Cimento: História, Fabricação e Microestrutura

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Tecnologia de Concreto e Aço 
Aula Teórica 2 – Cimento: Histórico – 
Fabricação- Hidratação e Microestrutura 
 
 
TECNOLOGIA DO 
CONCRETO 
Cláudio Oliveira Silva 
USJT 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Cimento 
A palavra cimento procede do latim 
caementum = pedra de alvenaria. 
Na Antiguidade utilizavam-se pedras 
fragmentadas e misturadas com lama 
para construções, especialmente para 
a base ou alicerce. 
Do latim, caementum passou para o 
francês, no século XII, como cément 
e depois ciment. 
Em inglês, há registro da forma 
cement, com a datação histórica de 
1489. 
Cimento na 
antiguidade 
http://concreplus.com.br/oconcreto.asp 
Tecnologia de Concreto e Aço Histórico Mundial 
Gregos e Romanos 
 Pioneiros na utilização do 
cimento 
 
Cimento 
 Cal + Cinzas vulcânicas 
 
Obras 
 Panteão, Coliseu, Basílica 
de Constantino, etc. 
PANTEÃO 
COLISEU 
BASILICA 
Tecnologia de Concreto e Aço 
1824 
Patente do Cimento Portland 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Joseph Aspdin 
 
CALCÁRIO 
+ 
ARGILA 
(Calcinados) 
Essa mistura resultou um pó, que por 
apresentar características semelhantes a 
uma pedra abundante da ilha de Portland, 
foi denominado “cimento Portland”. 
Cimento Portland 
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 Definição 
 Aglomerante hidráulico na forma de pulverulento de cor acinzentada, 
resultante da queima da mistura de calcário e argila e posterior adição 
de gesso. 
Cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 Matérias-primas para Produção do Cimento 
 O Cimento portland depende, principalmente, para sua fabricação, 
dos seguintes produtos minerais: 
 Calcário; 
 Argila e 
 Gesso. 
Cimento Portland 
Jazida de calcário 
Jazida de argila Jazida de gipsita 
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 CALCÁRIO 
 O calcário é o carbonato de cálcio (CaCO3) que se apresenta na 
natureza com impurezas como óxidos de magnésio (MgO). 
 Carbonato de cálcio puro ou calcita, sob ação do calor, decompõe-se 
do seguinte modo: 
 CaCO3 
100% 
CaO + CO2 
56% 44% 
Cimento Portland 
Calcário 
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 ARGILA 
 A argila empregada na fabricação do cimento é essencialmente constituída de 
um silicato de alumíno hidratado, geralmente contendo ferro e outros minerais, 
em menores proporções. 
 A argila fornece os óxidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3 necessários ao processo de 
fabricação do cimento. 
Cimento Portland 
Argila 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 GESSO 
 O gesso é o produto de adição final no processo de fabricação do cimento 
Portland. Tem como finalidade regular o tempo de pega durante as 
reações de hidratação. 
 É encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4.2H2O), hemidrato ou 
bassanita (CaSO4.0,5H2O) e anidrita (CaSO4). 
Gipsita 
Cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço Distribuição das fábricas de 
cimento no Brasil (2013) 
 24 grupos industriais 
 100 fábricas 
 Capacidade nominal: 86 Mt /ano 
 Produção 2016 
 57 milhões toneladas 
 5° Maior produtor mundial 
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Fonte: SNIC, 2012 
Panorama Brasileiro de Cimento 
 
Tecnologia de Concreto e Aço Principais grupos cimenteiros 
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Produção Mundial 
Fonte :Snic/Cembureau 
Maiores produtores mundiais em 2013 
 4 bilhões de toneladas 
 
 
 
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ETAPAS DA FABRICAÇÃO 
Extração das matérias-primas 
Britagem e moagem 
Dosagem da farinha 
Homogeneização 
Queima (Clinquerização) 
Resfriamento 
Moagem 
Ensacamento 
 
 
Fabricação Cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
GRANELEIRO 
Pré-aquecedor 
Depósito de 
Mix 
Combustíveis 
Depósito de 
Clínquer 
Gesso 
Clínquer 
Escória ou 
pozolana 
Moinho de Cimento 
Separador 
Silos de Cimento 
Carvão/Coque/óleo 
Moinho de Coque 
Homogeneização 
Calcário 
Moinho de Cru 
Argila 
Calcário 
Ensacamento 
Britador 
Depósito 
A oferta dos diversos tipos de cimento varia em função do número de silos e da disponibilidade 
de matéria-prima, da característica do mercado regional. Em geral a fábrica oferece 2 a 3 tipos. 
Fabricação Cimento Portland 
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Principal matéria-prima na fabricação do cimento 
Jazida de Calcário (subterrânea) 
Tecnologia de Concreto e Aço Jazida de Calcário (céu aberto) 
Principal matéria-prima na fabricação do cimento 
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O material resultante é transportado em caminhões “fora-de-estrada” até a 
instalação de britagem 
Transporte 
Tecnologia de Concreto e Aço Britagem 
Na britagem, o calcário é reduzido a dimensões 
adequadas ao processamento industrial 
Tecnologia de Concreto e Aço Moagem do Calcário 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 A matéria-prima sai do moinho já misturada, pulverizada e seca. 
 Normalmente os moinhos de cru do sistema por via seca 
trabalham com temperaturas elevadas (300 - 400ºc) no seu 
interior, o que permite secá-la (menos de 1 % de umidade). 
Moinho de cru 
Tecnologia de Concreto e Aço Silos de Homogeneização 
A MISTURA DE CALCÁRIO COM ARGILA (FARINHA CRUA) 
É ENVIADA AOS SILOS DE HOMOGENEIZAÇÃO 
Tecnologia de Concreto e Aço Dosagem 
Para a produção de 1 tonelada de cimento 
(20 sacos), são utilizados, em média: 
 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 São numerosos os métodos de controle da composição 
química da mistura crua, sendo os métodos seguintes 
as mais empregados: 
 
 Módulo hidráulico (Michaelis) 
 Módulo de sílica 
 Módulo de alumina-ferro 
Dosagem 
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 Óxidos fundamentais 
CaO 
SiO2 
Al2O3 
 Fe2O3 
 Óxidos secundários 
MgO, K2O, Na2O, SO3 
MnO, P2O5, TiO2, BaO, 
 F, Cl, Cr2O3, SrO 
Dosagem 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 CaO: Amplamente encontrado na natureza, sendo a 
forma mais comum o carbonato de cálcio (calcita, 
aragonita), presente nos calcários 
 
 Al2O3 e SiO2: Os componentes argilosos (solos) 
normalmente suprem as quantidades de Al2O3 e SiO2 
necessários para a fabricação do clínquer. 
Componentes corretivos podem ser adicionados, 
como bauxita (Al2O3) e areia (SiO2) 
 
 Fe2O3: minério de ferro, determinados solos argilosos 
entre outros 
Dosagem 
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 MgO calcários magnesianos (dolomita) 
 K2O e Na2O materiais argilosos (partículas finas de 
feldspato) 
 SO3 sulfatos (pirita, marcassita) e combustíveis 
 F normalmente adicionado propositalmente sob a 
forma de CaF2 
 Cl calcários marinhos 
 P2O5 rochas carbonáticas orgânicas ou rejeitos 
industriais 
 TiO2 ilmenita (FeTiO3) rútilo (TiO2) 
 
Dosagem 
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a) Magnésio (MgO) 
 ação do MgO no processo de 
peletização do clínquer: 
 1 a 2% de MgO reduz cerca de 40ºC a 
temperatura de fusão da fase 
(CHRISTENSEN & JOHANSEN) 
 MgO substitui o CaO na alita, 
aumentando o teor desse mineral 
(GOSWAMI) 
 até 2% o MgO é incorporado pelos 
constituintes do clínquer 
 > 2% de MgO periclásio 
 
 
Dosagem 
Tecnologia de Concreto e Aço 
b) Álcalis (K2O e Na2O) 
 fundentes 
 indesejáveis acima de certos teores 
ciclos voláteis 
colagem 
sulfatos alcalinos 
 reações álcali-agregado 
 K2O > 1,6% e Na2O > 1,2% 
 redução da resistência mecânica 
 (BILLHARDT & KNÖFEL) 
boa parte dos álcalissão incorporados à 
belita e ao C3A 
 
 
Dosagem 
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c) Enxofre (SO3) 
 Fonte: matérias-primas e combustíveis 
 Provoca elevação da emissão de SO2 podendo abafar a 
suspensão do pó do pré-aquecedor 
 Formação de anéis de colagem no forno 
 Sulfatos alcalinos 
 CaSO4 é um bom mineralizador (SANTAMARIA) 
d) Flúor (F ) 
 O CaF2 é um ótimo fundente (JOHANSEN, LOCHER, GOSWAMI) 
 Sua concentração não deve exceder a 1% provoca a 
cristalização da fase líquida 
 Excesso de F formação de C3S.CaF2 (de baixa 
cristalinidade) 
 Praticamente todo fluoreto da farinha sai juntamente com o 
clínquer não provocando formação de ciclos voláteis 
 
 
Dosagem 
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e) Cloro (Cl ) 
 Altamente nocivos à fabricação do clínquer portland 
 Reagem com álcalis formando anéis 
 Cloreto no cimento ataque às estruturas metálicas do 
concreto 
 Segundo DUDA teores de Cl > 0,015% by pass 
f) Fósforo (P2O5) 
 Teores elevados de P2O5 redução das resistências 
mecânicas do cimento (principalmente às primeiras idades) 
 Excesso de P2O5 estabilização de formas e ’ da 
belita impedindo a reação com cal livre para formar alita 
g) Titânio (Ti2O5) 
 1% de Ti2O5 na farinha reduz de 50 a 100ºC a temperatura de 
formação da fase líquida (SANTAMARIA) 
 O íon de Ti4+ pode substituir os íons Fe3+ e Al3+, sobretudo no 
C4AF 
 
 
 
   
Dosagem 
Tecnologia de Concreto e Aço Fabricação 
 Fabricado com 75-80% de calcário e 20-25% de argila, ou por outros 
componentes que contenham os mesmos componentes químicos. 
 A matéria-prima é extraída das minas, britada e misturada nas 
proporções corretas. 
 A mistura é colocada em um moinho de matéria-prima e posteriormente 
cozidas em um forno rotativo a temperatura de 1450oC. 
 Esta mistura cozida deixa o forno e sofre um resfriamento rápido, em 
torno de 80oC, gerando uma série de reações químicas complexas 
passando a ser chamado de clínquer. 
 Finalmente o clínquer é moído em um moinho juntamente com 3% a 
4% de sulfato de cálcio (gesso). 
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Emissão de Gás Carbônico (CO2) 
O controle da emissão de CO2, um dos principais causadores do 
efeito estufa, representa um dos maiores desafios do setor na área 
do meio ambiente. A indústria do cimento responde por 
aproximadamente 5% das emissões antrópicas de gás carbônico 
do mundo. 
Alguns países emissores de CO2 (kg/ ton. de cimento) 
Brasil 610 
Espanha 698 
Inglaterra 839 
China 848 
Queima 
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Emissão de Gás Carbônico (CO2) por 
tonelada de cimento 
Queima 
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No forno, a uma temperatura próxima a 1450oC, o material transforma-se em 
pelotas escuras - o clínquer. 
FORNO ROTATIVO 
Queima 
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Pré- 
aquecedor 
< 1 min 
CaCO3 
Zona de 
calcinação 
28 min 
CO2 
 
Zona de 
transicão 
5 min 
Zona de 
queima 
10 min 
Zona de 
resfriamento 
2 min 
1400 
1200 
1000 
600 
400 
200 
C3A 
C4AF 
Líquido 
C4AF 
C2(A,F) 
C12A7 C3A 
Cr Líquido 
Belita 
Cal livre 
T
 [
ºC
] 
800 
[min] 
45 40 35 30 25 20 15 10 5 
Tempo de 
residência 
Fe2O3 
H2O 
 
 quartzo 
Minerais de argila 
 quartzo R
e
la
ç
ã
o
 d
e
 m
a
s
s
a
 
Alita 
Forno Rotativo com Pré-aquecedor 
Comprimento do forno/diâmetro do forno ..... aproximadamente 14/1 
Dimensões do forno para 2.500 t/d ................. 4.8 x 67 a 5.0 x 74m 
Velocidade........................................................... aprox. 2 rpm 
Descarbonatação ............................................... aproximadamente 40% 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Pré- 
aquecedor 
< 1 min 
Zona de 
calcinação 
2 min 
CO2 
Zona de 
transicão 
15 min 
Zona de 
queima 
12 min 
Zona de 
resfriamento 
 2 min 
1450ºC 
Alita 
1400 
1200 
1000 
800 
600 
400 
200 C3A 
C4AF 
Líquido 
[min] 
30 
C3A 
C4AF 
Cr 
C2(A,F) 
C12A7 
Belita 
Cal livre 
25 20 15 10 5 
Tempo de residência 
H2O Fe2O3 
Minerais de argila 
 quartzo 
 quartzo 
CaCO3 
R
e
la
ç
ã
o
 d
e
 m
a
s
s
a
 
T
 
[º
C
] 
Comprimento/diâmetro do forno ......... aproximadamente 14/1 
Dimensões do forno (2500 t/d).............. 4.0 x 56 a 4.4 x 64m 
Velocidade .............................................. aproximadamente 3rpm 
Taxa de combustível no 2ºsistema de queima.... 65% máximo 
 (ar terciário) 
Descarbonatação................................... aproximadamente 95% 
Forno rotativo com pré-aquecedor e 
pre-calcinador 
Tecnologia de Concreto e Aço Forno rotativo 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Clínquer Interior do forno 
Formação do clínquer 
Tecnologia de Concreto e Aço Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço Resfriador Industrial 
Resfriador de grelhas 
1450oC 80oC 
No forno, como resultado do tratamento sofrido, a matéria-prima transforma-se em 
clínquer. Na saída, o material apresenta-se na forma de bolas de diâmetro máximo 
variável entre 1cm a 3cm. As bolas que constituem o clínquer saem do forno a uma 
temperatura da ordem de 1200ºC a 1300ºC, pois há um início de abaixamento de 
temperatura, na fase final, ainda no interior do forno. 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 O clínquer sai do forno e passa ao equipamento esfriador, que pode 
ser de vários tipos. Sua finalidade é reduzir a temperatura 
rapidamente, pela passagem de uma corrente de ar frio no clínquer. 
Dependendo da instalação, na saída do esfriador o clínquer 
apresenta-se com temperatura entre 50ºC e 70ºC, em média. 
 
 O clínquer, após o esfriamento, é transportado e estocado em 
depósitos. 
 
Resfriador Industrial 
Tecnologia de Concreto e Aço Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço Porosidade do 
Clínquer 
Tecnologia de Concreto e Aço Mineralogia do Clínquer Portland 
C3S 
C2S 
C4AF 
C3A 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Na moagem final, o sulfato de cálcio e outras adições são 
misturados ao clínquer, resultando no cimento 
Moinho de cimento 
Tecnologia de Concreto e Aço Cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Silos de estocagem de cimento 
Silo de cimento 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 O cimento portland resultante da moagem do clínquer, com os aditivos 
permitidos, é transportado mecânica e pneumaticamente para os silos 
de cimento a granel, onde é estocado. 
 Após os ensaios finais de qualidade do cimento estocado, ele é 
enviado aos silos para a operação de ensacamento,operação feita em 
máquinas especiais que automaticamente enchem os sacos e os 
soltam assim que atingem o peso especificado de 50 Kg. 
 
Ensacamento 
Tecnologia de Concreto e Aço 
O produto é estocado nos silos de cimento e 
expedido em sacos ou a granel 
Expedição 
Tecnologia de Concreto e Aço Vídeos Fabricação do Cimento Portland 
https://www.youtube.com/watch?v=cexOuXY0HPc 
https://www.youtube.com/watch?v=tnmWHbCHfdQ 
Tecnologia de Concreto e Aço 
32322 O0,65FeO1,2Al2,8SiO
100CaO
FSC


3232
2
OAlOFe
SiO
MS


32
32
OFe
OAl
MA 
Fabricação 
Tecnologia de Concreto e Aço Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
PRINCIPAIS Abreviação 
AlitaC3S 
Belita C2S 
Fase Intersticial C3A e C4AF 
 
SECUNDÁRIOS 
CaO livre CaOl 
Periclásio MgO 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 Composição típica de um clínquer de cimento Portland 
 CaO (C) - 67%; 
 SiO2 (S) - 22%; 
 Al2O3 (A) - 5%; 
 Fe2O3 (F) - 3%; 
 outros óxidos - 3%; 
 
 Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e 
estáveis ao serem hidratadas 
 Silicato tricálcico - alita (C3S): 50 – 70% 
 Silicato dicálcico - belita (C2S): 15 – 30% 
 Aluminato tricálcico (C3A): 5-10% 
 Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5- 15% 
 
 Outros compostos em menor quantidade 
 Na2O, MnO e K2O, magnésio, enxofre e fósforo 
 elementos traços: Cr, Pb, Zn, V, Ni e outros, (provenientes das MP e 
combustíveis (estes normalmente portando os resíduos) 
Composição química do cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 20 - 100oC 
 Perda de água livre 
 
 500 - 600oC 
 Desidroxilação dos argilominerais 
 Transformação do quartzo  em quartzo  
 
 700 - 900oC 
 Descarbonatação dos carbonatos 
 Primeiras reações em estado sólido com formação 
de aluminatos e ferroaluminatos cálcicos (C12A7 e 
C2[A,F]) 
 Primeiros cristais de belita (C2S) 
 Formação de cristobalita a partir do quartzo 
Reações de formação do clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 900 - 1200oC 
 Cristalização da belita 
 Conversão do C12A7 e C2[A,F] em C3A e C4AF 
 (ocorrem apenas reações em estado sólido) 
 
 1250 - 1350oC 
 Fusão dos constituintes da fase intersticial 
(C3A e C4AF) 
 Geração dos primeiros cristais de alita (C3S) a 
partir dos cristais pré-existentes de belita (C2S) 
e CaO 
 
 1350 - 1450oC 
 Desenvolvimento dos cristais de alita (C3S) 
Reações de formação do clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Embora o cimento Portland consista essencialmente de vários compostos de 
cálcio, os resultados das análises químicas de rotina são expressos em 
termos de óxidos dos elementos presentes 
Composição química do clínquer do 
Cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 3CaO.SiO2 : 50-70% 
 resistência mecânica: entre 10 horas 
e 28 dias; 
 segunda maior liberação de calor de 
hidratação. 
 Moderada resistência química. 
 
 
 
 
 
Silicato tricálcico - Alita  C3S 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
C3S 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 2CaO.SiO2: 15-30% 
 4 fases polimórficas 
(, ’,  e ) 
 maior contribuição para a resistência 
mecânica em idades avançadas, a 
partir de 45 dias. 
 Superior resistência química. 
 Baixo calor de hidratação. 
Silicato dicálcico - Belita  C2S 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
C2S 
C3S 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 Contribui para a resistência mecânica no 
primeiro dia 
 Composto que produz a maior liberação de 
calor de hidratação. 
 Muito fraca resistência química. 
 Responsável pela pega do cimento 
Fase Intersticial 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Aluminato tricálcico - C3A 
 3CaO.Al2O3: 5% - 10% 
Ferroaluminato tetracálcico - C4AF 
 4CaO.Al2O3.Fe2O3: 5% - 15% 
 Baixa resistência mecânica. 
 Elevada resistência química. 
 Baixo calor de hidratação. 
Tecnologia de Concreto e Aço 
C3A 
C4AF 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 Termoquímica da calcinação 
 
 A formação dos compostos do clínquer consome pouca caloria 
e os principais valores da formação a 1300°C são: 
 
2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 - 146 cal/g 
3CaO + SiO2 → 3CaO.SiO2 - 111 cal/g 
3CaO + Al2O3 → 3CaO.Al2O3 - 21 cal/g 
4CaO + Al2O3 + Fe2O3 → 4CaO.Al2O3.Fe2O3 - 25 cal/g 
 
Fabricação 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 0 a 2% - ideal <1% 
 parâmetro para avaliar 
condições de fabricação 
 componente mais reativo do 
clínquer: 
 
Cal livre (CaOl) 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
CaO l 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 0 a 6,5% 
 calcário magnesiano se forma com 
teores de MgO > 1,5% 
 praticamente inerte 
 em ensaios de autoclave expansivo: 
Periclásio (MgO) 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
C3A 
C4AF 
MgO 
Mineralogia do Clínquer Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço Determinação da composição de 
compostos através da análise química 
Robert Herman Bogue 
Tecnologia de Concreto e Aço Determinação da composição de 
compostos através da análise química 
Tecnologia de Concreto e Aço Determinação da composição de 
compostos através da análise química 
Tecnologia de Concreto e Aço 
grãos de cimento adição de água 
Liberação de calor 
Formação de gel 
Formação de agulhas de etringita e CSH 
Fonte : Mehta &Monteiro 
Crescimento e entrelaçamento 
dos cristais 
Estado endurecido 
Resistência mecânica 
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO E PEGA 
Tecnologia de Concreto e Aço HIDRATAÇÃO DO CIMENTO 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 Le Chatelier: o endurecimento é explicado pelo engavetamento de 
cristais que se formam pela cristalização de uma solução supersaturada 
de compostos hidratados menos solúveis que os compostos anidros; 
 
 Michaelis: a hidratação do cimento dá origem a uma solução 
supersaturada e formam-se cristais em agulhas e palhetas hexagonais. Há 
formação de um silicato monocálcico hidratado, pouco solúvel, que dá 
origem a um gel coloidal, que continua a absorver água. Dessa forma a 
massa endurece, dando resistência à pasta. 
Teorias clássicas procuram explicar a 
hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço 
 Pega: período de fenômenos químicos, em que ocorrem 
desprendimento de calor e reações; 
 Início de pega: tempo que decorre desde a adição de 
água até o início das reações com os compostos de 
cimento; 
 Fim de pega: situação em que a pasta não sofre mais 
nenhuma deformação em função de pequenas cargas e 
se torna um bloco rígido; 
 Falsa pega: o cimento adquire dureza, mas não tem 
resistência suficiente. 
 Endurecimento: período de fenômenos físicos de 
secagem e entrelaçamento dos cristais; 
 
Pega e endurecimento 
Tecnologia de Concreto e Aço HIDRATAÇÃO DO CIMENTO 
Tecnologia de Concreto e Aço 
grão anidro de 
cimento 
 
 
Dissolução e formação de novas fases hidratadas 
1 
2 3 4 
NOÇÕES DE HIDRATAÇÃO E PEGA 
+ H2O 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Perfil típico de fluxo de calor durante as reações de hidratação de um 
cimento Portland comum 
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO 
Tecnologia de Concreto e Aço 
Perfil típico de fluxo de calor durante as reações de hidratação de um 
cimento Portland comum 
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO 
Tecnologia de Concreto e Aço HIDRATAÇÃO DO CIMENTO 
Tecnologia de Concreto e Aço HIDRATAÇÃO DO CIMENTO 
Tecnologia de Concreto e Aço Principais compostos do cimento Portland 
Tecnologia de Concreto e Aço 
A quantidade de água necessária à hidratação 
completa do cimento é de, aproximadamente, 40% 
do total de sua massa 
Hidratação 
 23% é quimicamente combinada nos produtos de 
hidratação 
 17% é absorvida na superfície do gel 
 
 
Metha 
Tecnologiade Concreto e Aço Por que devemos evitar o excesso de água? 
Tecnologia de Concreto e Aço 
CIMENTO + H2O 
PEGA RESISTÊNCIA 
1 2 3 4 
C-S-H 
Hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço Adições ao Cimento 
C3A + H2O 
C3A + H2O + GESSO 
 PEGA RÁPIDA 
 PEGA RETARDADA 
C3A 
C4AH13 
C4AH13 
C3A 
ETRINGITA 
(pouco solúvel) 
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 Reações químicas 
 Os compostos anidros do cimento Portland reagem 
com a água, por hidrólise, dando origem a numerosos 
compostos hidratados. 
 Em forma abreviada são indicadas algumas das 
principais reações de hidratação dos compostos do 
cimento: 
 a) gel; 
 b) compostos cristalinos hidratados. 
 
Hidratação- fases hidratadas 
Tecnologia de Concreto e Aço 
1) O C3A é o primeiro a reagir, da seguinte forma: 
 C3A + CaO + 12H2O → Al2O3 . 4CaO . 13H2O 
Hidratação- fases hidratadas 
Primeiro: Etringita 
Depois: monosulfoaluminato 
 
2) Sulfoaluminato de cálcio hidratados 
 Baixa resistência mecânica 
 Causador de expansão 
 Ocupa cerca de 15% a 20% do volume da pasta endurecida 
Tecnologia de Concreto e Aço 
3) O C3S reage a seguir: 
 C3S + 4,5 H2O → SiO2 .CaO . 2,5 H2O + 2Ca (OH)2 
 2C3S + 6H → C3S2 . 3 H + 3Ca (OH)2 
 
4) O C2S reage muito mais tarde, do seguinte modo: 
 C2S + 3,5 H2O → SiO2 . CaO . 2,5 H2O + Ca (OH)2 
 2C2S + 4H → C3S2.3H + Ca (OH)2 
Hidratação - fases hidratadas 
Tecnologia de Concreto e Aço 
CSH ( silicato de cálcio hidratado) 
 Notação : C-S-H 
 Relação C/S: 1.5 to 2.0 
 
Principais Características: 
 
 Elevada área superficial (100 to 700 m2/ g) 
 
 Maior responsável pela resistência dos cimento 
 
 Ocupa cerca de 50% a 60% do volume da pasta 
endurecida 
Hidratação – fases hidratadas 
Tecnologia de Concreto e Aço 
CH ( hidróxido de Cálcio ou portlandita) 
• Notação : C-H 
• Baixa resistência mecânica 
 
• Pode causar problemas de durabilidade 
 
• Ocupa cerca de 20% a 25% do volume da pasta 
endurecida 
Hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço Hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço Hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço 
http://cnx.org/content/m16447/latest/ 
Hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço 
CIMENTO + ÁGUA DISSOLUÇÃO FASES HIDRATADAS 
Entrelaçamento dos 
cristais 
Resistência mecânica 
C-S-H 
CH 
C.A.S.H 
(Etringita) 
Agregado E 
 Zona de transição Matriz de pasta de cimento 
Hidratação 
Tecnologia de Concreto e Aço 
+ H2O  C-S-H + Ca(OH)2 
resistência 
C3S 
C2S 
C3A 
C4AF 
+ H2O + Ca(OH)2  C4AH13 
Hidratação 
proteção às 
armaduras 
- lixiviação 
- carbonatação 
Tecnologia de Concreto e Aço Vídeos hidratação do cimento Portland 
https://www.youtube.com/watch?v=dfFFn-UKA_g 
https://www.youtube.com/watch?v=L4OLBNXMdHk 
https://www.youtube.com/watch?v=3wbyTiFxYzc 
https://www.youtube.com/watch?v=VLzoD-g_o5g