatosidênticos aos grãos da rocha original,
porém, com menor volume, devido a perda de CO2.
Definição de Cal Virgem ou Cal Viva:Cal obtida no processo de calcinação da qual oconstituinte principal é o
óxido de cálcio ou óxido de cálcio em associação natural com oóxido de magnésio, capaz de reagir com a água.
Em função dos teores de seus constituintespode ser classificada como cálcica, dolomítica ou magnesiana,
conforme tabela 1:
Tabela 1: Classificação da cal virgem (NBR 6453/1988)1
Classificação % de CaO em relação aos óxidos totais
Cálcica ≥ 90
magnesiana ≥ 65 a < 90
Dolomítica < 65
1 NBR 6453/1988 – CAL VIRGEM PARA CONSTRUÇÃO – ESPECIFICAÇÃO.
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Para a obtenção do aglomerante é necessário que a cal viva seja hidratada ou extinta. Oóxido hidratado
transforma-se em hidróxido, que é o constituinte básico do aglomerante cal.
A operação de hidratação recebe o nome de extinção, e o hidróxido resultante denomina-se cal extinta ou cal
hidratada.
Extinção:
CaO + H2 O → Ca(OH)2 + calor
cal viva ou virgem
cal extinta ou hidratada
56g de CaO + 18g de H2 O = 74g de Ca(OH)2
Rendimento em peso :74 = 1,32
56 g
Quantidade de água a empregar para formar a pasta:
18 g = 0,32 ( massa de água = 1/3 massa de CaO)
56g
Podemos dizer que a cal extinta (Ca(OH)2) contém 24% de seu peso em água → (água / cal extinta) = 18g / 74g =
0,24.
Veja ilustração abaixo:
O produto obtido no processo de extinção da cal virgem é a cal hidratada, que é definida segundo a NBR
7175/1992 – CAL HIDRATADA PARA ARGAMASSAS, como: Pó seco obtido pela hidratação de cal virgem,
constituída essencialmente de hidróxido de cálcio ou de uma mistura de hidróxido de cálcio com hidróxido de
magnésio, ou ainda, de uma mistura de hidróxido de cálcio, hidróxido de magnésio e óxido de magnésio
.
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A cal hidratada apresenta-se sob a forma de flocos ou pó de cor branca. Pode ser vendida eentregue a granel, em
contêiner ou ensacada. A massa líquida de cada saco pode ser de 8,20, 25 ou 40 kg.
Conforme os teores de óxidos não hidratados e de carbonatos, indicados na tabela 2, A cal
hidratada é designada por:
• CH-I – cal hidratada especial
• CH-II – cal hidratada comum
• CH-III – cal hidratada com carbonatos
Tabela 2 : ExigênciasQuímicas (NBR 7175/1992)2
Compostos
Limites
CH –I CH - II CH - III
Anidrido
carbônico (CO2)
Na fábrica ≤5% ≤5% ≤13%
No depósito ou na
obra ≤7% ≤7% ≤15%
Óxido não-hidratado calculado ≤10% Não exigido ≤15%
Óxidos totais na base de não voláteis
(CaO + MgO) ≥88% ≥88% ≥88%
A reação de extinção se processa com forte desprendimento de calor (reação exotérmica) e grande aumento de
volume. A extinção da cal cálcica, usualmente gorda, é muito violenta,podendo ocorrer a queima devido à grande
elevação na temperatura, a qual pode atingir± 400oC . Essa elevação tem provocado incêndios em vagões, silos,
barracões de madeira,nos quais a cal virgem se hidratou em contato com a água, geralmente da chuva ou da
umidade do ar.
A cal gorda, na extinção aumenta cerca de 3 vezes o seu volume inicial.
De acordo com o tempo de extinção, as cales podem ser classificadas em:
• extinção rápida: tempo ≤ 5 minutos;
• extinção média: tempo de 5 a 30 minutos;
• extinção lenta: tempo > 30 minutos.
Para o processo de extinção rápida, é necessário que a cal seja colocada na água, nunca o inverso.
2 NBR 7175/1992 – CAL HIDRATADA PARA ARGAMASSAS - ESPECIFICAÇÃO
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1.7.3. Impurezas
Os calcários contém impurezas, tais como:
• Sílica – SiO2 (S)
• Alumina – Al2O3
• Ferro – Fe2O3 (F)
• Magnésio – (MgO)
São denominadas impurezas argilosas a sílica, a alumina e o ferro. A variação dos teoresdestas impurezas do
calcário alteram substancialmente as características dos aglomerantesobtidos.
Quanto ao%de componentes argilosos a cal será considerada:cal aérea ou calhidráulica.
∑ ( % SiO2 + % Al 20 3 + Fe2 O3) se Σ for <10% a cal será denominada Cal Aérea
se Σ for> 10% a cal será denominada cal hidráulica
As cales podem ainda ser classificadas sob dois aspectos, segundo o autor Falcão Bauerem seu livro “Materiais
de Construção”:
a) Segundo a composição química cálcicas : mais de 75% de CaO
magnesianas :maisde20%de MgO
b) Segundo o rendimento em pasta gordas: R ≥ 1,82 m3 / tonelada
magras: R < 1,82 m3 / tonelada
Nota: Entende-se por rendimento em pasta o valor do volume de pasta de cal obtida comuma tonelada de cal
viva. Essa pasta é uma suspensão do tipo coloidal, que se obtém naoperação de extinção da cal viva. Para
todos os efeitos, a pasta de cal pode ser consideradacomo o aglomerante realmente utilizado em construção.
Do ponto de vista econômico, éprimordial o conhecimento do rendimento em pasta, porque o produto comprado
é a cal vivae o produto utilizado, a pasta de cal.
Se o rendimento em pasta for maior que 1,82, a cal será denominada gorda, e se for inferiora esse valor,
magra. Esse rendimento-limite corresponde ao rendimento de 1,82 m3 de pastapara uma tonelada de cal viva
(550 kg de cal viva para 1 m3 de pasta). A cal é gorda quandosão necessários 550 kg de cal viva para obter
1m3 de pasta, e a cal é dita magra quando sãonecessários mais de 550kg de cal viva para obter 1m3 de pasta.
A cal gorda dá origem a uma pasta plástica e homogênea. Já a cal magra origina pastaterrosa e grumosa.
De um modo geral, a cal magnesiana é magra. Observa-se, entretanto, que outros fatores,como a presença de
impurezas, supercozimento ou subcozimento, têm maior influência norendimento da cal.
A cal extinta é utilizada em misturas com água e areia, em proporções apropriadas, na elaboração de
argamassas. Estas têm consistência mais ou menos plástica, e endurecempor recombinação do hidróxido com
o gás carbônico presente na atmosfera, reconstituindo ocarbonato original, cujos cristais ligam de maneira
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permanente os grãos de agregado utilizado. Esse endurecimento ocorre com lentidão e ocorre, evidentemente,
de fora paradentro, exigindo uma certa porosidade que permita, de um lado, a evaporação da água emexcesso
e, de outro, a penetração do gás carbônico do ar atmosférico. O mecanismo doendurecimento, que
depende do ar atmosférico, explica o nome dado a esse aglomerante –cal aérea – que se opõe ao nome de
outra variedade – cal hidráulica – que endurece principalmente por ação da água.
A carbonatação da cal aérea é acompanhada de um aumento de volume. Devido a essaexpansão, deve-se
utilizar argamassas de cal aérea com areia, diminuindo assim a retraçãoque se processa com a perda d’água,
aumentando a porosidade, conseqüentemente,facilitando a penetração do CO2. Não se deve utilizar
argamassas com muita cal e nemcamadas muito espessas.
1.7.4. Formas de Endurecimento
a) Cal Aérea: Reação de Recarbonatação
Ca(OH)2+ H2O CaCO3+H2O
Co2(ar)
Essa reação ocorre na temperatura ambiente e exige a presença de água, a qual funcionacomo agente
catalisador. Verificou-se que o gás carbônico seco não combinasatisfatoriamente com o hidróxido. O processo é
lento, podendo, entretanto, ser aceleradopelo aumento da proporção de gás carbônico presente na atmosfera. O
resultado, porém,não é satisfatório, uma vez que tal aceleração conduz ao desenvolvimento insuficiente dos
cristais de carbonatos, que resulta no enfraquecimento final do produto. O endurecimento dacal aérea somente
ocorre na presença do ar. Porém, depois de endurecida, se colocada emcontato com água, dissolve- se aos
poucos.
b) Cal Hidráulica:
Ca(OH)2+ H2O → hidratação de silicatos e aluminatos de cálcio.
O endurecimento da cal hidráulica se faz decorrente da hidratação de silicatos ealuminatos formados pela
combinação de moléculas de CaO com os componentes argilosos. Após endurecida se for submetida ao
contato com água não se dissolve.
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1.7.5. Cal Aérea
A cal aérea é obtida pela calcinação de rochas calcárias que tenham teores de componentesargilosos inferiores
a 10%, sendo necessária a extinção para a obtenção do aglomerante.
Por ser um aglomerante aéreo necessita estar em contato com o ar para que o processo de endurecimento
corra.
1.7.5.1. Aplicação da cal aérea
• Fabricação de argamassa
• Preparo de tintas
• Indústria química e cerâmica
• Estabilidade de solos
Nota: As natas de cal são utilizadas em revestimentos e pinturas.
1.7.5.2. Características
• Massa específica: 2,25 a 2,30 kg/l;
• Massa unitária: 0,48 a 0,60 kg/l.
1.7.6. Cal Hidráulica
A cal hidráulica é obtida pela calcinação de rochas calcárias que tenham teores decomponentes argilosos
superiores a 10%.
A cal hidráulica se caracteriza pelo fato de endurecer pela ação da água, sem necessitar daintervenção do ar, e
de resistir satisfatoriamente quando em contato com água.
Sua pega é muito lenta o que a torna mais adequada a emprego de menor responsabilidade,principalmente em
misturas denominadas cimentos de alvenaria.
Assim como a cal aérea, a cal hidráulica também necessita da extinção para a obtenção finaldo aglomerante.
Ao ser utilizada como aglomerante, a cal hidráulica é misturada com água, e oendurecimento da pasta resulta
de dois tipos de reação, o hidróxido de cálcio livre combina-se com o CO2 do ar, e os compostos de cal e argila
hidratam-se, formando produtosinsolúveis, que colocam o aglomerante na classe dos hidráulicos.
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1.7.6.1. Classificação e propriedade
Quanto maior o percentual de componentes argilosos presentes no calcário de origem maiorserá a hidraulicidade
da cal e melhor serão as suas características mecânicas.
A hidraulicidade de uma cal é dada por:
I.H = % SiO2 + % Al 2 O 3 + Fe2 O 3
% CaO
OndeI.H.= índice de hidraulicidade.
I.H. % Componentes
Argilosos
Classificação
Resistência à
Compressão
(kg/cm2)
0,16 a 0,31 10 - 15 Medianamente hidráulica 15
0,31 a 0,42 15 - 19 Hidráulica 40
0,42 a 0,50 19 – 22 Fortemente hidráulica 80
1.7.6.2. Aplicações
A calhidráulica não é empregada no Brasil.
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1.7.7. Recapitulando (Cal)
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1.7.8. Normas relacionadas à Cal
DESCRIÇÃO DA NORMA NÚMERO ATUALIZAÇÃO
Cal virgem para construção NBR 6453 2003
Cal hidrata para argamassas - Requisitos NBR 7175 2003
Cal virgem e cal hidrata – Retirada e preparação de
amostra – Procedimento
NBR 6471 1998
Cal virgem e cal hidratada – Análise química NBR 6473 2003
Cal virgem – Determinação do tempo de extinção NBR 10791 1989
Cal – Determinação do resíduo de extinção NBR 6472 1993
Perguntas e Respostas
1) Descreva o processo de obtenção da cal.
A cal é um produto obtido pela calcinação (queima) de rochas calcárias, compostas porcarbonato de cálcio e
magnésio.Após a rocha ser devidamente analisada e moída, obedecendo às exigências químicas efísicas, esta é
enviada a fornos com altíssimas temperaturas para ser calcinada (o quepromove a retirada do gás carbônico). O
produto resultante deste processo é denominadoCAL VIRGEM (ou cal viva) e não apresenta propriedades
aglomerantes. Para obtermos oaglomerante cal (hidróxido de cálcio), é necessário que a cal virgem seja hidratada
(extinta),reação esta que é resultante da adição de água à cal virgem.
Somente após o processo de moagem e separação de acordo com a granulometria, é que acal estará pronta para
ser utilizada.
2) O que é cal viva?
É o nome que se dá ao produto obtido da calcinação da rocha calcária. Ainda não é oaglomerante, contém
predominantemente óxido de cálcio, e exibe estrutura porosa e formatoidêntico aos grãos da rocha original, porém,
com menor volume, devido à perda de CO2.
3) Por que a cal viva não necessita de moagem para tornar-se material pulverulento?
Porque durante a reação de extinção ou hidratação a cal viva já se pulveriza.
4) Qual a diferença entre cal aérea e cal hidráulica?
Cal aérea – aglomerante aéreo, necessita estar em contato com o ar para que o processo deendurecimento ocorra
(não resistem bem a ação da água).
Cal hidráulica – aglomerante hidráulico, seu endurecimento se dá sob a influência exclusivada água, independente
do ar, e resistem satisfatoriamente a ação da água depois deendurecidos.
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5) Cite 5 qualidades essenciais das pastas e argamassas feitas com cal e cimento.
• Aumento da retenção de água e da capacidade de incorporação da areia;
• reconstituição autógena (existe por si mesma) das fissuras;
• plasticidade;
• maior trabalhabilidade do que as argamassas preparadas somente com cimento;
• raras eflorescências.
6) Quais as diferenças entre os produtos denominados cal hidráulica e cal hidratada?
A cal hidráulica é um produto obtido pela calcinação de rochas calcárias que tenham teoresde impurezas argilosos
superiores a 10%, conferindo a esta a característica deendurecimento pela ação da água, sem necessitar da
intervenção do ar.Já a cal hidratada é o produto resultante da hidratação (extinção) da cal viva.A partir
destahidratação obtemos o aglomerante cal que, dependendo do teor de impurezas argilosas,será classificado em
cal aérea ou cal hidráulica.
7) Por que as cales obtidas de calcários com teores mais elevados de impurezas argilosas
são mais resistentes do que aquelas obtidas de calcários puros?
Quanto maior o teor de impurezas argilosas, maior será a quantidade de silicatos ealuminatos presentes nesta cal,
aumentando assim a hidraulicidade e a resistênciamecânica desta cal.
8) Escreva, resumidamente o que sabe sobre a cal dentro dos seguintes tópicos: obtenção,
reação de endurecimento e classificação.
Obtenção – a cal é um produto obtido pela calcinação (queima) de rochas calcárias,compostas por carbonato de
cálcio e magnésio. A partir desta calcinação obtemos a calvirgem, produto este que ainda não é o aglomerante. É
necessário, então, que seja feita ahidratação da cal virgem, formando-se assim a cal hidratada, que apresenta
propriedadesaglomerantes.
Endurecimento – a reação de endurecimento da cal dependerá do teor de impurezasargilosas presentes nesta, pois,
dependendo desta quantidade, a cal será classificada em aérea ou hidráulica.
A cal aérea apresenta menos de 10% de impurezas argilosas, e seu endurecimento se dásob a ação do ar (a água
que se encontra presente na reação funciona como agentecatalisador).
A reação de endurecimento da cal hidráulica se faz decorrente da hidratação de silicatos ealuminatos formados pela
combinação de moléculas de CaO com os componentesargilosos.
Classificação – as cales podem ser classificadas sob três aspectos:
a)Quanto ao teor de componentes argilosos:
-∑(%SiO2+ %Al2O3 + %Fe2O3) < 10%→ a cal será denominada Cal Aérea.
-∑(%SiO2+ %Al2O3 + %Fe2O3) > 10%→ a cal será denominada Cal Hidráulica.
b)Segundo a composição química:
- Cálcicas: possuem mais de 75% de CaO.
- Magnesianas: possuem mais de 20% de MgO.
c)Segundo o rendimento em pasta:
- Gordas: apresentam rendimento≥1,82m3 / tonelada.
- Magras: apresentam rendimento≤ 1,82m3 / tonelada.
9) Como se processa o endurecimento da cal aérea?
O endurecimento da cal aérea ocorre com lentidão, uma vez que tal processo se dá de forapara dentro da massa,
exigindo uma certa porosidade que permita, de um lado, aevaporação da água em excesso e, de outro, a penetração
do gás carbônico presente no aratmosférico
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Leitura Complementar
Como preparar argamassa de qualidade?
“O maior equívoco cometido na preparação da argamassa é a adição de quantidadesinadequadas de
areia, aponta um especialista norte-americano, que indica também afórmula que considera ideal para a
mistura obter o melhor resultado nas obras civis,utilizando a cal”.
John P. Speweit exalta as virtudes que a cal acrescenta à argamassa: aumento da retençãode água e da
capacidade de incorporação da areia, reconstituição autógena (que existe porsi mesma) das fissuras, plasticidade,
melhor trabalhabilidade, raras eflorescências e outras.Para a obtenção dos melhores resultados nas obras, ele
indica os ingredientes e a forma depreparo de argamassa Cimento Portland / Cal:
a) Cimento Portland tipo I, definido pela norma ABNT – NBR 5732;
b) Tipo S ou AS de cal hidratada, conforme definições contidas na norma brasileira ABNT –
NBR 7175;
c) Areia levemente úmida, limpa e frouxa, conforme determina a norma brasileira NBR
7214;
d) Água com qualidade de água potável.
O principal equívoco cometido na preparação da argamassa cimento-cal é a adição dequantidades inadequadas
de areia. Esta falha causa não só problema de longevidade, como também de trabalhabilidade e ainda cria a
possibilidade do surgimento de fissuras durante oprocesso de endurecimento da argamassa.
Para garantir a consistência desejada é preciso medir corretamente o volume de areia. Senão houver uma
caçamba de exatamente 1 metro cúbico, pode-se usar uma lata ou balde de5 galões de capacidade (3,7853 litros).
Cinco medidas de 1,5 galão (5,67 litros) equivalem a1 pé cúbico. A areia deve ser medida na condição frouxa e
levemente úmida.
Para se obter argamassa de qualidade e trabalhabilidades ótimas é preciso seguir asseguintes etapas na
preparação da argamassa cimento-cal:
1) Colocar 75% da água total recomendada;
2) Adicionar 50% da areia;
3) Adicionar toda a cal hidratada recomendada;
4) Proceder a mistura, sob agitação, por 2 minutos;
5) Adicionar todo o cimento Portland;
6) Adicionar os 50% restantes da areia;
7) Adicionar água suficiente para dar à argamassa a consistência para a trabalhabilidade desejada;
8) Proceder a mistura por 5 minutos completos.
O texto acima foi retirado doJornal da Cal / Dezembro de 1998, no 69
ABPC –Associação Brasileira dos Produtores de Cal.
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1.8. Cimento Natural
Aumentando-se o teor de componentes argilosos no calcário de origem, aumenta-se a hidraulicidade e diminui-
se a cal livre.
A existência de cal livre é que provoca, na extinção, a pulverização do aglomerante. No caso dos cimentos
naturais já se torna necessário a moagem para reduzir o tamanho das partículas.
Pode-se assim definir o cimento natural como sendo: “Produto do cozimento de calcários argilosos, seguido de
moagem até tornar-se um material pulverulento. O cimento natural difere-se da cal hidráulica por não conter
CaO livre, estando este combinado com os componentes argilosos”.
Não tendo o calcário uma composição uniforme, o cimento natural apresenta valores variáveis.
De um mesmo calcário pode ser fabricado um cimento natural de pega lenta, semi-lenta ou rápida dependendo
da temperatura no cozimento.
Se a temperatura for menor que 1000oC (inferior ao início da fusão), o cimento natural será de PEGA
RÁPIDA (IH varia de 0,6 a 0,8).
Se a temperatura for aproximadamente 1450oC (início de fusão), o cimento natural será de PEGA LENTA
ou SEMI-LENTA.
No Brasil não é fabricado o cimento natural.
1.9. Gesso
1.9.1. Definição
Gesso é um aglomerante aéreo obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita.
A gipsita natural é constituída de sulfato biidratado de cálcio (CaSO4 . 2 H2O) geralmente acompanhado de
uma certa proporção de impurezas, como sílica, alumina, óxido de ferro, carbonatos de cálcio e magnésio. O
total das impurezas varia desde uma proporção muito pequena até um limite máximo de cerca de 6%. A massa
específica da gipsita varia de 2,31 a 2,33 g/cm3, é abundante na natureza e as maiores reservas brasileiras de
gipsita encontram-se no nordeste do país.
O principal emprego da gipsita natural ou crua é na fabricação de cimento Portland, que veremos mais adiante.
Em segundo lugar vem seu uso como corretivo de solos alcalinos.
A gipsita calcinada é intensamente utilizada pela indústria de construção civil. Ao ser calcinada em temperatura
adequada ela perde parte da água de cristalização, obtendo-se o produto geralmente conhecido como gesso.
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1.9.2. Fases de desidratação da gipsita por calcinação
A desidratação da gipsita por calcinação, dentro do limite das temperaturas e pressões correntes na operação de
cozimento, conduz à formação dos seguintes sulfatos:
a) Temperatura ambiente → CaSO4 . 2 H2O.
b) 120oC a 180oC → A gipsita perde 1 ½ molécula de água, passando de diidrato (CaSO4.2 H2O) a hemi -
hidrato (CaSO4 . ½ H2O). Nesta forma é conhecida como Gesso de Paris,
Gesso de Estuque ou Gesso Rápido, sendo amplamente utilizada na construção civil.
c) 180oC a 300oC → CaSO4 = Anidrita solúvel (é ávida de água, transformando-se rapidamente em hemi-
hidrato).
d) 300oC a 600oC → CaSO4 = Anidrita Insolúvel (não é suscetível a reidratação rápida, sendo praticamente
inerte, e, por esse fato, participa do conjunto como material de enchimento, como a areia na argamassa.
e) 900oC a 1000oC → CaO + SO3 – decomposição parcial. Denomina-se gesso hidráulico, apresentando
endurecimento lento e sendo utilizado em pavimentação.
• Nota: Os hemi-hidratos e a anidrita solúvel quando colocados em presença de água, em temperatura
adequada, retornam rapidamente a sulfato biidratado original. Essa combinação faz-se com a produção de uma
fina malha cristalizada, interpenetrada, responsável pela coesão do conjunto. Tal fenômeno, conhecido por “pega
do gesso”, é seguido de uma elevação de temperatura (reação exotérmica).
1.9.3. Propriedades
O gesso é vendido em nosso mercado sob a forma de um pó branco, de elevada finura, em sacos de 50 a 60 kg ,
podendo também receber o nome de “estuque” ou “gesso-molde”. Sua densidade aparente varia de 0,70 a 1,0,
diminuindo com o grau de finura. Sua densidade absoluta é aproximadamente de 2,7.
Suas propriedades são:
a) Pega: A velocidade de endurecimento das massas de gesso depende dos seguintes fatores: temperatura e
tempo de calcinação; finura; quantidade de água de amassamento e presença de impurezas ou aditivos.
A calcinação realizada em temperaturas mais elevadas ou durante tempo mais longo conduz à produção de
material de pega mais lenta, porém de maior resistência. O gesso de Paris, que é constituído de semi-hidrato puro,
dá pega em poucos minutos; gessos obtidos emsegunda cozedura, constituídos principalmente de sulfato-anidro
podem ter pega tão lenta quanto se desejar. Material supercozido, com predominância de anidro insolúvel, não dá
pega, é sem valor aglutinante. Gessos de elevada finura dão pega mais rápida e atingem maiores resistências, em
razão do aumento da superfície específica, disponível para a hidratação.
A quantidade de água de amassamento influencia negativamente o fenômeno da pega e do endurecimento, quer
por deficiência, quer por excesso. A quantidade ideal se aproxima da quantidade teórica de água necessária à
hidratação (18,6%).
O semi-hidrato puro, gesso de Paris, dá pega tão rapidamente, entre 2 a 5 minutos, que é virtualmente inútil como
material de construção, pois endurece antes que possa ser trabalhado. A presença de impurezas, que
naturalmente ocorre na gipsita original, diminui muito a velocidade de endurecimento. Pode-se também reduzir o
tempo de pega mediante o emprego de aditivos apropriados, como retardadores, cola, serragem fina de madeira.
Tais produtos retardam a hidratação por interferência mecânica, formando membranas protetoras intergranulares.
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No entanto, outras substâncias como o sal de cozinha ou mesmo o gesso hidratado, são aceleradores de pega.
b) Resistência Mecânica: As pastas de gesso, depois de endurecidas, atingem resistência à tração entre 0,7 e 3,5
MPa e à compressão entre 5 e 15 MPa. As argamassas com proporção exagerada de areia alcançam resistência à
tração e à compressão muito inferiores à estas.
c) Aderência: As pastas e argamassas de gesso aderem muito bem ao tijolo, pedra e ferro, e aderem mal às
superfícies de madeira. A aderência ferro-gesso, embora traduza uma compatibilidade físico-química entre os dois
materiais, tem, infelizmente o defeito de ser instável, permitindo a corrosão do metal. Não se pode fazer gesso
armado como se faz cimento armado. No entanto, a estabilidade é alcançada quando se faz armadura com ferro
galvanizado.
d) Isolamento: As pastas endurecidas de gesso possuem excelentes propriedades de isolamento térmico,
isolamento acústico e impermeabilidade ao ar. Sua condutibilidade térmica é muito baixa, cerca de 1/3 do valor para
o tijolo comum. Os revestimentos feitos com gesso possuem considerável resistência ao fogo. A água de
cristalização é eliminada pelo calor, reduzindo o material superficial à condição de pó, que não sendo removido, atua
como isolador que protege a camada interior de gesso.
1.9.4. Fabricação
A calcinação da gipsita, atualmente, pode ser feita em fornos de marmita ou em fornos rotativos.
No processo da marmita, a gipsita pulverizada é aquecida dentro de um grande recipientecom capacidade variável
entre 10 e 20 toneladas. O material é agitado e aquecido por fogo indireto. Entre 100 e 110oC, a umidade superficial
é eliminada, ocorrendo a desidratação entre 120 e 150oC. A água de hidratação é eliminada sob a forma de vapor,
com uma agitação violenta que se assemelha à fervura. Esta continua até que a desidratação de 1 e ½ molécula de
água se complete, ocasião em que o material entra em repouso. O gesso,
neste estágio de produção, é denominado de primeira cozedura e se constitui principalmente de semi-
hidratos.
Dando continuidade ao processo mediante a elevação das temperaturas até 190 ou 220oC, eliminar-se-á o restante
da água de hidratação, observando-se nova fervura no cozimento.O material assim produzido, constituído quase
que exclusivamente de sulfato-anidro solúvel, será de pega mais rápida. Observa-se que o gesso de primeira
cozedura pode adquirir qualidades semelhantes às do de segunda cozedura, por meio do processo de
envelhecimento ao ar atmosférico.
O processo mais moderno de produção de gesso utiliza fornos rotativos para a calcinação da gipsita.
Uma variedade bem conhecida do gesso de acabamento é o chamado cimento Keene. Esse gesso é produzido por
calcinação dupla de gipsita muito pura. Após a primeira calcinação em temperatura elevada, o sulfato-anidro
resultante é imerso numa solução de 10% de alúmen, depois é recalcinado e, finalmente, pulverizado num moinho
de bola. O cimento Keene é branco industrialmente, e é sobretudo utilizado para a junção de lajes e painéis murais,
como o mármore artificial e para aplicações especiais.
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1.9.5. Utilização do gesso Paris
a) Argamassa para reboco (revestimento) na proporção: 1 gesso: 1 cal: 4 areia (em volume);
b) Rebaixamento de tetos;
c) Blocos para paredes divisórias
d) Painéis de paredes pré-fabricados;
e) Corpos ocos para lajes.
Notas:
1) O gesso não serve para aplicações exteriores devido ao fato de se deteriorar em consequência da solubilização
na água.
2) Para o preparo de argamassas de gesso para revestimento são necessários gessos que tenham tempo de pega
lento e que sejam de endurecimento rápido. Para retardar o tempo de pega do gesso pode-se adicionar cal.
1.9.6. Normas relacionadas ao gesso
DESCRIÇÃO DA NORMA NÚMERO ATUALIZAÇÃO
Gesso para construção - Determinação da água livre e
de cristalização e teores de óxido de cálcio e anidrido
sulfúrico
NBR12130
(orig. MB3471) 29/11/1991
Gesso para construção - Determinação das
propriedades físicas da pasta
NBR12128
(orig. MB3469)
29/11/1991
Gesso para construção - Determinação das
propriedades físicas do pó
NBR12127
(orig. MB3468)
29/11/1991
Gesso para construção - Determinação das
propriedades mecânicas
NBR12129
(orig. MB3470)
29/11/1991
Gesso para construção civil NBR13207 31/10/1994
Placas lisas de gesso para forro - Determinação das
dimensões e propriedades físicas
NBR12775
30/12/1992
Revestimento interno de paredes e tetos com pastas de
gesso - Materiais, preparo, aplicação e acabamento NBR13867
30/5/1997
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Perguntas e respostas
1) Quais as principais propriedades do gesso?
O gesso é um aglomerante aéreo obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita.
As principais propriedades do gesso são:
- Pega→ a velocidade de endurecimento depende de vários fatores, como: temperatura etempo de calcinação,
finura, quantidade de água de amassamento e presença de impurezase aditivos.
- Resistência Mecânica→ tração: entre 0,7 e 3,5 MPa e Compressão: entre 5,0 e 15,0 MPa.
- Aderência→ aderem muito bem ao tijolo, pedra e ferro, e aderem mal às superfícies demadeira.
- Isolamento→ possuem excelentes propriedades de isolamento térmico, acústico e impermeabilidade ao ar.
2) Quais as características que conferem ao gesso sua excelente propriedade de proteção contra o fogo?
O gesso apresenta elevada resistência ao fogo devido à água de cristalização. Ao atingir atemperatura de
120˚C parte da água de cristalização se liberta, formando um “ véu de vapor”impedindo que a temperatura junto
ao revestimento ultrapasse os 100˚C. A água decristalização restante é libertada a uma temperatura em torno
de 180˚C, reforçando assim o“véu de vapor”.
3) Cite as principais utilizações do gesso na construção civil.
É utilizado na fabricação de argamassas, rebaixo de tetos, blocos para paredes divisórias,painéis de paredes
pré-fabricadas, corpos ocos para lajes, entre outros.
4) A velocidade de endurecimento das pastas e argamassas de gesso depende de que fatores?
A pega do gesso depende da temperatura e tempo de calcinação, finura, quantidade de água de amassamento
e presença de impurezas e aditivos.
5) Em poucas palavras, escreva sobre o aglomerante gesso, dentro dos seguintes itens: obtenção, reação de
endurecimento, propriedades e utilização.
Obtenção: o gesso é obtido através da desidratação total ou parcial da gipsita ( CaSO4 .2H2O).
Reação de Endurecimento: a velocidade de endurecimento das massas de gesso depende dos seguintes
fatores: temperatura e tempo de calcinação; finura; quantidade de água de amassamento e presença de
impurezas ou aditivos.
Propriedades: tempo de pega, aderência, resistência mecânica e isolamento.
Utilização: o gesso é largamente utilizado na construção civil para diversos fins (ver questão 3).
6) Qual o principal emprego da gipsita crua?
A gipsita crua é utilizada na fabricação do Cimento Portland e como corretivo de solos.
7) Qual a fórmula química da gipsita natural?
CaSO4. 2H2O (sulfato de cálcio biidratado).
8) O gesso serve para revestir área externa? Por quê?
Não, pois se tratando de um aglomerante aéreo, não resiste à ação da água.
9) Qual artifício pode ser usado para retardar o tempo de pega das argamassas de gesso?
São vários os artifícios que podem ser utilizados, dentre os quais citamos: presença de impurezas, adição de
cal, ou emprego de aditivos apropriados como retardadores, cola, serragem fina de madeira entre outros.
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1.10. Cimento Portland
1.10.1. A história do cimento
A procura por segurança e durabilidade para as edificações conduziu o homem à experimentação de diversos
materiais aglomerantes. Os romanos chamavam esses materiais de “caementum”, termo que originou a palavra
cimento.
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 pedra arenosa muito usada em construções na região de
Portland, Inglaterra.
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 da ar como da água), elevadas
resistências aos esforços e por ser obtido a partir de matérias-primas relativamente abundantes e disponíveis na
natureza.
A criatividade de arquitetos e projetistas, a precisão dos modernos métodos de cálculo e a genialidade dos
construtores impulsionaram o avanço das tecnologias de cimento e de concreto, possibilitando ao homem
transformar o meio em que vive, conforme suas necessidades. A importância deste material cresceu em escala
geométrica, a partir do concreto simples, passando ao concreto armado e, finalmente, ao concreto protendido. A
descoberta de novos aditivos, como a microssílica, possibilitou a obtenção de concreto de alto desempenho
(CAD), com resistência à compressão até 10 vezes superiores às até então admitidas nos cálculos das estruturas.
Obras cada vez mais arrojadas e indispensáveis (barragens, pontes, viadutos,edifícios, estações de tratamento de
água, rodovias, portos e aeroportos), que propiciam conforto, bem-estar e o contínuo surgimento de novos
produtos e aplicações, fazem do cimento um dos produtos mais consumidos da atualidade, conferindo uma
dimensão estratégica à sua produção e comercialização.
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A fabricação do cimento portland é feita de acordo com as especificações da Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT), existindo, atualmente, no mercado brasileiro as seguintes variedades comerciais:
CIMENTO PORTLAND
VARIEDADES COMERCIAIS NORMAS DA ABNT
1- Comum (CP I e CP I-S) classes 25, 32 e 40 NBR 5732 (EB – 1 / 91)
2- Composto (CP II-E, CP II-Z e CP II-F) classes 25, 32
e 40
NBR 11578 (EB – 2138 / 91)
3- Alto Forno (CP III) classes 25, 32 e 40 NBR 5735 (EB – 208 / 91)
4- Pozolânico (CP IV) NBR 5736 (EB – 758 / 91)
5- Alta Resistência Inicial (CP V) NBR 5733 (EB – 2 / 91)
6- Resistência à sulfatos NBR 5737 (EB – 903 / 91)
7- Especiais
8- Branco, Tipo G
1.10.2. Composição do cimento Portland
O cimento portland é composto de clínquer e de adições. O clínquer é o principal componente e está presente em
todos os tipos de cimento portland. As adições podem variar de um tipo de cimento para outro e são principalmente
elas que definem os diferentes tipos de cimento.
1.10.2.1. Clínquer
O clínquer tem como matérias-primas o calcário e a argila, ambos obtidos de jazidas em geral situadas nas
proximidades das fábricas de cimento. A rocha calcária é primeiramente britada, depois moída e em seguida
misturada, em proporções adequadas, com argila moída. A mistura formada atravessa então um forno giratório de
grande diâmetro e comprimento (até 7,5m de diâmetro e até 230m de comprimento), cuja temperatura interna
chega a alcançar 1450oC. O intenso calor transforma a mistura em um novo material, denominado clínquer, que se
apresenta sob a forma de pelotas. Na saída do forno o clínquer, ainda incandescente, é bruscamente resfriado e
finamente moído, transformando-se em pó.
O clínquer em pó tem a peculiaridade de desenvolver uma reação química em presença de água, na qual ele,
primeiramente torna-se pastoso e, em seguida, endurece, adquirindo elevada resistência e durabilidade. Essa
característica adquirida pelo clínquer, que faz dele um ligante hidráulico muito resistente, é sua propriedade mais
importante.
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Fabricação do clínquer portland
Como já foi dito, as matérias-primas principais para a produção do clínquer são a rocha calcária e a argila que
apresentam as seguintes características:
CALCÁRIO → O calcário é o carbonato de cálcio (CaCO3) que se apresenta na natureza com impurezas como
óxido de magnésio. O carbonato de cálcio puro ou calcita, sob ação do calor, decompõe-se do seguinte modo:
CaCO3 CaO + CO2
(100) (56%) (44%)
Vê-se, então que uma tonelada de calcário dá origem a 560 kg de cal, que é verdadeiramente a matéria-prima que
entra na fabricação do cimento, porquanto os 440 kg de CO2 são perdidos sob a forma de gás, que sai pela
chaminé das fábricas.
ARGILA → A argila empregada na fabricação do cimento é essencialmente constituída de um silicato de
alumínio hidratado, geralmente contendo ferro e outros minerais, em menores porcentagens.
A argila fornece os óxidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3, necessários à fabricação do cimento.
Quando ocorre deficiência de SiO2 na argila, é necessária a utilização da areia, como corretivo da farinha crua. O
mesmo acontece com o Fe2O3, ou seja, quando a argila for deficiente desta substância, torna-se necessária a
adição de minério de ferro (hematita). Durante a extração, processamento e estocagem, os materiais são
analisados fisicamente e quimicamente pela equipe do laboratório da fábrica.
A ilustração abaixo nos mostra, resumidamente, quais as matérias primas para a obtenção do cimento:
A fabricação do CLÍNQUER PORTLAND segue as seguintes etapas:
• extração e preparo da mistura crua;
• dosagem da mistura crua;
• homogeneização;
• clinquerização;
• esfriamento.
• Extração e preparo da mistura crua
A matéria-prima é extraída das jazidas pelos processos usuais de exploração de depósitos minerais. O calcário
pode apresentar-se com dureza elevada, exigindo o emprego de explosivos seguido de britagem, ou
suficientemente mole, exigindo apenas o emprego de desintegradores, para ficar reduzido ao tamanho de
partículas de diâmetro máximo da ordem de 1cm.
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As argilas contendo silicatos, alumina e óxido de ferro, normalmente, apresentam-se em condições de serem
misturadas diretamente com o calcário.
Calcário e argila, em proporções predeterminadas, são enviadas ao moinho de cru (moinhos de bolas, de
barras, de rolos) onde se processa o início da mistura íntima das matérias-primas e, ao mesmo tempo, a sua
pulverização, de modo a reduzir o diâmetro das partículas a 0,05 mm, em média.
A moagem, conforme se trate de via úmida ou seca, é feita com ou sem presença de água.
• Dosagem da mistura crua
A determinação da porcentagem de cada matéria-prima na mistura crua depende essencialmente da
composição química das matérias-primas e da composição que se deseja obter para o cimento portland,
quando terminado o processo de fabricação. Durante o processo de fabricação, a matéria-prima e a mistura
crua são analisadas, quimicamente, numerosas vezes, a intervalos de 1 hora e, às vezes, de meia hora, e em
face dos resultados dos ensaios, o laboratório indica as porcentagens de cada matéria-prima que deve compor
a mistura crua.
São numerosos os métodos de controle da composição química da mistura crua, sendo as fórmulas seguintes
as mais empregadas:
•Módulo Hidráulico (Michaelis) →
•Módulo de Sílica →
• Módulo de Alumina-Ferro →
Nos cimentos nacionais, como resultados de numerosos ensaios, realizados em seu laboratório, a Associação
Brasileira de Cimento Portland (ABCP) encontrou os seguintes valores:
Mínimo Máximo
MH 1,8 2,2
MS 1,7 3,1
MAF 1,2 3,2
MH = CaO
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
MS = __ SiO2
Al2O3 + Fe2 O3
MAF = Al2O3
Fe2O3
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• Homogeneização
A matéria prima devidamente dosada e reduzida a pó muito fino, após a moagem, deve ter a sua homogeneidade
assegurada da melhor forma possível.
No processo de fabricação por via úmida, a matéria-prima é moída com água e sai dos moinhos sob a forma de
uma pasta contendo geralmente de 30 a 40% de água, e é bombeada para grandes tanques cilíndricos, onde se
processa durante várias horas a operação de homogeneização. Os tanques de homogeneização são providos de
equipamento que gira em torno de um eixo central e é constituído de uma série de pás que giram, por sua vez, em
torno de vários eixos ligados à arvore principal. A pasta, nesta fase de operação, é ensaiada várias vezes, a fim
de se controlar a homogeneidade da mistura e a dosagem dos constituintes do cimento, o que permite a sua
correção, se necessário.
No processo por via seca a matéria prima sai do moinho já misturada, pulverizada e seca. Normalmente os
moinhos de cru do sistema por via seca trabalham com temperaturas elevadas (300 -400oC) no seu interior, o
que permite secá-la (menos de 1% de umidade). Para tal fim, são usados, em certos tipos de moinho, os gases de
combustão do forno, antes de serem enviados ao filtro retentor de poeiras, e, em seguida, à chaminé. O cru é
transportado mecânica ou pneumaticamente para o silo homogeneizador, onde se assegura a homogeneização
necessária da mistura e se corrige, eventualmente, a sua composição.
•Clinquerização:
A matéria-prima, uma vez pulverizada e intimamente misturada na dosagem conveniente,sofreo seguinte
tratamento térmico:
Temperatura
Até 100oC
500oC acima
900oC acima
900oC acima
900oC a 1200oC
1250oC a 1280oC
Processo
Evaporação da água livre
Desidroxilação dos minerais argilosos
Cristalização dos argilo-minerais decompostos
Decomposição do carbonato
Reação do CaO com os sílico-aluminatos
Início de formação da fase vítrea
Reação
Endotérmica
Exotérmica
Exotérmica
Endotérmica
Exotérmica
Endotérmica
Acima de 1280o Formação de vidro e dos compostos do cimento( clinquerização) Provavelmenteendotérmica
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A pasta, no seu movimento forno abaixo, o qual possui uma leve inclinação com relação à horizontal, encontra
temperaturas progressivamente mais elevadas. Primeiro a água é eliminada e o CO2 liberado; depois o material
se liquefaz e o calcário, a sílica e a alumina se recombinam. Então a massa se funde, formando bolas de 3 a
25mm, denominadas clínquer. O clínquer cai em resfriadores, que podem ser de vários tipos e em muitas
instalações com dispositivos de recuperação do calor para aquecimento do ar que será usado na queima do
carvão em pó (pode ser utilizado óleo combustível ou gás natural ao invés do carvão em pó).
O clínquer resfriado é preto, cintilante e duro; é moído juntamente com o gesso utilizado para evitar uma pega
rápida do cimento. A moagem é realizada em moinhos de bolas.
As reações químicas que ocorrem no sistema de fornos de clinquerização, podem, aproximadamente, ser
representadas como as seguintes:
Pedra calcária CaO + CO2
Argila SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O
No processo por via úmida, todo o processamento termo-químico necessário à produção do clínquer se dá no
forno rotativo.
No processo por via seca, até temperatura da ordem de 900oC a 1000oC, o processamento da mistura crua se
dá em intercambiadores de calor do tipo ciclone ou de contra-corrente. O processamento restante realiza-se no
forno, de comprimento reduzido, que recebe a mistura já na referida temperatura.
• Esfriamento
No forno, como resultado do tratamento sofrido, a matéria-prima transforma-se em clínquer.Na saída, o material
apresenta-se na forma de bolas de diâmetro máximo variável entre 1cm a 3cm. As bolas que constituem o
clínquer saem do forno a uma temperatura da ordem de 1200oC a 1300oC, pois há um início de abaixamento
de temperatura, na fase final, ainda no interior do forno.
O clínquer sai do forno e passa ao equipamento esfriador, que pode ser de vários tipos. Sua finalidade é reduzir
a temperatura, mais ou menos rapidamente, pela passagem de uma corrente de ar fria no clínquer.
Dependendo da instalação, na saída do esfriador o clínquer apresenta-se entre 50oC e 70oC, em média. O
clínquer, após o esfriamento, é transportado e estocado em depósitos.
1.10.2.2. Adições
As adições são outras matérias primas que, misturadas ao clínquer na fase de moagem, permitem a fabricação
dos diversos tipos de cimento portland hoje disponíveis no mercado. Essas outras matérias primas são a
gipsita (CaSO4 . 2H2O), as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos.
A gipsita tem como função básica aumentar o tempo de endurecimento do clínquer moído. Caso não se
adicionasse gipsita à moagem do clínquer, o cimento, quando entrasse em contato com a água, endureceria
quase que instantaneamente, o que inviabilizaria seu uso nas obras. Por isso, a gipsita é uma adição presente
em todos os tipos de cimento portland. A quantidade adicionada é pequena: em geral, 3% de gipsita para 97%
de clínquer, em massa.
3 CaO . SiO2 = C3S
2 CaO . SiO2 = C2S
3 CaO . Al2O3 = C3A
4 CaO . Al2O3. Fe2O3 = C4AF
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As escórias de alto-forno são obtidas durante a produção de ferro-gusa nas indústrias siderúrgicas e têm forma
de grãos de areia. Antigamente, as escórias de alto forno eram consideradas como um material sem maior
utilidade, até ser descoberto que elas também têm a propriedade de ligante hidráulico muito resistente, ou seja,
que reagem em presença de água, desenvolvendo características aglomerantes de forma muito semelhante à do
clínquer. Esta descoberta tornou possível adicionar a escória de alto-forno à moagem do clínquer com gesso,
guardadas certas proporções, e obter como resultado um tipo de cimento que, além de atender plenamente aos
usos mais comuns, apresenta melhoria de algumas propriedades, como maior durabilidade e maior resistência
final.
A escória é uma mistura de cal, sílica e alumina, ou seja , os mesmos óxidos que constituem o cimento Portland,
mas em proporções diferentes.
A composição química da escória granulada de alto forno deve obedecer a relação, fixada na norma NBR 5735
(EB – 208) da ABNT:
CaO + MgO + Al2 O3 >1
SiO2
Pode-se dizer que uma escória é considerada satisfatória se for constituída de 42% de cal, 30% de sílica, 19% de
alumina, 5% de magnésia e 1% de álcalis.
Isto significa que as escórias destinadas à fabricação de cimento devem ser alcalinas e não ácidas. Somente as
escórias alcalinas possuem por si só características de hidraulicidade e isto acontece pelo fato de terem uma
composição química que permite a formação de componentes capazes de produzirem, por resfriamento brusco,
um estado vítreo com propriedades hidráulicas latentes. A natureza do processo no alto forno e o estado físico da
escória são fatores decisivos para o desenvolvimento das propriedades hidráulicas da escória granulada.
• Exemplo de análise química de escória granulada de alto forno:
SiO2 35,54 36,10
Al2O3 12,46 11,18
Fe2O3 0,40 0,41
CaO 41,64 43,19
MgO 6,01 5,59
MnO 1,94 1,62
S 1,42 1,33
Σ = 99,41 ; I.H(*). =1,69 Σ = 99,42 ; I.H = 1,66
(*) I.H. = Índice Hidráulico
Os materiais pozolânicos são rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza,
certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas (550oC a 900oC) e derivados da queima de carvão
mineral nas usinas termelétricas, entre outros. Da mesma forma que no caso da escória de alto-forno, pesquisas
levaram a descoberta que os materiais pozolânicos, quando pulverizados em partículas muito finas, também
passam a apresentar a propriedade de ligante hidráulico, se bem que de forma distinta. Isto porque não basta
colocar os materiais pozolânicos, sob forma de pó muito fino, em presença de água, para que passem a
desenvolver as reações químicas que os tornam primeiramente pastosos e depois endurecidos. A reação só vai
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acontecer se, além da água, os materiais pozolânicos moídos em grãos finíssimos também forem colocados em
presença de mais um outro material. O clínquer é justamente um desses materiais, pois no processo de hidratação
libera hidróxido de cálcio (cal) que reage com a pozolana.
Esse é o motivo pelo qual a adição de materiais pozolânicos ao clínquer moído com gesso é perfeitamente
viável, até um determinado limite. E, em alguns casos, é até recomendável, pois o tipo de cimento assim obtido
ainda oferece a vantagem de conferir maior impermeabilidade, por exemplo, aos concretos e às argamassas.
Atualmente está sendo intensamente pesquisado o uso de novos materiais pozolânicos, tais como as cinzas
resultantes da queima de cascas de arroz e a microssílica, um pó finíssimo que sai das chaminés das fundições
de ferro-sílico.
Os métodos brasileiros para a determinação da atividade pozolânica são:
- NBR 5751 (MB – 960/72) – método de determinação de atividade pozolânica em pozolanas;
- NBR 5752 (MB – 1153/77) – determinação do índice de atividade pozolânica em cimento Portland;
- NBR 5753 (MB – 1154/77) – método de determinação de atividade pozolânica em cimento Portland
pozolânico.
Os materiais carbonáticos são minerais moídos, tais como o próprio calcário.Tal adição serve também para
tornar os concretos e as argamassas mais trabalháveis, porque os grãos ou partículas desses minerais moídos
têm dimensões adequadas para se alojar entre os grãos ou partículas dos demais componentes do cimento,
funcionando como um verdadeiro lubrificante. Quando presentes no cimento são conhecidos como fíler
calcário.
Conclui-se, pois, que de todas as adições, o gesso não pode em hipótese alguma deixar de ser misturado ao
cimento, e que as demais matérias-primas adicionadas (escória de alto- forno, materiais pozolânicos e
materiais carbonáticos) são totalmente compatíveis com o principal componente do cimento portland – o
clínquer – acabando por conferir ao cimento pelo menos uma qualidade a mais.
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FLUXO DO PROCESSO PARA OBTENÇÃO DO CIMENTO PORTLAND:
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1.10.3. Composição química do cimento Portland
Os compostos formadores do cimento são denominados componentes do cimento. De acordo com a composição
da matéria-prima, o clínquer de cimento Portland contém
aproximadamente os seguintes elementos expressos como óxidos:
Fórmula Abreviação Composição (%)
Óxido de Cálcio CaO C 59 – 67
Sílica SiO2 S 16 – 26
Alumínio Al2O3 A 4 – 8
Ferro Fe2O3 F 2 – 5
Magnésio MgO M 0,8 – 6,5
Sódio
Potássio
Na2O
K2O 0 – 1,5
Sulfato SO3 S 0,5 – 1,2
Vamos falar um pouco sobre cada um dos componentes do cimento:
a) Cal (CaO) → é o componente principal do cimento, originado, em sua quase totalidade, da composição do
carbonato de cálcio (calcário: CaCO3), que se encontra quimicamente combinado com a sílica, alumina e óxido
de ferro. Apenas uma pequena parcela encontra-se em liberdade (cal livre), cuja presença em estado anidro,
acima de certos limites, prejudica a estabilidade de volume das argamassas e dos concretos.
b) Sílica (SiO2)→ provém basicamente das argilas. Da sua combinação com a cal resultarão os compostos
mais importantes do cimento: os silicatos bicálcico (C2S) e tricálcico (C3S).
c) Alumínio (Al2O3) → também conhecido como alumina, origina-se da argila. O composto formado pela
alumina e a cal (aluminato tricálcico: C3A) acelera o início de pega do cimento, reduzindo, ao mesmo tempo,
sua resistência ao ataque dos sulfatos; por isso, quanto menor sua proporção, até certos limites, melhor.
Praticamente não se pode prescindir da alumina, pois sua ação fundente facilita o desenvolvimento das
reações que possibilitam a formação do clínquer.
d) Trióxido de Ferro (Fe2O3)→ também é gerado a partir da argila. O trióxido de ferro, desde que em
porcentagem não muito elevada, é útil pelo seu papel de fundente, desenvolvendo neste sentido uma ação
ainda mais enérgica do que a alumina. Quanto ao óxido de ferro (FeO), não ocorre normalmente.
e) Magnésio ou magnésia (MgO)→ provém do carbonato de magnésio presente no calcário, geralmente sob
a forma de colamita (CaCO3, MgCO3), ou, em pequena quantidade na argila. Quando encontrado em
quantidades superiores a certos limites, atua como agente expansor, prejudicando a estabilidade volumétrica
das argamassas e dos concretos.
f) Potássio e Sódio → são álcalis, os quais desenvolvem papel de fundentes e aceleradores de pega. Atribui-
se à presença dos álcalis as manchas que aparecem na massa depois de endurecida. Certos agregados
podem reagir com os álcalis, provocando expansões anormais nas argamassas e nos concretos.
g) Sulfato (SO3) → advém principalmente do sulfato de cálcio, adicionado ao cimento como retardador de
pega.
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É prática comum, na indústria de cimento, calcular o teor dos compostos do clínquer Portland a partir da análise dos
óxidos, usando-se uma série de equações que foram originalmente desenvolvidas por R. H. Bogue. As equações de
Bogue, para estimar a composição potencial ou teórica dos compostos minerais do clínquer Portland, são as
seguintes:
Alita % C3S = 4,071 C – 7,600 S – 6,718 A – 1,430 F – 2,850 S
Belita % C2S = 2,867 S – 0,7544 C3S
Alumina % C3A = 2,650 A – 1,692 F
Ferrita % C4AF = 3,043 F
Além dos quatro compostos do clínquer relacionados acima, existem os compostos secundários como MgO, TiO2,
Mn2O3, K2O e Na2O, que geralmente representam um percentual reduzido de massa do cimento (clínquer). Dois
dos compostos secundários são de interesse, são eles: Na2O e K2O, conhecidos como álcalis, embora existam
outros álcalis no cimento. Observou-se que o Na2O e o K2O reagem com alguns agregados e os produtos das
reações causam desintegração do concreto, além de afetar negativamente a resistência do cimento.
1.10.4. Composição mineralógica do clínquer Portland
A composição mineralógica do clínquer varia de acordo com as matérias primas disponíveis e o processo de
cozimento aplicado. Para cada tipo de clínquer (minerais) formado, a composição apresenta diferentes
comportamentos de endurecimento que proporcionalmente influenciam as propriedades do cimento nas suas
aplicações.
Imagine que o desenho abaixo seja um “grãozinho” de cimento Portland:
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A tabela abaixo mostra os principais compostos do clínquer e suas propriedades específicas:
Compostos Fórmula
Química
Clássica
Abreviatura % no
clínquer
Propriedades Tecnológicas
Silicato
Tricálcico 3 CaO . SiO2 C3S
50 – 65 Endurecimento Rápido Alto Calor deHidratação
Alta Resistência Inicial
Silicato
Bicálcico 2 CaO . SiO2
C2S 15 – 25
Endurecimento Lento
Baixo Calor de Hidratação
Baixa Resistência Inicial
Aluminato
Tricálcico
3 CaO .
Al2O3 C3A 6 – 10
Pega muito rápido e deve ser
controlado com adição de
gesso; suscetível ao ataque de meios sulfatados;
alto calor de
hidratação; alta retração; baixa
resistência final
Ferro
Aluminato
Tetracálcico
4 CaO .
Al2O3.
Fe2O3
C4AF 3 – 8
Endurecimento Lento resistente a meios sulfa-
tabus;
não tem contribuição para
resistência; confere cor escura.
Cal Livre CaO C 0,5 – 1,5
Aceitável somente em
pequenas quantidades, em
maiores quantidades causam
aumento de volume e fissuras
O silicato tricálcico é o maior responsável pela resistência em todas as idades, especialmente até o fim do primeiro
mês de cura. O silicato bicálcico adquire maior importância no processo de endurecimento em idades mais
avançadas, sendo largamente responsável pelo ganho de resistência a um ano ou mais. O aluminato tricálcico
também contribui para a resistência, especialmente no primeiro dia. O ferro aluminato tetracálcico em nada contribui
para a resistência.
O aluminato tricálcico muito contribui para o calor de hidratação, especialmente no início do período de cura. O
silicato tricálcico é o segundo componente em importância no processo de liberação de calor. Os dois outros
componentes contribuem pouco para a liberação de calor.
O aluminato tricálcico, quando presente em forma cristalina, é o responsável pela rapidez de pega. Com a adição de
proporção conveniente de gesso, o tempo de hidratação é controlado. O silicato tricálcico é o segundo componente
com responsabilidade pelo tempo de pega do cimento. Os outros constituintes se hidratam lentamente, não tendo
efeito sobre o tempo de pega.
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1.10.5. Reações de hidratação dos compostos do clínquer
1) Aluminato Tricálcico (C3A):
a) C3A + 3 (CaSO4 . 2 H2O) + 26 H2O → C3A . 3 CaSO4 . 32 H2O (gel de etringita)
b) C3A + 6 H2O → C3A . 6 H2O
2) Ferro Aluminato Tetracálcico (C4AF):
C4AF + 2 Ca(OH)2 + 10 H2O → C3A . 6 H2O + C3F . 6 H2O
3) Silicato Tricálcico (C3S):
2 (C3S) + 6 H2O → C3S2 . 3 H2O + 3 Ca(OH)2
100 + 24 → 75 + 49
4) Silicato Bicálcico (C2S):
2 (C2S) + 4 H2O → C3S2. 3 H2O+ Ca(OH)2
100 + 21 → 100 + 21
• Os silicatos hidratados representam ± 50% da pasta endurecida.
• O hidróxido de cálcio [Ca(OH)]2 varia de 13 a 17%.
• O silicato de cálcio hidratado apresenta-se com semelhança ao mineral denominado tobermorita e como se
parece com um gel, é denominado gel de tobermorita (C3S2.3H2O).
1.10.6. Cristalização
Os compostos anidros do cimento Portland reagem com a água (hidrólise), dando origem a compostos hidratados
de duas categorias:
a) compostos cristalinos hidratados;
b) gel.
Vejamos o que acontece com, um grão de cimento que tenha cerca de 50µ de diâmetro médio, entrando em
contato com a água, começa, no fim de algum tempo, a apresentar, em sua superfície, sinais de atividade química,
pelo aparecimento de cristais que vão crescendo lentamente e pela formação de uma substância gelatinosa que o
envolve, ou seja o gel. O gel que se forma inicialmente possui uma porcentagem muito elevada de água e é
designado por gel instável (o gel é uma gelatina, sendo o gel instável uma gelatina muito mole). Os compostos
cristalinos, para se desenvolverem, necessitam de água, que em pouco tempo é inteiramente transformada em
gel. O processo de desenvolvimento dos cristais se faz retirando a água do gel instável, que à medida que vai
perdendo água,transforma-se em gel estável e torna-se responsável, em grande parte, pelas propriedades
mecânicas de resistência das pastas hidratadas – endurecidas.
Constata-se que durante a reação com a água (reação de hidratação), os silicatos tricálcicos e dicálcicos (este
último também denominado bicálcico), liberam hidróxido de cálcio [Ca(OH)2].
Os cristais que se formam se entrelaçam à medida que avança o processo de hidratação, criando a estrutura que
vai assegurar a resistência típica das pastas, argamassas e concretos. Os espaços vazios são preenchidos
principalmente pelo gel, hidróxido de cálcio e água.
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Inicialmente o aluminato entra em atividade e, logo a seguir, o C3S; esses dois elementos, para se hidratarem,
retiram a água de que necessitam do gel instável e a formação de cristais hidratados se inicia.
Para se ter uma idéia da atividade dos vários compostos ao se hidratarem, é interessante observar o quadro abaixo,
relativo à profundidade alcançada pela hidratação em mícrons com o tempo.
Tempo C3A C3S C2S
3 horas 4,35 1,68 -
1 dia - 2,25 0,28
3 dias 5,68 - -
7 dias - 4,32 0,62
28 dias 5,68 4,44 0,83
5 meses - - 3,5
Observando o quadro acima, podemos concluir que a resistência do cimento Portland:
a) até os 3 dias → é assegurada pela hidratação dos aluminatos e silicatos tricálcicos;
b) até os 7 dias → praticamente pelo aumento da hidratação do C3S;
c) até os 28 dias → continua a hidratação do C3S responsável pelo aumento de resistência, com pequena
contribuição do C2S; e,
d) acima de 28 dias → o aumento de resistência passa a ser devido à hidratação do C 2S.
Gráfico comparativo entre as resistências dos diversos tipos de cimento
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1.10.7. Classes de resistência
Quanto à granulometria o cimento pode ser diferenciado por classes: 25, 32 ou40.
No gráfico abaixo verifica-se que o cimento quanto mais finamente moído apresenta resistência à compressão
superior a de um outro cimento (de grãos maiores) se comparado na mesma idade de hidratação. Em outras
palavras: Analisando aos 28 dias, verificamos que o CP 40 (grãos menores, ou seja, mais finamente moído) possui
uma resistência à compressão superior à do CP 32 e do CP 25. O mesmo acontece com o CP 32 em relação ao
CP 25.Este fato pode ser justificado da seguinte maneira: Quanto mais fino o cimento, maior será á sua área
específica, portanto maior será a quantidade de cimento em contato com a água, facilitando assim as reações de
hidratação dos grãos de cimento.
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1.10.8. Principais propriedades dos diversos tipos de cimento
a) Finura: A finura do cimento pode ser determinada através de peneira de malha no 200, (0,075 mm),
permeabilímetro ao ar de Blaine e granulômetro a laser. Cimentos finos geralmente aceleram o
desenvolvimento da resistência.
b) Expansibilidade: A expansibilidade pode ocorrer após o final de pega, ao longo do tempo, provocando
fissuras, quando na queima do clínquer o teor de magnésio ou CaO livre é elevado.
c) Tempo de Pega: O tempo de pega do cimento é importante para permitir a aplicação adequada de pastas,
argamassas ou concretos, isto é, sem perda de plasticidade e trabalhabilidade. Para controlar o tempo de pega,
é adicionado o gesso (CaSO4 . 2 H2O) na moagem do cimento, cujo controle é feito através do teor de SO3.
d) Falsa Pega: A falsa pega é um fenômeno que ocorre quando a mistura, em que está sendo empregado o
cimento (pasta, argamassa ou concreto), perde a plasticidade com um tempo menor que o previsto, e com uma
nova remistura na betoneira, sua plasticidade inicial é recuperada. Isto ocorre, quando na moagem do cimento,
a temperatura desta ultrapassa a 128oC, provocando uma dissociação do sulfato de cálcio do gesso que perde
1 ½ moléculas de água, tornando-se o aglomerante gesso com pega rápida. A falsa pega, portanto, é causada
pela pega dos grãos de gesso e não pela pega dos grãos de cimento.
e) Calor de Hidratação: No preparo do concreto, quando a água e o cimento reagem, ocorre o calor de
hidratação. Esse efeito poderá acontecer durante meses, em função do volume concretado. A quantidade de
calor gerado depende da composição química do cimento, quantidade e tipo de adições, finura, etc. Para se
medir o calor de hidratação, utiliza-se a garrafa de Langavant.
f) Resistência à Compressão: A resistência à compressão do cimento é medida através de corpos de prova
cilíndricos φ50mm x 100mm, com um traço normalizado, com areia padrão do IPT. Diversos tipos de cimentos,
com suas características de finura e composição, têm curvas de resistências X idades distintas, que
normalmente definem o seu uso ou não, em determinadas aplicações. É um ensaio importante para o controle
de qualidade do cimento.
g) Perda ao Fogo: Este ensaio é determinado com uma amostra do cimento, levado a uma temperatura em
torno de 950oC em uma mufla, em função da diferença do peso inicial. Através deste ensaio, controla-se o teor
de adições de material carbonático.
h) Resíduos Insolúveis: Ensaio feito através de uma amostra de cimento em meio aquoso, onde
determinamos a quantidade de partículas que se magnetizam e, posteriormente, quanto destas que não se
dissolvem ao adicionarmos HCl. A porcentagem de resíduosinsolúveis é obtida somando-se as quantidades
encontradas, e dividindo tal valor pelo pesoinicial de cimento.
i) Massa Específica: A massa específica não é uma indicação de qualidade do cimento. Ela é utilizada para
cálculo de dosagens de concretos e argamassas, e no ensaio de Blaine (finura por superfície específica).
j) Tonalidade do Cimento: Existe uma mentalidade generalizada fora do meio técnico que os cimentos com
tonalidade escura são mais resistentes que os claros. Isto não corresponde a uma realidade. A cor do cimento
é influenciada pela composição química das matérias primas, principalmente o teor de Fe2O3, não existindo
nenhuma relação entre cor do cimento e sua resistência.
• Na seção 1.10.1 vimos rapidamente os principais tipos de cimento Portland e suas respectivas normas da
ABNT. Veremos agora, mais detalhadamente, sobre alguns deles.
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1.10.9. Principais tipos de cimento Portland
Os diferentes tipos de cimento Portland diferenciam-se entre si principalmente em função de sua composição. Os
principais tipos oferecidos no mercado, ou seja, os mais empregados nas diversas obras de construção civil