03 - CIMENTO PORTLAND

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27/6/2011
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ALGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND
 A arquitetura monumental do Egito Antigo já usava 
uma liga constituída por uma mistura de gesso 
calcinado que, de certa forma, é a origem do 
cimento;
 As grandes obras gregas ou romanas, como o Panteão 
e o Coliseu, foram construídas com o uso de certas 
terras de origem vulcânicas, com propriedades de 
endurecimento sob a ação da água;
 A Idade Média trouxe um declínio geral na qualidade e uso 
do cimento e só no século XVIII registra-se um avanço da 
tecnologia dos cimentos;
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• 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;
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 O nome Portland é usado até hoje para designar um 
cimento obtido pela mistura apropriada de materiais 
calcários e argilosos, ou outros materiais contendo 
sílica, alumina ou óxidos de ferro, aquecendo tudo a 
uma temperatura necessária para a clinquerização e 
moendo-se o clínquer resultante;
 A primeira fábrica de cimento no Brasil iniciou suas 
atividades em 1926.
 O cimento Portland é um aglomerante hidráulico 
produzido pela moagem do clínquer, que consiste 
essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos, 
usualmente com uma ou mais formas de sulfato de 
cálcio como um produto de adição;
 Os clínqueres são nódulos de 5 a 35 mm de diâmetro 
de um material sintetizado, produzido quando uma 
mistura de matérias-primas de composição pré-
determinada é aquecida a altas temperaturas;
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 Sendo os silicatos de cálcio os principais constituintes do 
cimento Portland, as matérias-primas devem suprir cálcio 
e sílica em proporções adequadas; 
 Os materiais de carbonato de cálcio, que ocorrem 
naturalmente como pedra calcária, giz, mármore e 
conchas do mar são as fontes industriais comuns de 
cálcio, tendo argila e dolomita com principais impurezas; 
 Argilas e xistos argilosos são as fontes preferidas de sílica 
na produção de silicatos de cálcio;
 Resumindo:
O cimento Portland é, basicamente, uma mistura de 
rocha calcária e argila, perfeitamente combinadas, 
finamente moídas e calcinadas a altas temperaturas. 
 Cabe observar:
Apesar da argila ser uma das matérias-primas, traços 
de argila na rocha calcária são considerados 
impurezas.
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 Para facilitar a formação dos compostos desejados 
no clínquer é necessário que a mistura de matérias-
primas esteja bem homogeneizada antes do 
tratamento térmico;
 Isto explica porque os materiais extraídos têm que ser 
submetidos a uma série de operações de britagem, 
moagem e mistura.
 A partir da análise química das pilhas de materiais 
estocados, as proporções individuais são 
determinadas pela composição desejada no produto 
final;
 As matérias-primas proporcionadas geralmente são 
moídas em moinhos de bolas até se obter uma 
farinha com partículas menores que 75mm;
 Usualmente, é acrescentada ao clínquer uma porção 
de cerca de 5% de gipsita ou de sulfato de cálcio 
moído, para fins de controle das reações iniciais de 
pega e endurecimento.
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 Além da composição química, a finura do cimento 
também influencia sua reação com a água;
 Geralmente, quanto mais fino 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; 
 Porém, o custo da moagem e o calor liberado na 
hidratação estabelecem alguns limites para a finura.
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 Para fins de controle da qualidade na indústria do cimento, a 
finura é facilmente determinada como resíduo em duas 
peneiras padrão: 
a de malha # 200 (0,075 mm) e a de malha # 375 (0,05 mm); 
 Este controle é feito porque considera-se que partículas de 
cimento maiores que 0,045 mm são difíceis de hidratar e 
aquelas maiores que 0,075 mm nunca se hidratam 
completamente;
 Uma vez que a determinação da distribuição granulométrica 
por sedimentação é trabalhosa e requer equipamentos caros, 
é prática comum na indústria obter-se uma medida relativa da 
distribuição granulométrica através do ensaio de finura Blaine. 
Ele mede a área específica do cimento..
Composto Proporção (%)
CaO (Óxido de Cálcio) 60,43
SiO2 (Silica) 18,04
Al2O3 (Alumina) 4,28
Fe2O3 (Óxido de Ferro) 2,50
MgO (Magnésia) 5,02
SO3 (Anidrido Sulfúrico) 2,86
Álcalis (equivalente alcalino) 0,61
Perda ao fogo 5,21
Cal livre 1,59
Resíduo insolúvel 1,14
Composição química média do cimento CP II F. 
Fonte:www.cimentositambe.com.br
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CaO (óxido de cálcio):
 É o componente essencial do cimento Portland;
 Provém quase que totalmente da decomposição do 
carbonato de cálcio;
 A cal combinada melhora as características mecânicas do 
cimento Portland com o aumento de seu teor;
 Já a cal livre tem seus teores limitados no cimento, pois 
seu aumento prejudica a estabilidade de volume das 
argamassas e concretos (expansão).
SiO2 (sílica):
 Aparece combinada com outros componentes e provém 
quase que totalmente das argilas usadas como matéria-
prima;
 Sua combinação com a cal produz os componentes mais 
importantes do cimento Portland.
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Al2O3 (alumina):
 Provém da argila; 
 A alumina em combinação com a cal forma um composto 
que acelera a pega do cimento e reduz a resistência aos 
sulfatos;
 Por este motivo deve ser controlado seu teor. Age como 
fundente, facilitando o desenvolvimento das reações da 
fabricação do cimento à temperaturas convenientes.
Fe2O3 (óxido de ferro): 
 Este óxido provém da argila e quando está presente em 
porcentagens não muito elevadas age como fundente.
SO3 (anidrido sulfúrico)
 É originário principalmente do sulfato de cálcio que é acrescentado 
ao cimento para regular a pega.
MgO (magnésia):
 Provém do carbonato de magnésio, presente no calcário sobre a 
forma de dolomita ou em pequenas quantidades na argila. 
 Em grandes quantidades é expansivo e dá cor verde acinzentada ao 
cimento.
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Álcalis: 
 São o sódio (Na2O) e o potássio (K2O), que agem como 
fundentes e aceleradores de pega;
 Geralmente é apresentado sob a forma de equivalente 
alcalino, que é uma composição entre os dois tipos de álcalis. 
Seu teor é limitado pois, em presença de agregados reativos, 
poderá contribuir para o desenvolvimento de reação álcali-
agregado.
Resíduo insolúvel: 
 São resíduos que não são solúveis no ácido clorídrico;
 Fornecem informações sobre a eficiência da calcinação e 
indicam a quantidade de componentes não hidráulicos no 
cimento.
Perda ao fogo: 
 São as perdas de gás carbônico e água que se verificam 
em porcentagem do peso do cimento, elevado a altas 
temperaturas (aproximadamente 1000o C); 
 Determina o grau de adulteração do cimento, pois a 
exposição do cimento ao ar úmido provoca absorção de 
água e gás carbônico, o que altera as propriedades do 
cimento.
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 São cinco os tipos principais de cimento Portland, embora 
algunsnão sejam fabricados nem encontrados facilmente 
no mercado brasileiro;
 O cimento Portland é sempre designado pela sigla CP, 
seguida do tipo (I, II, III, IV ou V), alguma sigla que 
represente a adição presente e a classe de resistência 
(resistência à compressão mínima aos 28 dias de idade);
 Cimento Portland Comum (CP I);
 Cimento Portland Composto (CP II);
Cimento Portland Composto com Escória (CP II E );
Cimento Portland Composto com Pozolana (CP II Z );
Cimento Portland Composto com Filler (CP II F );
 Cimento Portland de Alto-forno (CP III):
 Cimento Portland Pozolânico (CP IV);
 Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP V ARI):
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 O cimento Portland Comum é um tipo de cimento 
mais puro, ou seja, que possui menos adições;
 Possui uma porcentagem maior de clínquer (que é o 
cimento em si); 
 O CP I (com 100% de clínquer + sulfato de cálcio) não 
é mais encontrado no mercado, pois não há mais 
fabricação deste produto nas cimenteiras (alto custo);
 Pela norma que rege este tipo de cimento (a NBR 5732) 
existiriam dois tipos de CP Comum: o CP I e o CP I S, este 
último sendo um cimento Portland comum com adição de 
filler calcário ou carbonático (CaCO3) nas porcentagens 
de 1% a 5%;
 Dentro de cada tipo, são previstas três classes: 25, 32 e 40 
(com resistência à compressão média aos 28 dias de 25, 
32 e 40 MPa, respectivamente);
 Entretanto, o único tipo ainda encontrado é o CP I S 32, e 
ainda assim, somente à granel e sob encomenda (indústrias de 
pré-moldados ou grandes obras).
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 O cimento Portland Composto, como o próprio nome 
diz, possui adições específicas, as quais são 
responsáveis por sua denominação. É o tipo mais 
usado na construção civil, pelos chamados 
“consumidores formigas”;
 Pela NBR 11578 existem três tipos de CP II:
CP II E – Cimento Portland Composto com Escória;
CP II Z – Cimento Portland Composto com Pozolana;
CP II F – Cimento Portland Composto com Filler.
 Ao clínquer (com teor de 56 a 94%) são 
acrescentados escória de alto forno (resíduo 
siderúrgico), de 6 a 34% e filler calcário (de 0 a 10%);
 A Votoran®, por exemplo, produz os tipos CP II E 32 
(ensacado) e o CP II E 40 (à granel).
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 Ao clínquer (com teor de 76 a 94%) são acrescentados 
pozolana, de 6 a 14% e filler calcário (de 0 a 10%);
 A pozolana consiste numa forma de sílica cristalina e 
pode ser encontrada na forma de cinza volante (resíduos 
de termoelétricas, também conhecido com fly-ash ou 
argila silicosa queimada;
 A Itambé® produz o tipo CP II Z 32 (ensacado e à granel) e 
a Votoran® produz um tipo especial, o CP II Z 32 RS, que 
possui maior resistência aos sulfatos (à granel).
 Ao clínquer (com teor de 90 a 94%) é acrescentado 
filler calcário, de 6 a 10%; 
 É encontrado facilmente ensacado.
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 O Cimento Portland de Alto-forno é um cimento com 
adição de 35 a 70% de escória de alto-forno e de 0 a 
5% de filler ao clínquer (de 65 a 25%);
 É uma espécie de CP II E modificado; 
 A diferença é que a quantidade de adição é maior;
 A Votoran® disponibiliza no mercado o CP III 40 e o 
CP III 40 RS, porém somente à granel;
 Seu uso mais comum é em obras que requerem 
elevado desempenho quanto à durabilidade, como 
concretos aplicados em ambiente marinho (devido ao 
ataque por sulfatos e cloretos).
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 Também é uma espécie de CP II Z modificado. Possui de 15 a 
40% de pozolana e de 0 a 5% de filler adicionados à 55 a 85% 
de clínquer;
 São disponíveis os tipos CP IV 32 e CP IV 32 RS, este último 
somente à granel;
 Usados para concretos aplicados em ambiente marinho 
(ataque por sulfatos, cloretos), quando da utilização de 
agregados reativos (reação álcali agregado), concreto massa 
(baixo calor de hidratação), barragens , grandes fundações e 
obras de saneamento (tubos, galerias e estações de 
tratamento de águas e efluentes).
 É um cimento com 0 a 5% de filler em 95 a 100% de clínquer;
 Sua principal diferença é a maior resistência nas primeiras 
idades, como o próprio nome diz, a alta resistência é apenas 
inicial;
 Aos 28 dias, a resistência quase se iguala a outros de mesma 
classe;
 Este diferencial se dá em virtude da finura deste tipo de 
cimento;
 O CP V ARI é um cimento bastante fino, o que faz com que as 
reações sejam aceleradas nas primeiras idades;
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 Esta modificação na finura se nota pelos ensaios nas 
peneiras #200 e #325, mas principalmente pela finura 
Blaine ou área específica;
 Enquanto um CP II F, por exemplo, possui uma finura 
#200 de 2,49 %, #325 de 12,59 % e Blaine de 3180 cm2/g, 
um CP V ARI RS possui finura #200 de 0,20 %, #325 de 
1,81 % e Blaine de 4487 cm2/g;
 A principal utilização deste tipo de cimento é em fábricas 
de pré-moldados, que necessitam de desforma rápida e 
elevada resistência nas primeiras horas.