Intro e cimento

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CONCRETO
Componentes
Fase contínua
Pasta de cimento 
endurecida
Fase descontínua
Agregados
Zona de transição
Interface entre a 
pasta e o agregado
AGLOMERANTES
Componente cuja principal característica é 
endurecer quando misturado à água, 
aglutinando as partículas com coesão e 
capacidade de ser moldado (trabalhado)
Apresentam-se sob a forma pulverulenta e, 
quando misturados à água, formam pasta 
capaz de endurecer por simples secagem ou 
conseqüência de reações químicas, aderindo às 
superfícies com as quais foram postos em 
contato.
AGLOMERANTES
Classificação
Quimicamente inertes - barro cru
Quimicamente ativos:
„ Aéreos - Após o endurecimento NÃO
resistem satisfatoriamente quando 
submetidos à ação da água (gesso, cal 
aérea)
„ Hidráulicos - Resistem satisfatoriamente à 
água após endurecimento (cimento, cal 
hidráulica)
AGLOMERANTES
Requisitos importantes
Resistência mecânica - Capacidade de resistir 
a esforços de compressão, tração, cisalhamento. 
Importante também conhecer o comportamento 
deste ganho de resistência.
Durabilidade - Capacidade de manter as suas 
propriedades durante o uso. A degradação pode 
ser oriunda de agentes externos (águas ácidas, 
sulfatadas) ou internos (compostos no próprio 
aglomerante ou presentes na mistura na qual o 
mesmo está contido).
AGLOMERANTES
Propriedades fundamentais
Solubilidade - Determina a capacidade de 
dissolução em íons (ânions e cátions), efetuada 
em meio aquoso, influenciada pelo tamanho das 
partículas, reatividade, temperatura etc.
Reatividade - Facilidade do material de interagir 
quimicamente, tendo influência significativa na 
cinética das reações.
Área específica - Corresponde à superfície 
efetiva de contato do sólido com o meio externo, 
sendo relacionada com a finura. 
CIMENTO
Aglomerante hidráulico largamente utilizado 
para a composição de peças estruturais em 
concreto e revestimento devido à sua 
excelente capacidade resistente.
Tipos: Cimento comum, Portland (comum, 
composto, de alta resistência, de moderada 
resistência a sulfatos, de alta resistência a 
sulfatos etc.)
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CIMENTO PORTLAND
Compostos básicos
MATÉRIA PRIMA
Pedra calcária 
„ CaCO3
Argila
„ SiO2
„ Al2O3
„ Fe2O3
CLÍNQUER
C3S - 3 CaO . SiO2
C2S - 2 CaO . SiO2
C3A - 3 CaO . Al2O3
C4AF - 4 CaO . Al2O3 . 
Fe2O3
~1.500ºC
CIMENTO PORTLAND
Processo de fabricação
Extração e preparo da matéria prima
Dosagem da mistura
Clinquerização (fornos rotativos)
Adições finais (gesso), moagem, ensilagem
CIMENTO PORTLAND
Processo de fabricação
1. Extração da
matéria prima
2. Britagem
3. Moagem da 
mistura crua
4. Homog. da
mistura crua
5. Calcinação
do clínquer
6. Moagem do 
clínquer com 
gesso
CIMENTO PORTLAND
Compostos do clínquer
C3S - 3 CaO . SiO2 (silicato tricálcico)
„ Principal responsável pelas propriedades 
hidráulicas, tendo reação rápida com a água
C2S - 2 CaO . SiO2 (silicato dicálcico)
„ Reage lentamente com a água, apresentando 
pouca resistência mecânica inicial que tende a 
aumentar significativamente com o decorrer da 
hidratação.
CIMENTO PORTLAND
Compostos do clínquer
C3A - 3 CaO . Al2O3 (aluminato tricálcico)
„ Reage instantaneamente com a água (elevada 
liberação de calor de hidratação), sendo, por 
isso, necessária adição de sulfato (gesso) para 
geração de produtos insolúveis na água.
C4AF - 4 CaO . Al2O3 . Fe2O3 (ferro aluminato
tetracálcico)
„ Apresenta pega muito rápida.
Outros - óxido de cálcio livre (CaO), periclásio 
(MgO), álcalis (Na2O, K2O), outros compostos
CIMENTO PORTLAND
Compostos do clínquer - distribuição
75%
8%
8%
9%
silicatos combinados C3A C4AF Outros
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CIMENTO PORTLAND
Reações de hidratação
Silicatos de cálcio (C3S, C2S)
„ 2 C3S + 6 H2O → C-S-H + 3 Ca(OH)2
„ 2 C2S + 4 H2O → C-S-H + Ca(OH)2
Principal componente formado:
„ C-S-H - 3 CaO . 2 SiO2 . 3 H2O 
silicato cálcico hidratado - gel de tobermorita 
CIMENTO PORTLAND
Reações de hidratação
Aluminatos de cálcio (C3A, C4AF)
„ Devido à adição do sulfato para regulação da 
pega, os aluminatos são analisados já 
combinados com este componente: 
„ C3A + CaSO4 . 2H2O → etringita
(C3A.3CS.32H) → C3A CS H + C4AH
„ C4AF → C3(A,F).3CS.32H → C3(A,F) CS H + 
C4(A,F) H
→ reação imediata → reação lenta
CIMENTO PORTLAND
Especificações normativas
DENOMINAÇÃO SIGLA NORMA
Portland comum CPI/CPI-S NBR5732
Portland composto
CPII-Z
CPII-E
CPII-F
NBR1157
Portland de alto forno CPIII NBR5735
Portland Pozolânico CPIV NBR5736
Portland de alta
Resistência Inicial CPV-ARI NBR5733
Portland Resistente a
Sulfato CP – RS NBR5737
CIMENTO PORTLAND
Especificações normativas
TIPOS DE
CIMENTO
CLÍNQUER +
SULFATO
ESCÓRIA DE
ALTO-FORNO
MATERIAL
POZOLÂNICO
MATERIAL
CARBONÁTICO
CPI 100 0
CPI-S 99-95 1-5
CPII-E 94-56 6-34 0-10
CPII-Z 97-76 6-14 0-10
CPII-F 94-90 6-10
CPIII
Alto forno 65-25 35-70 0-5
CPIV
Pozolânico 85-45 15-50 0-5
CPV – ARI 100-95 0-5
CIMENTO PORTLAND
Propriedades
Finura
„ Corresponde à área específica de contato dos 
grãos de cimento com a água da mistura, tanto 
maior quanto mais eficiente for a moagem do 
clínquer com gesso
„ Influência no comportamento do cimento:
Š Velocidade de endurecimento
Š Potencialidade - reatividade
„ Determinação:
Š Finura: peneiramento (nº 200 e nº 325)
Š Área específica: Permeabilímetro de Blaine
CIMENTO PORTLAND
Propriedades
Pega
„ Termo usado para descrever a solidificação da 
pasta plástica de cimento
Š Início de pega: Marca o ponto no tempo em que 
a pasta torna-se não trabalhável
Š Fim de pega: Tempo necessário para a pasta se 
torne totalmente rígida
„ Importância:
ŠDetermina o período de tempo que o concreto 
pode ser trabalhado após o seu lançamento.
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CIMENTO PORTLAND
Propriedades
Pega
„ Determinação: Aparelho de Vicat
Š Início de pega: Agulha penetra 39mm na pasta
Š Fim de pega: Agulha faz uma impressão na 
superfície da pasta, sem penetrar
„ Enrijecimento:
Š Perda de consistência da pasta plástica do 
cimento - está relacionada com a perda de 
abatimento do concreto.
CIMENTO PORTLAND
Propriedades
Expansibilidade - sanidade - estabilidade 
volumétrica
„ Retrata a variação de volume do cimento após a 
pega, por conta de hidratação lenta ou reação 
expansiva com algum composto presente no 
cimento endurecido
Š CaO, MgO, gesso - sulfato de cálcio (formação 
de etringita atrasada)
„ Determinação:
Š Agulha de Le Chatelier
Š Ensaios em auto clave.
CIMENTO PORTLAND
Propriedades
Endurecimento - resistência mecânica
„ Processo de preenchimento progressivo dos 
espaços vazios da pasta com os produtos, com 
redução na porosidade e permeabilidade
„ Importância:
Š Determina a capacidade resistente do material aos 
diversos tipos de esforços (compressão, tração, 
cisalhamento).
„ Determinação:
Š Resistência à compressão e tração na compressão 
diametral - cp cilíndrico
Š Tração na flexão - cp prismático
CIMENTO PORTLAND
Propriedades
Calor de hidratação
„ Representa o calor gerado pela reação 
exotérmica de hidratação do cimento
„ Importância:
Š Execução de peças com grande volume de 
concreto (concreto massa) - barragens, blocos 
de fundação
Š Regiões com baixa temperatura ambiente
„ Determinação:
Š Calorímetro (difícil avaliação precisa - encontrado 
apenas em grandes laboratórios) 
CIMENTO PORTLAND
Água presente na pasta endurecida
Água capilar - água presente nos poros de 
grande dimensão (> 50Å), livre das forças de 
atração exercidas pela superfície sólida (água livre 
ou retida por tensão capilar)
Água adsorvida - refere-se àquela água próxima 
da superfície do sólido, sob influência das suas 
forças de atração
CIMENTO PORTLAND
Água presente na pasta endurecida
Água intramolecular(água de gel) - camada 
molecular de água presente ente as camadas de C-S-
H, sendo perdida somente por secagem com umidade 
inferior a 11% (retração autógena)
Água quimicamente combinada - é a água 
integrante da estrutura dos produtos hidratados do 
cimento (C-S-H, Ca(OH)2, sulfoaluminatos de cálcio 
hidratados)
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CIMENTO PORTLAND
Vazios presentes na pasta endurecida
Espaço intramolecular do C-S-H - vazio 
existente entre as camadas de C-S-H, não tendo 
influência quanto à resistência e permeablidade
Vazios capilares - espaço não preenchido pelos 
componentes sólidos da pasta (cimento anidro + água 
= produtos de hidratação + vazios) - porosidade
„ macroporos (>50nm) - ↓ resistência e permeabilidade
„ microporos (<50nm) - retração por secagem e fluência
Ar incorporado - vazios obtidos por meio de 
aditivos (50 a 200µm), a fim de incrementar a 
trabalhabilidade, ou durante a operação de mistura (até 
3mm) - ↓ resistência e permeabilidade
CIMENTO PORTLAND
Especificação
Limites
Ensaios und
CP V RS CP II F 32 CP II Z 32 RS CP IV 32 RS
Adição de material carbonático % 0 - 5 6 -10 0- 10 0- 5
Adição de pozolana % 6 -14 15-50
Res. na peneira Nº 200 % < 6 < 12 < 12 < 8
Finura
Área especifica m2/kg >300 >260 >260
Tempo de início de pega h >1 >1 >1 >1
Tempo de fim de pega h <10 <10 <10 <10
Resíduo insolúvel % <1 <2,5 <16
1 dia MPa 14
3 dias MPa 24 10 10 10
7 dias MPa 34 20 20 20
Resistência à
compressão
28 dias MPa 32 32 32
Cimentos comercializados na RMR