Cimento Portland

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Aglomerantes 
CIMENTO PORTLAND 
 
 
História 
 1824 : 
 
 Patenteado o Cimento Portland 
 
 Pelo pedreiro John Aspdin 
 
 O material após endurecido tinha muita semelhança de 
cor e qualidade com uma pedra calcária chamada pedra 
da Ilha de Portland. 
 
Fornos verticais usados nos 
primórdios do cimento, no século 
XIX 
Fábrica de cimento Cuba, 
em Havana. Primeira 
fábrica de cimento 
Portland na América Latina 
Definição 
 Cimento Portland: 
 
 
Pó fino, que em contato com a água, tem a 
propriedade de unir firmemente, como uma cola, 
diversos tipos de materiais de construção. 
 
Produto obtido da pulverização em conjunto do 
clínquer mais a gipsita (≈ 5%). 
Definição 
 
 Clínquer: 
 
 Pode ser definido como 
cimento numa fase básica de 
fabrico, a partir do qual se 
fabrica o cimento Portland, 
habitualmente com a adição de 
sulfato de cálcio, calcário e/ou 
escória siderúrgica. 
 
 Produto resultante da 
calcinação até a fusão 
incipiente (≈1450°C) de uma 
mistura convenientemente 
preparada com calcário, argila 
e gipsita. 
 
 
Clínquer para cimento branco, 
recém extraído do forno. 
O que é 
calcinação? 
 
 É o processo onde oxida-se as 
substâncias presentes em uma 
dada amostra à forma de 
óxidos usando calor. 
 
 Faz-se isso no laboratório com 
uso de um forno elétrico 
chamado mufla, e na industria 
em fornos aquecidos por óleo, 
como na produção de cimento. 
Clínquer para cimento branco, 
recém extraído do forno. 
Composição química do cimento 
Compostos principais (95% a 96%): 
 Cal (CaO) 
 Sílica (SiO2) 
 Alumina (Al2O3) 
 Oxido de ferro (Fe2O3). 
 
Elementos menores: 
 Impurezas 
 Óxido de sódio 
 Óxido de potássio 
 Óxido de titânio 
 Principais componentes do cimento/Terminologia 
 
 CaO=C 
 SiO2=S 
 AlO3=A 
 Fe2O3=F 
 SO3 
 MgO 
 K2O e Na2O= álcalis do cimento 
 Principais componentes do cimento 
(composição potencial): 
 
cal + componentes argilosos 
 
 Os 4 compostos principais: 
 
 Silicato tricálcico – 3CaO.SiO2 – C3S 
 Silicato dicálcico – 2CaO.SiO2 – C2S 
 Aluminato tricálcico – 3CaO.Al2O3 – C3A 
 Ferroaluminato tetracálcico – 4CaO.Al2O3.Fe2O3 – C4AF 
 
Propriedades dos 
compostos 
 C3S 
 Responsável pela resistência em todas as idades, 
especialmente até o fim do primeiro mês de cura 
 É o conjunto de medidas que devem ser tomadas para evitar a evaporação 
da água de amassamento utilizada no concreto aplicado. 
 C2S 
 Adquire maior importância no processo de endurecimento em 
idades mais avançadas, sendo largamente responsável pelo 
ganho de resistência a um ano ou mais 
 C3A 
 Contribui para a resistência principalmente no primeiro dia. 
Reação controlada com a gipsita 
 C4AF 
 Não contribui para a resistência 
Propriedades C3S C2S C3A C4AF 
Resistência Boa Boa Fraca Fraca 
Intensidade de 
reação 
Média Lenta Rápida Rápida 
Calor 
desenvolvido 
Médio Pequeno Grande Pequeno 
Produção 
Propriedades físicas 
São consideradas sob 3 aspectos: 
 
 Condição natural (pó) 
 Mistura cimento + água (pasta) 
 Mistura pasta + agregado (argamassa) 
 
Finura 
Consistência normal da pasta 
 Início e fim de pega 
Massa específica 
Resistência aos esforços mecânicos 
Propriedades químicas 
Diretamente ligadas ao processo de endurecimento 
por hidratação 
 
 Estabilidade do volume 
 Calor de hidratação 
 Resistência aos agentes agressivos 
 Reações álcali-agregados 
Propriedades Físicas 
 
 Finura (ou Superfície específica): 
 
 Quanto mais fino for o cimento, mais rápido ele reagirá. 
 
 Para uma dada composição, a taxa de reatividade e, 
portanto, de desenvolvimento da resistência, pode ser 
aumentada através de uma moagem mais fina do cimento. 
 
 O valor da finura pode ser determinado pelo resíduo em 
peneira padrão com malha 200 (75 μm → 0.075 mm) e a 
malha 375 (45 μm → 0,045mm). 
 
 Considera-se que as partículas de cimento maiores que 
45 μm são difíceis de hidratar e aqueles maiores que 75 
μm nunca se hidratam completamente. 
Propriedades Físicas 
 Tempo de pega: 
 
 Tempo após a adição de água no qual a mistura de cimento 
pode ser trabalhada. 
 
 Pela norma: 1h < Pega < 10h (facultativo). 
 
Propriedades Físicas 
 
 Endurecimento: 
 
 Ocorre no fim da pega 
 
 Representa o ganho de resistência mecânica 
 
 É atribuído principalmente à hidratação do C3S e a partir dos 28 dias, ao 
C2S 
Propriedades Físicas 
 Massa específica: 
 
 A massa específica aparente do cimento portland é usualmente 
considerada 1,5 Kg/dm3 
 
 A densidade absoluta é de 3,15 Kg/dm3, podendo variar ligeiramente 
em valores inferiores. 
 
 A densidade é um valor variável com o tempo, aumentando à medida 
que progride o processo de hidratação. 
 
Propriedades Físicas 
 Resistência: 
 
 A resistência mecânica dos cimentos é determinada a partir da ruptura 
de corpos-de-prova de argamassa, cuja consistência é padronizada pela 
NBR 7215 (MB1) 
 
 É o índice mais importante do cimento, que vai definir sua qualidade 
para aplicação como material de construção 
 
Tipos de Cimento 
 Cimento Portland Comum – CP I: 
 Cimento mais comumente utilizado, é composto por pelo menos 95% de 
clinker de cimento portland. 
 
 Cimento Portland Composto – CP II: 
 Cimento Portland composto com pozolana – CP II Z 
 Cimento Portland composto com escória – CP II E 
 Cimento Portland composto com fíler – CP II F 
 
 Cimento Portland de Alto Forno – CP III: 
 Cimento obtido a partir da moagem do clínquer e escória granular de 
alto forno, tendo sua aplicação importante em meios sulfatados. 
 
 Cimento Portland Pozolânico – CP IV: 
 Emprega de 15% a 50% de material pozolânico 
 Possui maiores resistências em idades superiores a 90 dias 
 
 
 
Tipos de Cimento 
 
 Cimento Portland de Alta Resistência Inicial – CP V ARI: 
 Consegue-se uma maior resistência inicial com maior teor 
de C3S (entre 55% e 70%) e com uma maior finura. 
 
 Cimento Resistente a Sulfatos – RS: 
 Cimento com baixo teor de C3A (< 8%). 
 
 Cimento Portland Branco: 
 Coloração obtida com a diminuição dos compostos do ferro. 
(C4AF ≈ 1%) 
 
Ensaios físicos 
FINURA (NBR 11579/91) 
 
Objetivo: determinar o índice de finura do cimento 
 
Importância: 
 
 Influi na rapidez de hidratação e, consequentemente, sobre 
o desenvolvimento de calor, retração e aumento da 
resistência com a idade. 
Ensaios físicos 
FINURA (NBR 11579/91) 
 
Importância: 
 
 Com o aumento da finura: 
 
 Melhora a resistência 
 Aumenta a impermeabilidade, trabalhabilidade e a coesão dos 
concretos 
 Maior liberação de calor 
 Maior retração, o que implica maior sensibilidade ao fissuramento e 
o armazenamento longo no depósito e na obra. 
Ensaios físicos 
FINURA (NBR 11579/91) 
 
Determinação: ensaio de peneiramento 
 
APARELHAGEM 
 
 Balança 
 Peneira de malha de 0,075mm de abertura, com fundo e tampa. 
(Peneira nº200) 
 Pincel 
 Fundo de peneira e tampa 
Ensaios físicos 
FINURA (NBR 11579/91) 
 
PROCEDIMENTO 
 
 A peneira deve estar seca, limpa e encaixada no fundo; 
 
 Colocar (50 ±0,05) g de cimento, transferindo para peneira, que deve 
estar limpa e seca, e munida de fundo. E começa o peneiramento; 
 
 Decorrido 3 a 5 minutos, retiraro fundo e dar golpes para desprender 
as partículas aderidas a tela e a parede; 
 
 Continuar o peneiramento por mais 10 minutos; 
 
 Repetir o processo para retirar o material aderido à tela e à parede; 
 
 Feito isto, pesar a quantidade de material retida na peneira. 
 
Ensaios físicos 
FINURA (NBR 11579/91) 
 
RESULTADOS 
 
O cálculo do índice de finura do cimento, é dado pela 
expressão: 
 
F = (R/P) .100 
 
Onde: 
 
F = índice de finura do cimento, em porcetangem; 
R = Material retido na peneira 75m, em g. 
P = massa inicial da amostra, em g. 
 
Ensaios físicos 
FINURA (NBR 11579/91) 
 CONCLUSÕES 
 
Características de acordo com os padrões da NBR 11579/91 
que admite a máxima porcentagem para a finura do cimento 
de acordo com a classe. 
Ensaios físicos 
CONSISTÊNCIA NORMAL DA PASTA (NBR 11580/91) 
 
Objetivo: determinar a quantidade de água necessária para se 
obter uma pasta plástica usada para a determinação do início e 
fim de pega. 
 
A pasta de cimento, com índice de consistência normal, constitui 
uma mistura padronizada de cimento e água sendo utilizada para 
verificação de duas importantes características do cimento 
Portland, tempo de pega e instabilidade de volume. 
Ensaios físicos 
CONSISTÊNCIA NORMAL DA PASTA (NBR 11580/91) 
 
Importância: 
 
Como a quantidade de água influi na pega do cimento deve-se 
determinar qual a quantidade de água de modo que a variação 
nos tempos de pega não seja função deste parâmetro, e sim 
somente da quantidade do cimento. 
Ensaios físicos 
CONSISTÊNCIA NORMAL DA PASTA (NBR 11580/91) 
 
APARELHAGEM 
 
•Balança; 
•Misturador mecânico; 
•Cronômetro; 
•Espátula; 
•Forma em forma de 
tronco de cone 
•Bacia; 
•Aparelho de Vicat, 
acompanhado da sonda 
Tetmajer; 
•Placa de vidro. 
Ensaios físicos 
AMOSTRA 
 
500g de cimento e a quantidade de água por tentativas 
 
PROCEDIMENTO 
 
1) ZERAR O APARELHO 
 
2) MISTURA MECÂNICA 
 
Introduzir, no recipiente do misturador mecânico a água e o 
cimento; 
Acionar o cronômetro e aguardar 30s; 
Ligar o misturador na velocidade baixa durante 30s (nº1); 
Deixar a mistura em repouso durante 120 segundos; 
Ligar o misturador na velocidade alta (nº2) durante 60s; 
3) ENCHER O MOLDE 
 
4) MEDIDA DA CONSISTÊNCIA 
 
 Coloca-se o molde na base do aparelho de Vicat fazendo com 
que a sonda de Tetmajer fique no centro do molde; 
 
 Ponha a sonda com o parafuso de fixação da haste; 
 
 Solte o parafuso de fixação da sonda de maneira que ele penetre 
na pasta por ação do seu peso próprio; 
 
 Após 30s faz-se a leitura. 
 
 Descer a sonda de Tetmajer sobre a pasta sem choque sem 
velocidade inicial e deixar que penetre durante 30s na amostra 
fazendo então a leitura da consistência; 
 
 Repetir todas as operações até se obter o valor desejado. 
Resultados 
 A consistência é denominada normal, quando a sonda de Tetmajer 
estacionar, sem choque e sem velocidade inicial, a (6  1) mm do 
fundo do recipiente. 
 
 Faz-se tentativas variando a quantidade de água até conseguir o 
objetivo desejado. 
 
 A água da pasta de consistência normal é calculada segundo a 
equação abaixo, sendo expressa em porcentagem de massa relativa 
ao cimento. 
 
Consistência Normal = Ma/Mc x 100% 
 
Onde: 
 
Ma = massa de água; 
Mc = massa de cimento. 
INÍCIO DE PEGA (NBR 11581/91) 
 
Objetivo: 
 
 Verificar o tempo decorrido desde a adição da água ao 
cimento até o início das reações químicas com os 
compostos do cimento 
Importância: 
 Conhecer o tempo que se tem para preparar, transportar, 
aplicar e adensar as argamassas e concretos. 
 
 Controle de qualidade do cimento verificando se o teor de 
gesso está de acordo com o estabelecido, pois é esse 
componente que controla a pega e se o concreto está no 
seu estado plástico pode ser lançado. 
Importância 
 A duração da pega varia na ordem inversa da 
finura. 
 
 Os cimentos muito finos dão início de pega mais 
rápido e fim de pega mais lento. 
APARELHAGEM 
 
 São os mesmos do método para determinação da 
consistência normal, exceto que se utiliza a agulha de 
Vicat ao invés da sonda de Tetmajer. 
 
AMOSTRA 
 
 500 g de cimento 
 
 Água necessária para obtenção de uma pasta de 
consistência normal, obtida no ensaio para 
determinação da consistência normal. 
PROCEDIMENTO 
 
 Zerar o aparelho 
 
 Penetração com a agulha de Vicat 
 
 Define-se como início de pega quando a agulha 
estacionar a 1mm do fundo do molde, anota esse tempo 
(t2). 
RESULTADOS 
 
O início de pega é dado pela relação: 
 
IP = t2 – t1 
 
Onde: 
 
t1 é o momento em que a água foi adicionada no 
cimento. 
 
t2 é o tempo para a agulha estacionar a 1mm do 
fundo do molde 
FIM DE PEGA (NBR 11581/91) 
Objetivo: 
 
 Medir o tempo decorrido entre a mistura da água e a 
passagem do estado plástico para o estado sólido, 
quando a massa deixa de ser deformável. 
Importância: 
 O fim de pega mostra o tempo que se 
pode transitar sobre a pasta de cimento 
bem como o prazo mínimo para iniciar a 
sua cura. 
PROCEDIMENTO 
 
 Após a constatação do início de pega, fazer 
leituras a intervalos regulares de 10 min. 
 
 A 1ª leitura dentre 3 leituras sucessivas e iguais, 
superiores a 38mm constitui a indicação do fim 
de pega (t2f). 
 
RESULTADOS 
 
 O fim de pega é dado pela relação: 
 
FP = t2f – t1 
Vamos para o laboratório?