MCC I - Aglomerantes I

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AGLOMERANTES 
Profa. Andréa Corrêa 
1 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL I 
GNE 276 TURMAS 31AB e 31IJ 
II SEMESTRE 2017 
 
Conteúdo 
aglomerantes 
1. Introdução 
2. Evolução e importância dos materiais de construção 
3. Conceitos 
4. Tipos 
5. Cimento 
 conceitos obtenção 
6. Propriedades gerais dos materiais 
 Atividade Prática - I AC 
 
2 
 
1. Introdução 
parâmetros 
 
 
ESTÉTICOS 
TÉCNICOS 
ECONÔMICOS 
+ AMBIENTAIS 
escolha do material 
“ MATERIAIS 
 NÃO CONVENCIONAIS ” 
3 
matérias primas abundantes na natureza e “renováveis” em condições 
de aproveitamento econômico 
 
1. Introdução 
padronização NBR 
características dos materiais 
avaliação das propriedades 
qualidade proteção à saúde... 
 
 
 Estéticos 
 Econômicos 
critérios 
4 
 Técnicos 
planejamento 
fabricação transporte aplicação conservação 
preço em função da qualidade e da quantidade 
custo da execução: mão de obra materiais equipamentos 
custo do produto 
cor, textura e forma 
 Ambientais 
legislação sustentabilidade 
 
 
1. Introdução 
 Memorial descritivo 
detalhamento dos serviços 
 
 
 CRONOGRAMA FÍSICO FINANCEIRO 
materiais e especificações 
5 
MÃO DE OBRA 
MATERIAIS 
EQUIPAMENTOS 
Composição de custos 
Tempo da obra 
TCPO - Tabela de Composições e Preços para Orçamentos PINI 
e: R$499,00 
Por: R$429,00 
em até 4x de 
R$107,25 
Tabela de Custos para Obras Novas 
(assinatura anual) 
Relatório sintético em PAPEL atualizado mensal/ 
R$1.440,00 
em até 5x deR$288,00 
1. Introdução 
 história 
7 
1. Evolução e importância 
Pedra Madeira “Barro” 
 história 
8 
2. Evolução e importância 
Grande Muralha da China - séc. VII a.C Coliseu em ROMA 68-79 d.C. 
PATRIMÔNIOS 
 MUNDIAIS 
da UNESCO 
As muralhas da 
Babilônia (Iraque) 
reconstruídas com a 
técnica e o mesmo 
material utilizado na 
antiguidade. 
 
2. Evolução e importância 
 
9 
Mesquita de Djenné MALI ano 1280 
PATRIMÔNIOS 
 MUNDIAIS 
da UNESCO 
Cidade de Shibam Iêmem - “Manhattan do Deserto” séc II d. C. 
 
2. Evolução e importância 
 
10 
Cidade Arg - é Bam Irã 500 a.C. a maior estrutura do mundo em adobe 
PATRIMÔNIOS 
 MUNDIAIS 
da UNESCO 
 
 
 
 
ORIGEM 
 PROPRIEDADES 
 
 
 
2. Evolução e importância 
materiais de construção 
APLICAÇÃO 
ADEQUADA 
 
FUTURO 
ENGENHEIRO 
11 
conhecimento 
 
3. Conceitos 
aglomerantes em geral 
 
12 
 
 fixa e aglomera materiais entre si 
 
 é elemento “ativo” quando entra na composição de pastas, 
argamassas e concretos 
 
 “ligante”- promove a união 
 
 maior coesão, resistência e durabilidade 
 
 orgânicos e inorgânicos 
 
 
3. Conceitos 
grandes grupos 
 
13 
Orgânicos 
 A. Termoplásticos (remoldáveis) 
 B. Termofixos ou químicos 
 
 polímeros: derivados do carbono 
 ex: betumes e resinas 
Inorgânicos 
 minerais pulverulentos + água endurece por 
simples secagem ou por reações químicas 
 composição básica: sílica, calcário e alumínio 
 ex: cimento, cal, gesso e argila 
 
3. Conceitos 
grandes grupos 
 
14 
 
 Quimicamente “inertes” ou pouco reativos 
 Quimicamente ativos ou reativos 
Termoplásticos 
“Argila” 
Aéreos 
Hidráulicos 
Termofixos ou Químicos 
 
3. Conceitos 
 
15 
Bauer, pag.33 
 
 
16 
orgânicos - derivados do Carbono 
Termoplásticos Termofixos ou químicos 
C
a
ra
c
te
rí
s
ti
c
a
s
 
polímeros (plásticos e borrachas) 
 calor para deformação  maleável na fabricação 
 endurecimento por resfriamento 
e evaporação do solvente 
 endurecimento por reação química 
 remoldáveis e reaquecidos 
não perdem suas propriedades 
 não é remoldável 
plásticos (exceção para o 
S- enxofre que é atacado por 
álcalis) 
infusíveis e insolúveis em solventes comuns 
resistem à ação da água, 
dos ácidos e dos álcalis 
 
resistem à ação da água e dos 
álcalis 
 NÃO resistem à ação dos ácidos 
3. Conceitos 
 
 
17 
orgânicos - derivados do Carbono 
Termoplásticos Termofixos ou químicos 
E
x
e
m
p
lo
s
 
Asfalto Furan C4H4O: pó + líquido 2:1 
 revestimentos 
 assentamento e rejunte cimento asfáltico (CAP) 
 uso em concretos asfálticos 
Cimento fenólico (resinas fenólicas) 
 revestimentos 
 assentamento e rejunte 
 emulsões asfálticas (EAP) 
 impermeabilização 
asfalto líquido (ADP) 
 impermeabilização 
Resina epoxi 
 revestimentos 
 excelente adesivo 
 reparo de concretos 
Enxofre (S) 
 cimentos resistentes a ácidos 
3. Conceitos 
aglomerantes minerais 
18 
AGLOMERANTE ÁGUA PASTA ou NATA 
AGLOMERANTE ÁGUA ARGAMASSA AGREGADO MIÚDO 
AGLOMERANTE ÁGUA CONCRETO 
AGREGADOS 
MIÚDO + GRAÚDO 
+ 
= 
+ 
+ + 
+ 
3. Conceitos 
“agregados” resistência aos esforços mecânicos e economia 
 
granulometria e formato dos grãos esféricos - aderência – água 
 pontiagudos + aderência + água 
aglomerantes minerais 
19 
 Aéreos 
 material rígido que conserva suas propriedades na presença 
 do ar e dissolve na água 
3. Conceitos 
 Hidráulicos 
 material rígido que conserva suas propriedades na presença 
 do ar e não dissolve na água 
 secagem com o ar 
seu endurecimento ocorre em contato com água 
 Argila 
aglomerantes minerais 
20 
 pouco reativos 
3. Conceitos 
 reativos 
 “argila” 
Aéreos simples 
 
Hidráulicos simples 
 compostos 
 mistos 
 com adições 
 
 
 
SIMPLES 
 um produto + pequenas adições (5%) de outros componentes 
 
COM ADIÇÃO aglomerante simples + quantidades superiores 
 propriedades especiais como menor permeabilidade 
 menor calor de hidratação 
 menor retração 
 
COMPOSTOS 
 custo de produção mais baixo 
 propriedades específicas qto. ao tempo de endurecimento da pasta 
 mistura de subprodutos industriais ou de baixo custo + aglomerante 
 
MISTOS combinação de 2 aglomerantes 
 
 
aglomerantes minerais 
21 
Qto. à composição 
3. Conceitos 
 
 
 
22 
4. Tipos 
aglomerantes minerais reativos 
Hidráulicos 
Cimento 
Cal hidráulica CaO 
Cal pozolânica Ca (OH)2 
cal hidratada + cinza vulcânica 
Cal metalúrgica Ca (OH)2 
cal hidráulica + escória metalúrgica 
França: “cimento” para alvenaria 
Aéreos 
Cal hidratada CaO; CaO + MgO 
Gesso CaSO4 
Keene CaSO4 
Cimento magnesiano ou Magnésia 
Sorel 
 MgO+ MgCl2 
introdução 
23 
5. Cimento 
Calcário + Cinza pozolânica (Opus caementicium) 
Pozolana (do italiano pozzolana ou pozzuolana) 
 
 rocha de origem vulcânica 
 nome derivado da localidade italiana de Pozzuoli, 
nas imediações do Vesúvio, onde é encontrada em 
cinzas vulcânicas - cinzas pozolânicasAtual: pozolanas artificiais são as cinzas volantes 
 - pó mineral fino resultante da queima do carvão 
história 1824: escocês Joseph Aspdin - cimento “Portland” 
solicitação de patente: “O barro ou cascalho das ruas devem ser 
revestidas com pedra calcária, ou, se este material não puder ser obtido 
em quantidade suficiente, a pedra calcária calcinada tem que ser 
mesclada com uma quantidade determinada de argila e amassada 
com água por meio de trabalho manual ou com auxílio de uma 
máquina, até ser reduzida a uma massa impalpável. A pasta deve ser 
deixada para secar e, após se romper em pedaços, deve ser aquecida 
em um forno de cal, até que se esgote todo o ácido carbônico. O 
produto se reduz depois a pó com cascalhos e argamassas, estando 
pronto para o uso”. 
. 
1828: I FÁBRICA DE CIMENTO 
 
Aspdin & Beverly Patent Portland Cement Manufacturers 
76 anos (1779-1855) 
5. Cimento 
procedimentos totalmente empíricos 
Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin 
 queimou conjuntamente pedras calcárias e argila, 
 transformando-as num pó fino. 
funcionou até 1892 
25 
ILHA DE PORTLAND 
 
 
 produção ocupa o 3º lugar em 
 emissão de CO2 na atmosfera 
 
 para 1 tonelada de cimento produzido 
 são gerados + de 600 kg de CO2 
 
 para lavar um caminhão de concreto 
 gasta-se 1000 litros de água 
 
 seu resíduo é muito alcalino e agressivo a vidas aquáticas 
 
(INDUSTRY AND ENVIRONNEMENT,1996) 
5. Cimento 
introdução 
27 
5. Cimento 
Construção civil é o setor que + consome 
materiais no mundo: 40 à 75% 
Cimento é o 2º. material + consumido no mundo 
BRASIL: 1.7 % da produção mundial de cimento 
a cadeia de produção necessária 
 para a obtenção do cimento 
 consome 1/3 dos recursos 
naturais do planeta 
conceitos 
28 
5. Cimento 
 Complexa mistura de materiais inorgânicos 
Calcário + Argila = Clínquer + adições 
 + água = REAÇÃO QUÍMICA 
 pasta que endurece 
é um “aglomerante hidráulico resultante da 
mistura homogênea de clínquer Portland, gesso e adições 
normalizadas finamente moídos” 
29 
Aglomerante hidráulico pulverulento composto por 
silicatos e aluminatos de cálcio 
que hidratados endurecem com aumento da resistência mecânica 
5. Cimento 
cimento portland 
 ~75% ~25% 5% 
componentes essenciais 
 
cal + sílica + alumina + óxido de ferro = 95% do cimento 
obtenção 
30 
5. Cimentos 
31 
5. Cimento 
obtenção 
32 
5. Cimento 
 matéria prima: 25% de argila e 75% de calcário homogeneizados 
 processos de homogeneização 
 cozimento em fornos horizontais giratórios à ~ 1450ºC para 
transformação em pasta 
 450-500ºC redução de água na pasta e água de combinação na argila 
 850ºC o calcário decompõe-se e transforma em óxido de cálcio CaO e 
dióxido de carbono CO2 
 CLíNQUER + GESSO = CIMENTO PORTLAND 
obtenção 
33 
5. Cimento 
 900- 950ºC a argila dissocia-se e a sílica e a alumina fixam a cal viva e 
obtêm-se os silicatos e aluminatos de cálcio 
 1450ºC fixação total da cal 
 clínquer é moído 
 adição de uma pequena quantidade 
 de gesso (SO4Ca, 2H2O) 
 para regularizar a “pega” do cimento 
adições 
34 
 
principais matérias-primas misturadas ao clínquer na fase de 
moagem 
 Gesso: retarda a pega 
 
 Escórias de alto-forno 
 obtidas durante o processo de fabricação de ferro-gusa 
 maior resistência a ataques químicos 
 redução do calor de hidratação 
5. Cimento 
adições 
35 
 
principais matérias-primas misturadas ao clínquer 
na fase de moagem (cont.) 
 
 Materiais pozolânicos (rochas vulcânicas) 
rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas, 
certos tipos de argilas queimadas (550 ºC a 900 ºC) e 
derivados da queima de carvão mineral 
impermeabilidade aos concretos e argamassas 
 
 Materiais carbonáticos: filler calcário 
rochas com presença de carbonato de cálcio moídas 
concreto e as argamassas mais trabalháveis 
5. Cimento 
obtenção 
36 
5. Cimento 
 clínquer 
 nódulos de cor cinzenta com pequenas dimensões 
 composição: 
 42 a 60% Silicato Tricálcico C3S → SiO2, 3CaO resistência inicial até o 
final do 1º. mês de cura e em todas as idades 
 14 a 35% Silicato Bicálcico C2S → SiO2, 2CaO resistência após 1ᵒ ano 
 6 a 13% Aluminato de Cálcio C3A → Al2O3, 3CaO resistência no 1ᵒ dia e 
 calor de hidratação inicial- acelera a hidratação 
 5 a 10% Ferro Aluminato Tetracálcico C4AFe → 
 não contribui com a resistência 
 
 
37 
5. Cimento 
constituintes fundamentais 
 cal (CaO) + sílica (SiO2) +alumina (Al2O3) + 
 óxido de ferro (Fe2O3) + magnésio (MgO) 
 
 + anidrido sulfúrico (SO3)* adicionado após a calcinação 
para retardar o tempo de “pega” do produto 
 
 
 *trióxido de enxofre + água = ácido sulfúrico 
elementos 
38 
4. Cimento 
 Aluminatos 
enrijecimento e a pega 
 Silicatos 
enrijecimento 
 Elementos indesejáveis 
Óxidos de cálcio e magnésio → CaO e MgO 
Óxidos de ferro → FeO e FeO3 
Óxidos de sódio e potássio → Na2O e K2O 
Impurezas 
hidratação 
39 
4. Cimento 
 o endurecimento e a pega dependem do “ligante” e das condições externas 
 
 são acompanhados de aumento de calor que provoca retração imediata 
“pega” 
40 
4. Cimento 
 fenômeno físico-químico que solidifica a pasta 
 
 início: tempo que decorre das reações após a adição de água gradualmente 
 
 fim: a pasta não sofre mais nenhuma deformação e se torna um bloco rígido 
 
 a resistência mecânica final será atingida após anos 
 
 O tempo de pega depende da quantidade de água, da amassadura, da 
temperatura, da umidade relativa do ar e da mistura. 
 
 o excesso de água sempre conduz a uma perda de resistência mecânica 
 
 o calor acelera e o frio retarda a pega 
 
41 
 Normal 
 inicio 60 minutos fim 5 a 10 horas 
 Semi-rápida 
 inicio 30 a 60 minutos 
 Rápida 
 inicio até 30 minutos 
Fatores que influenciam a duração da pega: 
 Grau de moagem 
 Quantidade de água 
 Temperatura 
 Catalizadores 
 aceleradores de pega obras em barragens, etc. 
 retardadores de pega caminhão betoneira, etc. 
4. Cimento 
tipos de “pega” 
 
4. Cimento 
ilustração 
4. Cimento 
ilustração 
44 
5. Cimento 
adições básicas 
embalagem 
45 
4. Cimento 
 sacos de papel kraft de 50 kg 
 para grandes obras à granel em silos para armazenamento 
 embalagens padronizadas: marca, fabricante, tipo e classe 
 produto reativo e perecível que requer cuidados de armazenamento 
armazenamento 
46 
4. Cimento 
 protegido da água e da umidade  “empedramento” 
 local coberto para armazenamento 
  local coberto e com estrados de madeira para isolar do solo 
 pilhas até 10 sacos 
 estocado por período máximo de 1 mês 
47 
4. Cimento 
resistência à compressão 
48 
 tipos 
5. Cimento 
Cimento Portland Comum - CPI e CPI-S NBR 5732 
 Composto CPII E CPII Z CPII F NBR 11578 
 de Alto-Forno (CP III)Pozolânico (CP IV) 
 de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) 
 
Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS) 
Cimento Portland Branco (CPB) 
E= ESCÓRIA Z= MATERIAL POZOLÂNICO F= FILLER CALCÁRIO 
 
A classe do cimento define a resistência à compressão aos 28 dias 
49 
5. Cimento 
composição 
 
50 
5. Cimento 
classes e resistência 
1MPa =10kgf/cm 
MPa 
2 
51 
normas técnicas 
5. Cimento 
NBR 7215 resistência mecânica dos cimentos 
 
 é determinada pela resistência à compressão apresentada por 
corpos-de-prova produzidos com argamassa normal 
• define a forma dos corpos-de-prova, suas dimensões, 
características, dosagem da argamassa e métodos de ensaios 
 
NBR 5732 Cimento Portland comum CPI 
 CPI-S + 5% em massa 
 uso em serviços de construção em geral 
 uso quando não são exigidas propriedades especiais do cimento 
 não usar quando há exposição a sulfatos do solo ou de águas 
subterrâneas 
 
 CPI-S suas adições podem ser de material pozolânico, ou de 
escória granulada de alto-forno, ou de filler calcário 
52 
5. Cimento 
NBR11578 Cimento Portland Composto CP II-Z 
 com material pozolânico 
 
 gera calor com velocidade menor 
 uso em lançamentos maciços de concreto 
 apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no 
solo 
 uso em obras em geral, subterrâneas, marítimas e industriais, como 
também para produção de argamassas 
 uso em concreto simples, armado e protendido, elementos pré-
moldados e artefatos de cimento 
 é menos permeável e mais durável 
 
normas técnicas 
53 
5. Cimento 
NBR11578 Cimento Portland Composto CP II-E 
 com escória granulada de alto forno 
 
 composição intermediária entre o cimento portland comum e o cimento 
portland de alto-forno 
 
 recomendado para estruturas que exigem um desprendimento de calor 
moderadamente lento ou que possam ser atacadas por sulfatos 
 
NBR11578 Cimento Portland Composto CP II-F 
 com adição de filler calcário 
 aplicações gerais, preparo de argamassas de assentamento, 
revestimento, argamassa armada, concreto simples, armado, 
 protendido, projetado, rolado, magro, concreto-massa, elementos pré-
moldados e artefatos de concreto 
 pisos e pavimentos de concreto e solo-cimento 
normas técnicas 
54 
5. Cimento 
 
NBR 5735 Cimento Portland de Alto Forno CP III 
 com 35% a 70% de escória 
 
 maior impermeabilidade e durabilidade 
 baixo calor de hidratação 
 alta resistência à expansão devido à reação álcali-agregado resistente a 
sulfatos 
 aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, argamassa 
armada, de concreto simples, armado, protendido, etc 
 uso em obras de concreto-massa, tais como barragens, peças de 
 grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares 
 obras em ambientes agressivos 
 tubos e canaletas 
 para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais 
concretos com agregados reativos 
 pilares de pontes ou obras submersas, pavimentação de estradas e pistas de 
aeroportos 
normas técnicas 
55 
5. Cimento 
NBR 5736 Cimento Portland Pozolânico CP IV com pozolana 
 
 especialmente indicado em obras expostas à ação de água 
corrente e ambientes agressivos 
 o concreto fica mais impermeável, mais durável 
 resistências mecânicas à compressão superiores 
 aplicação em casos de grande volume de concreto, devido ao baixo 
calor de hidratação desprendido. 
 
NBR 12989 Cimento Portland Branco 
 
 matéria prima com baixos teores de óxido de ferro e manganês 
normas técnicas 
56 
5. Cimento 
NBR 5737 Cimento Portland CP V ARI -Alta Resistência Inicial 
resistência à compressão com 1 dia ~ 26 MPa 
 com 28 dias ~ 53 MPa 
 
 uso no preparo de concreto e argamassa para produção de artefatos 
 de cimento em fábricas de blocos de alvenaria, blocos para 
 pavimentação, tubos, lajes, meio-fio, mourões, postes, 
 elementos arquitetônicos pré-moldados e pré-fabricados 
 em obras pequenas até as edificações de maior porte 
 em obras que necessitem de resistência inicial elevada e desforma rápida 
 uso de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer 
 e moagem mais fina do cimento 
 com a água adquire elevadas resistências e maior velocidade 
normas técnicas 
57 
5. Cimento 
resistência à compressão 
grupos de 04 alunos 
58 
5. IAC - PRÁTICA 
PROPRIEDADES GERAIS DOS CORPOS 
 
Roteiro 
 Conceituar 
 Formulações 
 Exemplificar 
 Ensaios - NBRs 
 
 
 
 
 
 entrega do manuscrito na próxima aula 
 
 
PROPRIEDADES 
 
 
 
3. Propriedades dos materiais 
materiais de construção 
 
59 
1. MASSA E MASSA ESPECÍFICA 
2. PESO E PESO ESPECÍFICO 
3. VOLUME 
4. DENSIDADE 
5. POROSIDADE 
6. DUREZA 
7. TENACIDADE 
8. MALEABILIDADE E PLASTICIDADE 
9. DUCTIBILIDADE 
10. DURABILIDADE 
11. DESGASTE 
12. ELASTICIDADE 
13. DILATAÇÃO TÉRMICA 
14. CONDUTIBILIDADE TÉRMICA E ACÚSTICA I AC