Cimento Portland: Composição, Hidratação e Tipos

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Aglomerantes
1) Dentre os óxidos que compõe o cimento Portland, o maior responsável pela resistência nas primeiras idades é o: Silicato tricálcio.
O silicato tricálcico é o maior responsável pela resistência em todas as idades, especialmente até o fim do primeiro mês de cura. 
2) Explique como é formado o clínquer e posteriormente o cimento Portland? Quais são os componentes formadores do clínquer e quais as suas influencias com relação à resistência, quanto o calor de hidratação e tempo de pega.
Clínquer : originalmente uma mistura de calcário e argila, que é queimado (14000C) e triturado até virar um pó fino composto de silicatos, aluminatos, ferroaluminatos, cal livre, compostos alcalinos.
Cimento Portland é com uma mistura de Clnquer e Sulfato de cálcio moídos em moinho de bolas.
- O silicato tricálcico é o maior responsável pela resistência em todas as idades, especialmente até o fim do primeiro mês de cura e também é o segundo componente em importância no processo de liberação de calor. É o segundo componente com responsabilidade pelo tempo de pega do cimento.
- 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 e muito contribui para o calor de hidratação, especialmente no início do período de cura. 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 ferro aluminato de cálcio em nada contribui para a resistência.
3) Na presença de água, os silicatos e os aluminatos formam produtos de hidratação que, com o transcorrer do tempo, dão origem a uma massa firme e resistente. A hidratação dos aluminatos (C3A e C4AF) na presença do gesso – adicionado na fabricação do cimento – resulta na formação de etringitas que assumem formas de agulhas e começam minutos após o início da hidratação, sendo estas responsáveis pelo fenômeno da pega. A hidratação dos silicatos se dá algumas horas após o início da hidratação do cimento. Explique a evolução microestrutural de 1 grão e cimento durante a hidratação desde do 0 min até anos de endurecimento. 
0 min: grão não hidratado (a fase intersticial está ligeiramente exagerada)
10 min: Algum aluminato tricálcico reage com o sulfato de cálcio (gesso) em solução. A superfície do grão forma-se gel amorfo roco em aluminatos e também se desenvolvem a partir do gel e na solução, agulhas curtas de etringite. (estringite trissulfoaluminato tricálcico hidratado)
10 h: reação de silicato tricálcico que produz uma capa exterior de gel C-S-H a partir da rede de agulhas de etringite, deixando um espaço de 1 micron entre as superfície do grão e a capa hidratada.
18 h: hidratação secundária de aluminato tricálcico produzindo longas agulhas de etringite. Começa a formar-se gel C-S-H no interior da capa devido à continuação da hidratação de silicato tricálcico
13 d: aluminato tricalcico reage com etringite que existia no interior da capa, formando-se placas hexagonais de monossulfoaluminato. A formação continuada de produtos no interior reduz a separação entre o grão anidro e a capa hidratada.
14 d: Já se formou uma quantidade sufuciente de C-S-H no interior para encher o espaço entre o grão e a capa. O gel C-S-H exterior tornou-se mais fibroso.
Anos: O material não hidratado reage através de um mecanismo lento, no estado sólido, formando-se gel C-S-H adicional, no interior. A fase Ferrítica parece permanecer sem reação zona branca junto de aluminato tricálcico praticamente inalterada desde o início. 
4) Quais são os tipos de cimento comercial existentes e o que significa suas siglas?
CP I -> Cimento Portland Comum
CP I-S -> Cimento Portland Comum com adição
CP II - E -> Cimento Portland Composto com escória de alto-forno
CP II - Z -> Cimento Portland Composto com Pozolana.
CP II - F -> Cimento Portland Composto com Fíler.
CP III -> Cimento Portland de alto-forno
CP IV -> Cimento Portland Pozolânico.
CP V - ARI -> Cimento Portland alta resistência inicial.
CP V - ARI RS -> Cimento Portland de alta resistência inicial resistente a sulfatos. 
5) Você deverá concretar uma viga de grande volume de concreto e que deverá ser descimbrada o mais breve possível. Por outro lado, devido ao seu volume e às condições ambientais da região da Obra, existe o risco de fissuras de origem térmica que devem ser evitadas. Você como Engenheiro Civil recém-formado pela UNIP-Universidade Paulista e responsável pela Obra, recomendaria que tipo de cimento para este concreto? Justifique sua resposta!! 
c) CP-V, com baixo calor de hidratação.
Por que é de alta resistência inicial e tem baixo calor de hidratação, já que o risco de fissuras pela desidratação do concreto é alto, e pela necessidade de ser descimbrada logo. Nestes casos se usam o famoso "BIDIM", uma manta sobreposta ao concreto que retêm a umidade e mantêm o concreto hidratado, evitando assim estas fissuras de origem térmica. Ela deve ser molhada diversas vezes ao dia.
6) A gipsita é basicamente composta por sulfato hidratado de cálcio. Apresenta geralmente coloração branca a incolor. É o sulfato mais comum na crosta terrestre, ocorrendo em evaporitos ou na forma de camadas interestratificada de folhelhos, calcário e argila, podendo também ser encontrado em meteoritos. A gipsita, também designada por pedra de gesso, ou sulfato de cálcio (de maneira resumida), é um minério de cálcio, cuja composição química corresponde a fórmula Ca(SO4) • 2H2O. Em que fase da fabricação do cimento Portland é adicionado gipsita e com qual finalidade? Qual a quantidade típica da adição de gipsita? 
No momento da moagem, tem função de aumentar o tempo de pega. Máximo 4%.
7) Quais as principais propriedades do gesso como material de construção? Dê exemplos.
É considerado um aglomerante simples, utilizado na fabricação de cimentos e por suas propriedades físico-químicas, o gesso é considerado isolante térmico e acústico natural. Podem ser utilizados como revestimentos de paredes e tetos, divisórios e elementos decorativos.
8) O gesso é um material que retarda a ação do fogo. Descreva, em suas palavras, a(s) razão(ões) que explica(m) essa propriedade.
O gesso retarda a ação do fogo, porque libera a água de sua composição, formando uma camada de vapor d’água, que retarda a ação das chamas. 
9) Considere a seguinte afirmação: “Como o gesso reage com a água não se pode considerá-lo um aglomerante aéreo”. Essa afirmação é correta ou incorreta? Justifique a sua resposta.
É incorreto, o gesso é aglomerante aéreo, é composto por sulfato de cálcio hemihidratado Ca SO4 ½ H2O, tendo água em sua composição. O gesso, se colocado imerso em água, não reage (processo de endurecimento), para isto, o gesso tem que estar em contato com o ar, caracterizando-se, assim, como um aglomerante aéreo. Além disso, após o endurecimento, o gesso não resiste à ação da água o que também o caracteriza como um aglomerante aéreo.
10) Descreva o processo de obtenção da cal. Para essa descrição transcreva as reações químicas que ocorrem em cada etapa.
É um aglomerante simples obtido da calcinação de rochas calcárias e composto predominantemente por hidróxido de cálcio. 
A fabricação da cal hidratada envolve, basicamente, duas etapas: a calcinação e a hidratação e as reações químicas que ocorrem nessa etapa são: 
- calcinação → Ca CO3 + calor → CaO + CO2 
CaCO3 ( carbonato de cálcio ) – CaO (óxido de cálcio → cal virgem ) 
- hidratação: é uma reação exotérmica que pode liberar grandes quantidades de calor e provocar acidentes. 
→ CaO + H2O → Ca(OH)2 + calor 
Ca(OH)2 ( hidróxido de cálcio → cal hidratada ) 
- carbonatação: é uma reação lenta que ocorre de fora para dentro e que resulta em um composto pouco resistente. 
→ Ca(OH)2 + CO2 → Ca CO3 + H2O 
Ca(OH)2 ( cal hidratada ) - CO2 ( do ar ) 
11) O que é cal vivaou cal virgem?
É o produto inicial resultante da queima das rochas calcarias.
12) Quais as principais propriedades da cal hidratada como material de construção que são de interesse para a construção? Dê exemplos.
Ele tem como principal característica ser um aglomerante, sendo usados na construção civil principalmente em preparos de argamassas, assentamentos e revestimentos.