Cimento Portland

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Cimento Portland 
É um aglomerante hidráulico, resultante da 
moagem do clinquer, obtido pelo cozimento até a 
fusão parcial, de mistura de calcário e argila 
Após o cozimento é feita a adição de sulfato de 
cálcio (gesso), em proporção adequada para 
regularizar a pega, e em seguida é feita moagem. 
convenientemente dosada e homogeneizada, de 
tal forma que, após o cozimento não resulte cal 
livre em proporções prejudiciais 
CaCO3 
SiO2 Al2O3 Fe2O3 
Na2O K2O 
 
Obtenção do Cimento Portland 
Obtenção do Clínquer 
Calcário 
+ 
Argila’ 
calcinação a 
1400oC 
 fusão parcial 
Clínquer 
(silicatos, 
aluminatos, 
ferroaluminatos, cal 
livre, compostos 
alcalinos) 
Clínquer 
+ 
Sulfato de cálcio 
Moagem 
em moinho 
de bolas 
Cimento 
Portland 
H H2O 
CS H2 CaSO4.2H2O S SO3 
C3S2H3 3CaO.2SiO2.3H2O M MgO 
C4AF 4CaO. Al2O. Fe2O3 F Fe2O3 
C3A 3CaO. Al2O3 A Al2O3 
C2S 2CaO. SiO2 S SiO2 
C3S 3CaO. SiO2 C CaO 
Compostos Óxidos 
Composição química do cimento portland 
Composição Mineralógica 
má formação de cristais 
facilita a moagem 
temperatura de resfriamento 
fusão 
MgO estabilidade de volume 
C3A ataque de sulfatos 
menor tamanho dos cristais 
melhora a durabilidade 
Resfriamento rápido 
Clinquer: 96% 
 silicato tricálcico: 20 a 70% 
 silicato bicálcico: 10 a 50 % 
 aluminato tricálcico: 5 a 20 % 
 ferro-aluminato tretracálcico: 5 a 15% 
 - cal livre: 0 a 2% 
 Impurezas - magnésia: 0 a 7 % 
 - álcalis: 0 a 2 % 
 - outros óxidos (TiO2, P2O5, Mn2O3): 0 a 3 % 
Sulfato de Cálcio: 4% 
% C3S = 4,071. %C - 7,600.%S - 6,716.%A - 1,430.%F - 2,850.%S 
% C2S = 2,867.%S - 0,7544.% C3S 
% C3A = 2,650.% A - 1,692.% F 
% C4AF = 3,042.%F 
% CaSO4 = 1,7. % S 
Previsão dos compostos do cimento (Bogue, 1955) 
Hidratação do Cimento 
Reação química com a água 
Reação exotérmica 
Ocorre da superfície externa para a parte interna 
aluminatos 
enrijecimento (perda de consistência 
plástica) e a pega (solidificação) 
silicatos 
endurecimento (velocidade de 
desenvolvimento da resistência). 
Retração autógena 
1. Aluminato tricálcico 
C3A + 
Gipsita 
3CaSO4.2H2O + 26 H2O 
Etringita 
3CaO.Al2O3.3CaSO4.32.H2O + calor 
a) 
 Calor total = 207 cal/g (30% + 70 %) 
 Desenvolve pequena resistência inicial 
 Libera grande quantidade de calor 
 Não libera cal 
 É muito sensível à ação agressiva de sulfatos 
100 191 173 464 
b) C3A + 6 H2O 3CaO.Al2O3.6H2O + calor 
100 40 140 
2. Ferro-aluminato tetracálcico 
C4AF + 2Ca(OH)2 + 10H2O 3CaO.Al2O3.6H2O + 3CaO.Fe2O3.6H2O + 
+ 100 cal/g 100 30 37 78 89 
 Inicia a hidratação em alguns minutos após o amassamento 
 Desenvolve pequena resistência incial 
 Tem pega e endurecimento semelhantes ao C3S 
 Libera pouco calor de hidratação 
 Boa resistência resistência ao ataque de águas agressivas 
 Tem cor escura 
 
 
2(3Cao.SiO2) + 6H2O 3CaO. 2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 + 120 cal/g 
3. Silicato tricálcico 
É o composto do cimento mais rico em cal e mais o instável 
dos silicatos 
100 24 75 
C-S-H 
 Incia a reação em poucas horas 
 Tem pega lenta e endurecimento rápido 
 Desenvolve elevadas resistências inciais 
 Libera grande quantidade de calor de hidratação 
 Libera grande quantidade de cal 
 49 
2 (2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2. 3H2O + 3Ca(OH)2 + 62 cal/g 
4. Silicato Bicálcico 
100 21 100 21 
 Inicia a reação de hidratação lentamente após dias 
 Tem pega e endurecimento lentos 
 Desenvolve elevadas resistências a longo prazo 
 Libera pouca quantidade de calor de hidratação 
 Libera pouca quantidade de cal 
C-S-H 
Atualmente, a maioria dos cimentos, tanto 
nacionais como estrangeiros, são produzidos com 
adições minerais com maiores ou menores 
propriedades pozolânicas 
Adições minerais 
São materiais mais ou menos silicosos finamente moídos 
com propriedades pozolânicas, adicionados ao cimento em 
substituição ao clínquer ou ao concreto em quantidades 
relativamente grandes, com o objetivo de modificar 
algumas de suas propriedades. 
A substituição de clínquer por adições tem por objetivo: 
 Resolver problemas ambientais 
 Economia de energia 
 Redução de custo 
 Resolver problemas tecnológicos 
Reação básica do cimento portland 
C3S + H C – S - H + CH (rápida) 
Reação pozolânica 
SiO2 + CH + H C - S - H (lenta) 
Materiais pozolânicos 
Materiais naturais 
Geralmente derivados de rochas minerais vulcânicas 
 Cinzas vulcânicas 
 Tufos vulcânicos 
 Argilas calcinadas 
Subprodutos Industriais 
Escória granulada de alto forno 
 Subproduto de produção siderúrgica 
 A qualidade é função do resfriamento 
 Moída com finura de 400 a 500 m2/kg tem propriedades 
 pozolânicas e cimentantes satisfatória 
 Pode ter elevado teor de cálcio o que lhe dá 
 também propriedades cimentantes 
Microssílica (sílica ativa) 
► Subproduto de produção de silício metálico 
 e ferro-silício. 
► Material com mais de 85% de sílica amorfa 
► Altamente fino: superfície específica com 20.000 m2/g 
► Altamente reativa 
► Utilizada em concreto de alto desempenho 
Cinza volante 
 Gerada em usinas termoelétricas 
 Partículas esféricas lisas extremamente finas com 
 elevado teor de sílica amorfa 
 Não necessita ser moída 
Cinza de casca de arroz 
 Subproduto do beneficiamento de arroz ou termoelétrica 
 Elevado teor de silica amorfa ( > 80 %) 
 Necessita ser moída para melhorar atividade pozolânica 
 Em queima com temperatura controlada tem maior teor 
 de sílica reativa 
Propriedades Físicas e Mecânicas do Cimento 
1. Pega e Endurecimento 
Cimento + água 
Perda de plasticidade e 
possibilidade de manuseio 
após o inicio das reações 
de hidratação 
Pega 
Inicio de pega 
Tempo decorrido desde a adição de 
água até o inicio das reações com os 
compostos do cimento. Limita o tempo 
de trabalhabilidade dos concretos e 
argamassas 
Tempo de fim de pega 
Tempo decorrido desde a adição 
de água até a situação em que a 
pasta cessa de deformar sob a 
ação de cargas. A partir deste 
momento pode-se iniciar novos 
serviços sobre a superfície do 
concreto. 
Falsa pega 
Provocada pela desidratação do gesso ou 
erro no proporcionamento no processo de 
moagem 
Baixa resistência à tração 
e pouca deformabilidade 
Mistura 
do 
cimento e 
da água 
Início de 
pega 
Fim de 
pega 
~2 horas 4 a 16 horas 
Crescimento 
da 
resistência 
Pega 
Endurecimento 
Fatores que influenciam a pega 
Teor de C3A , SO3 e Fe2O3 
Finura 
Quanto mais fino o cimento mais rápida 
a pega 
Temperatura 
Aumento – reduz 
Diminuição – aumenta 
Quantidade de água 
quanto mais água menor o 
tempo de pega 
Aditivos 
Aceleradores (cloreto de cálcio, Cloreto de sódio, etc) 
Retardores (Gesso, açucar, álcool, óxido de zinco) 
Classificação quanto à pega 
Normal > 1 h 
Rápida < 1 h 
Pega de cimentos comerciais 
2 h 30 min 
Determinação do tempo de pega: Aparelho de Vicat, com 
pasta de consistência normal) 
2. Finura eGrau de moagem 
Influencia: 
Inverso Pega 
Direta Resistência 
Direta Calor de hidratação 
Direta Retração 
Inverso Exsudação 
Direta Impermeabilidade 
Determinação da Finura 
Peneiramento: 
índice de finura - % de massa que fica 
retida na peneira 200 com abertura de 
0,075 mm. (NBR 57 33) 
Permeabilímetro de Blaine - Superfície específica 
Baseado na velocidade de ar que passa por uma 
determinada amostra que é função do tamanho 
dos grãos. 
Blaine dos cimentos normais = 2500 a 4000 cm2/g 
Para os cimento normais: % retida < 12 % 
Granulômetro a laser 
3. Massa específica 
A massa especifica do cimento γ0 = 3,10 a 3, 15 kg/l. 
A determinação é feita através do frasco de Le 
Chatelier, usando querosene como líquido. 
A massa unitária do cimento: γ = 1,5 Kg/l 
4. Resistência a esforços mecânicos 
 (resistência à compressão) 
Fatores que influenciam na resistência à compressão: 
Direta 
Inversa 
direta 
Principalmente C3S e C2S 
Finura 
Quantidade de água 
Composição química 
Idade 
Determinação da resistência à compressão (NBR 7215) 
Corpos de prova cilindricos: 5 X 10 cm 
Argamassa Normal: 1 : 3 : 0,5 
Areia Normal = Areia do rio Tietê 
Ruptura aos 3, 7 e 28 dias. 
CP 25 8 15 25 
CP 32 10 20 32 
CP 40 14 24 40 
Classes de cimento (em MPa) 
5. Exsudação 
é o fenômeno de segregação da água que ocorre na 
pasta de cimento antes do início da pega 
Quanto mais fino o cimento menor a exsudação 
É importante na tecnologia de concretos e argamassas 
Propriedades químicas do cimento 
1. Estabilidade de volume 
A existência indesejável de cal livre (CaO) e óxido de 
magnésia (MgO), pode provocar expansão do 
concreto endurecido. 
Determinação: Agulha de Le Chatelier com pasta de 
consistência normal 
Ensaio a frio: evidencia a presença de MgO 
Ensaio a quente: evidencia a presença de CaO 
2. Calor de hidratação 
É a quantidade de calor gerado pela hidratação 
completa dos compostos do cimento. 
3 dias 41 a 90 cal/g - 50% 
7 dias 46 a 97 cal/g 
28 dias 61 a 109 cal/g - 90% 
60 dias 72 a 114 cal/g 
180 dias 74 a 116 cal/g 
2. Resistência a Agentes Agressivos 
Influi diretamente na durabilidade e depende muito da 
porosidade (relação água/cimento) 
Em contato com a água: 
Retirada do Ca(OH)2 por dissolução 
Ataque de águas ácidas aos silicatos hidratados 
Ataque de águas sulfatadas ao C3A, formando 
etringita expansiva (sal de Candlot) 
Em contato com o ar: 
Carbonatação do Ca(OH)2 Corrosão de armaduras 
Em atmosferas marinhas 
Corrosão de armaduras 
4. Reação álcali-agregado 
Reação entre os álcalis do cimento e a silica ativa 
da areia (amorfa) 
Só ocorre em 3 condições: 
Equivalente de Na2O: % Na2O + 0,658 (% K2O) > 0,6 
Ocorrência de sílica amorfa (Opala) 
Umidade 
Como evitar: 
Limitar o equivalente alcalino 
Utilizar material pozolânico 
Evitar umidade 
Transporte armazenamento do cimento 
Em saco: Lugar limpo e seco 
Estrado de madeira a 30 cm do chão 
Cobertura 
Pilhas de, no máximo 10 sacos 
A granel: Transportado em carretas e containers 
Armazenagem em silos dotados de 
sistemas de abastecimento e dosados 
por gravidade, por parafuso sem fim ou 
elevadores de caneca