Módulo I Aglomerantes

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AGLOMERANTES 
Professora Margareth da Silva Magalhães 
Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ 
Faculdade de Engenharia - FEN 
Departamento de Construção Civil e Transportes – DCCT 
AGLOMERANTES 
 DEFINIÇÃO 
 Aglomerante é o material ativo, ligante, cuja principal função é 
formar uma pasta que promove a união entre grãos do agregado. 
 São utilizados na obtenção de pastas, natas, argamassas e 
concretos. 
 Pastas e natas são misturas de aglomerantes com água. São pouco 
usadas devido aos efeitos secundários causados pela retração. 
Podem ser utilizadas nos rejuntamentos de azulejos e ladrilhos. 
 
 
AGLOMERANTES 
 DEFINIÇÃO 
 Natas são pastas preparadas com excesso de água. 
 As natas de cal são utilizadas em pintura, e as de cimento 
são usadas sobre argamassas para obtenção de superfícies 
lisas. 
 
 
AGLOMERANTES 
 CLASSIFICAÇÃO 
 
Aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer 
Portland ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade 
necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. 
 
Durante a moagem é permitido adicionar materiais 
pozolânicos, escórias granuladas de alto-forno e/ou materiais 
carbonáticos” (NBR5732) 
 
Clínquer: 
Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente de uma 
mistura calcário-argilosa. 
CIMENTO PORTLAND 
Óxido Cimento 01 Cimento 02 
S 21,1 21,1 
A 6,2 4,2 
F 2,9 4,9 
C 65,0 65,0 
S 2,0 2,0 
Outros 2,8 2,8 
Composição química 
CIMENTO PORTLAND 
Para a fabricação do Clínquer Portland, o material de partida deve conter, 
em sua composição química: CaO, SiO2, Al2O3 e Fe2O3 
Do calcário(carbonatode cálcio–CaCO3 -calcita), através de queima, extrai-se a 
cal (CaO) e joga-se CO2 na atmosfera: CaCO3 -> CaO+ CO2 
Da argila extraem-se os óxidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3 e através de uma mistura 
balanceada de todos estes componentes elabora-se o clínquer. 
 
Gesso: produto de adição final, com o fim de regular o tempo de pega por 
ocasião da reação de hidratação. 
Gipsita (CaSO4.2H2O) – mais utilizada; 
Hemidrato ou bassanita(CaSO4.0,5H2O) e anidrita (CaSO4). 
 
CIMENTO PORTLAND 
Componentes do 
Cimento Portland 
CIMENTO PORTLAND 
Produção do Clíquer 
CIMENTO PORTLAND 
Materiais corretivos utilizados para melhorar a 
qualidade do clínquer. 
CIMENTO PORTLAND 
Fabricação do Cimento Portland 
MATERIAIS CORRETIVOS 
CIMENTO PORTLAND 
 Fabricação do Clínquer - Reações Químicas no Forno - sinterização 
 
calcário, 
calcita, 
 carbonato 
de cálcio 
CIMENTO PORTLAND 
 Composição de um cimento Portland (genérico) 
Outros 
compostos : 
Na2O, K2O, MgO, 
TiO2, MnsO3. 
Siglas normalmente utilizadas para os componentes químicos: 
CIMENTO PORTLAND 
 Fabricação do Clínquer - Reações Químicas no Forno - sinterização 
 
calcário, 
calcita, 
 carbonato 
de cálcio 
CIMENTO PORTLAND 
 Fabricação do Clínquer - Reações Químicas no Forno - sinterização 
 
calcário, 
calcita, 
 carbonato 
de cálcio 
CIMENTO PORTLAND 
 Fabricação do Clínquer - Reações Químicas no Forno - sinterização 
 
calcário, 
calcita, 
 carbonato 
de cálcio 
CIMENTO PORTLAND 
 Fabricação do Clínquer - Reações Químicas no Forno - sinterização 
 
calcário, 
calcita, 
 carbonato 
de cálcio 
CIMENTO PORTLAND 
 Fabricação do Clínquer - Reações Químicas no Forno - sinterização 
 
calcário, 
calcita, 
 carbonato 
de cálcio 
CIMENTO PORTLAND 
CIMENTO PORTLAND 
 Reações Químicas no Forno 
 A composição química da farinha é fundamentalmente 
caracterizada por três parâmetros ou módulos 
químicos denominados de: 
 Fator de Saturação de Cal (FSC): 
FSC = (100xCaO) / (2,8xSiO2 + 1,20xAl2O3 + 0,65xFe2O3) 
 
 Módulo de Sílica (MS): 
 
 Módulo de Alumina (MA): 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIMENTO PORTLAND 
 Fator de Saturação de Cal (FSC): 
 
FSC = (100xCaO) / (2,8xSiO2 + 1,20xAl2O3 + 0,65xFe2O3) 
 
 Afeta as condições de queima para desenvolver a 
clínquerização; 
 Afeta o consumo de energia; 
 Valor ótimo: entre 88 e 98%. 
CIMENTO PORTLAND 
 Consequências do fator de Saturação de Cal (FSC): 
Alto FS Baixo FS 
Queima mais difícil e, portanto, com maior 
consumo de combustível; 
Resulta em clínquer mais fácil de queimar 
Tende a formar clínquer mal queimado com maior 
teor de CaO livre; 
Facilita a formação de colagens no forno 
podendo formar anéis e bolas 
Exige maior grau de finura da farinha para auxiliar 
na reação de descarbonatação e clínquerização; 
Não exige que a finura da farinha seja muito 
elevada 
Com a CaO livre controlada, produz clínquer com 
elevado teor de C3S em detrimento do C2S; 
Resulta em clínquer com maior conteúdo de 
C2S e menor C3S 
Resulta em maior carga térmica no forno; Resulta em menor carga térmica no forno 
Resulta em altas resistências do cimento 
principalmente nas idades iniciais; 
Desenvolvimento de resistências mais lentas 
nas primeiras idades 
Produz cimento com calor de hidratação mais 
elevado; 
Produz cimento com menor calor de 
hidratação 
Resulta em clínquer mais fácil de moer. Resulta em clínquer menos reativo e de 
difícil moabilidade 
CIMENTO PORTLAND 
CIMENTO PORTLAND 
 Módulo de Sílica (MS): 
 
 
 
 O MS exprime uma correlação entre os componentes de 
elevada atividade hidráulica e a fase líquida; 
 Valor ótimo: entre 2,4 e 3,7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIMENTO PORTLAND 
 Consequências do módulo de sílica (MS): 
 
 
 
 
Alto MS Baixo MS 
Origina clínqueres com elevados teores de 
C3S e C2S quando conjugados com o FSC alto 
em detrimento da fase líquida (C3A e C4AF) 
dificultando a nodulação 
Origina clínqueres com maior porcentagem de fase 
líquida facilitando a nodulação e clínquerização 
Exige maior consumo de combustível e, 
portanto, maior carga térmica no forno 
Resulta em aumento de fase líquida e menor 
consumo de combustível 
Proporciona a formação de clínquer 
pulverulento; 
Forma colagem de baixo ponto de fusão e, portanto, 
de baixa consistência 
Dificulta a formação de colagem Quando demasiadamente baixa, favorece a 
formação de bolas e clínquer fundido de alta dureza 
Quando demasiadamente alto, deteriora a 
colagem existente afetando o revestimento 
refratário. 
Deteriora o revestimento refratário devido à 
infiltração da colagem no mesmo 
CIMENTO PORTLAND 
 Módulo de Alumina (MA): 
 
 
 
 MA influencia principalmente o processo de queima 
atuando na velocidade de reação entre calcário e sílica; 
 Valor ótimo: entre 1,4 e 1,6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIMENTO PORTLAND 
 Consequências do módulo de alumina (MA): 
 
 
Alto MA Baixo MA 
Reduz a quantidade de fase líquida tornando a 
queima mais difícil 
Resulta em fase líquida mais fluída 
Resulta em cimento de alto calor de hidratação Resulta em cimentos com baixo calor de 
hidratação 
Aumenta a proporção de C3A e reduz a de C4AF Favorece a formação de bolas de clínquer 
fundido 
Aumenta a viscosidade da fase líquida a 
temperaturas constantes 
Deteriora o revestimento refratário devido à 
infiltração da colagem no mesmo 
Quando demasiadamente alto dificulta a formação 
de colagem e a nodulação clínquer 
Resulta em clínquer com granulação elevada 
quando não há sílica livre na farinha; 
CIMENTO PORTLAND 
Química do Cimento Portland 
 
 
CIMENTO PORTLAND 
Química do Cimento Portland – Composição de Bogue 
Para A/F > 0,64 
 
 
 
 
 
%C3S = 4,071C − 7,600S − 6,718A − 1,430F − 2,850SO3 
%C2S = 2,867S − 0,7544C3S 
%C3A = 2,650A − 1,692F 
%C4AF = 3,043F 
 
Para A/F< 0,64 – ASTM C150 
 
 
CIMENTO PORTLAND 
Química do Cimento Portland 
CIMENTO PORTLAND 
 Compostos principais no cimento portland 
 Silicato tricálcico (alita): C3S 
 
 Silicato bicálcico (belita): C2S 
 
 Aluminato tricálcico:C3A 
 
 Ferroaluminato tetracálcico: C4AF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIMENTO PORTLAND 
 Compostos principais no cimento portland 
 Silicato tricálcico (alita): C3S 
 
 Silicato bicálcico (belita): C2S 
 
 Aluminato tricálcico:C3A 
 
 Ferroaluminato tetracálcico: C4AF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Responsável pela resistência nas 
primeira idades (1 a 28 dias) 
CIMENTO PORTLAND 
 Compostos principais no cimento portland 
 Silicato tricálcico (alita): C3S 
 
 Silicato bicálcico (belita): C2S 
 
 Aluminato tricálcico:C3A 
 
 Ferroaluminato tetracálcico: C4AF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Responsável pela resistência em 
idades superiores a 28 dias 
Responsável pela resistência nas 
primeira idades (1 a 28 dias) 
CIMENTO PORTLAND 
 Compostos principais no cimento portland 
 Silicato tricálcico (alita): C3S 
 
 Silicato bicálcico (belita): C2S 
 
 Aluminato tricálcico:C3A 
 
 Ferroaluminato tetracálcico: C4AF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Responsável pela resistência em 
idades superiores a 28 dias 
-Elemento mais reativo do Clínquer; 
-Responsável pela pega rápida; 
-Atua como um fundente, reduzindo a 
temperatura de queima; 
-Facilita a combinação da cal e sílica. 
-Reage com o sulfato criando um efeito 
expansivo 
Responsável pela resistência nas 
primeira idades (1 a 28 dias) 
CIMENTO PORTLAND 
 Compostos principais no cimento portland 
 Silicato tricálcico (alita): C3S 
 
 Silicato bicálcico (belita): C2S 
 
 Aluminato tricálcico:C3A 
 
 Ferroaluminato tetracálcico: C4AF 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Responsável pela resistência em 
idades superiores a 28 dias 
-Elemento mais reativo do Clínquer; 
-Responsável pela pega rápida; 
-Atua como um fundente, reduzindo a 
temperatura de queima; 
-Facilita a combinação da cal e sílica. 
-Reage com o sulfato criando um efeito 
expansivo 
Responsável pela resistência nas 
primeira idades (1 a 28 dias) 
- Atua como um fundente 
- Responsável pela resistência química do cimento, em 
especial ao ataque de sulfatos às estruturas de concreto 
CIMENTO PORTLAND 
 Outros compostos: 
 Alcalis: Na2O e K2O 
 
 
 Periclásio: MgO cristalino 
 
 CaO cristalino 
 
 TiO2, MnsO3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-Reação álcali-agregado: desintegração do concreto 
(participam da reação apenas os álcalis que não 
ficam fixos na estrutura cristalina dos CSH ou nos 
próprios agregados) 
- Influência na velocidade de desenvolvimento da 
resistência do concreto 
-A hidratação do periclásio para hidóxido de 
magnésio é uma reação lenta e expansiva que, sob 
certas condições, pode causar degradação (fissuração 
e expansão) em produtos a base de cimento 
- O periclásio formado em altas temperaturas de 
fusão no forno é muito menos reativo que o CaO 
cristalino formado sob as mesmas condições de 
temperatura 
CIMENTO PORTLAND 
Finura do cimento 
CIMENTO PORTLAND 
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND 
Difração de Raios –X: 
Utilizada para a identificação das fases constituintes do clínquer. 
Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura: 
Observação morfológica das amostras. 
Ensaio de Lixiviação: 
Visa simular as condições de exposição do cimento ao meio ambiente. 
Ensaio de solubilização: 
Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo é inerte ou não. 
Ensaio de Resistência à Compressão: 
Controle de qualidade fundamental do produto. 
Limites mínimos de resistência à compressão exigidos: 3,7 e 28 dias. 
CIMENTO PORTLAND 
Tempos de início e final de pega 
CIMENTO PORTLAND 
Tempos de início e final de pega 
CIMENTO PORTLAND 
Tempos de início e final de pega 
CIMENTO PORTLAND 
Tempos de início e final de pega 
CIMENTO PORTLAND 
Tempos de início e final de pega 
NBR 16606 (2017) - Cimento Portland - Determinação da pasta de 
consistência normal 
NBR 16607 (2017) - Cimento Portland — Determinação dos tempos 
de pega (aparelho de Vicat) 
 
6 +/- 2 mm 
CIMENTO PORTLAND 
NBR 16606 (2017) - Cimento Portland - Determinação da pasta de consistência 
normal 
 
CIMENTO PORTLAND 
NBR 16606 (2017) - Cimento Portland - Determinação da pasta de consistência 
normal 
 
CIMENTO PORTLAND 
Tempos de início e final de pega 
CIMENTO PORTLAND 
Massa específica e unitária 
NBR 16605 (2017) - Cimento Portland e outros materiais em pó — 
Determinação da massa específica: estabelece o método para 
determinação da massa específica de cimento Portland e outros 
materiais em pó, por meio do frasco volumétrico de Le Chatelier. 
CIMENTO PORTLAND 
Superfície específica 
CIMENTO PORTLAND 
Superfície específica