Aula 4 - cimento Portland

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NOTAS DE AULA 4 – CIMENTO PORTLAND: ASPECTOS QUÍMICOS MCC-I / 2014 
 
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Cimento Portland 
 
Definição: cimento hidráulico produzido pela moagem de clinqueres constituídos 
essencialmente por silicatos cálcio hidráulicos e uma pequena quantidade de uma ou 
mais formas de sulfato de cálcio. Clínqueres são nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro de 
material sinterizado que produzido quando uma mistura de matérias-primas de 
composição pre-determinada é aquecida em altas temperaturas. 
 
Processo de fabricação 
 
 
 
Fonte: Mehta e Monteiro 
 
Assista o vídeo de fabricação do cimento pelo linque: http://www.snic.org.br/processo.asp 
acesso em agosto de 2014. 
 
 
Reações químicas (forno) 
 
Calcário ------ CaO + CO2 
Argila -------- SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 
 
Argila + Calcário 3CaO. SiO2 
 2CaO.SiO2 
 3CaO.Al2O3 
 4CaO.Al2O3.Fe2O3 
 
 
 
 
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Composição Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: A.M.Neville & J.J. Brooks 
 
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Determinação dos compostos através da análise química (Formulas de Bogue) 
Para um modulo de alumina (A/F) maior ou igual a 0,64 
 
%C3S = 4,071 C - 7,600 S - 6,718 A - 1,430 F - 2,850 S 
%C2S = 2,867 S - 0,7544 C3S 
%C3A = 2,650 A - 1,692 F 
%C4AF = 3,043 F 
 
Exemplo: A partir do teor de óxidos, calcular o teor dos compostos (aluminatos e silicatos) 
usando as formulas de Bogue. Note que pequenas variações nos teores de óxidos 
modificam sobremaneira os teor dos compostos do cimento produzido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Obs.: Pequenas alterações na análise de óxidos dos cimentos podem resultar em grandes 
mudanças nos teores dos compostos 
 
Estruturas cristalinas presentes no cimento anidro 
- silicatos de cálcio: C3S e C2S 
- Aluminato e ferroaluminato de cálcio: C3A e C4AF 
- MgO ( periclásio) e CaO (oxido de cálcio livre ou não combinado) 
- compostos alcalinos e sulfatos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Ibracon, 2005
Óxidos	
   Cim	
  1	
   Cim	
  2	
  
	
  
	
   	
   	
   	
   Compostos	
   Cim	
  1	
   Cim	
  2	
  
S	
   21,1	
   21,1	
  
	
  
	
   	
   	
   	
   C3S	
   52,8	
   58,0	
  
A	
   6,2	
   5,2	
  
	
  
	
   	
   	
   	
   C2S	
   20,7	
   16,7	
  
F	
   2,9	
   3,9	
  
	
  
	
   	
   	
   	
   C3A	
   11,5	
   7,2	
  
C	
   65	
   65	
  
	
  
	
   	
   	
   	
   C4AF	
   8,8	
   11,9	
  
S	
   2	
   2	
  
	
  
	
   	
   	
   	
  
	
   	
   	
  outros	
   2,8	
   2,8	
  
	
  
	
   	
   	
   	
  
	
   	
   	
  
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Hidratação do Cimento Portland 
 
- Hidratação por dissolução-precipitação 
- Hidratação no estado solido (topoquimica) 
 
Os aluminados reagem mais rapidamente, são responsáveis pelo enrijecímento e pega. 
Os silicatos (75% do cimento) tem papel dominante nas características de endurecimento 
(taxa de desenvolvimento da resistência) 
 
Hidratação dos aluminatos 
 
[AlO4]- + 3[SO4]2- + 6[Ca]2+ + aq ---- C6AS3H32 (etringita) 
 
[AlO4]- + [SO4]2- + 4[Ca]2+ + aq ---- C4ASH18 (monossulfato) 
 
Apos o equilíbrio, para cimentos que possuem mais de 5% de C3A: 
 
C6AS3H32 + 2C3A + 22H ---- 3C4ASH18 
 
Hidratação dos Silicatos 
 
2C3S + 6H ----- C3S2H3 + 3CH. (61% de c-s-h e 39% de CH) 
2C2S + 4H ----- C3S2H3 + CH. (82% de c-s-h e 18% de CH) 
 
Reação pozolânica. 
Cimento Portland: C3S + H ------ C-S-H + CH 
 (rápida) 
 
Cimento Pozolânico: pozolana + CH + H ------- C-S-H 
 (lenta) 
 
 
De acordo com Metha (1998), o processo de hidratação consiste em reações simultâneas 
dos compostos anidros com a água, entretanto os nem todos os compostos se hidratam à 
mesma velocidade. Os aluminatos se hidratam a uma velocidade muito mais rápida que 
os silicatos. O enrijecimento e péga de uma pasta são comandados pela hidratação dos 
aluminatos, enquanto que o silicatos, que compõem mais de 75% do cimento comum, tem 
um papel preponderante no desenvolvimento da resistência. Veja a seguir micrografias de 
uma pasta de cimento hidratada. 
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Fonte: Mehta e Monteiro, 2008 
 
 
BT 106 (abcp) : Guia Básico de Utilização do Cimento Portland: 
http://www.abcp.org.br/conteudo/wp-content/uploads/2009/12/BT106_2003.pdf acesso em 
setembro de 2014 
 
Press Kit (snic) – Informações sobre o Setor Cimenteiro: 
http://www.snic.org.br/press.asp acesso em setembro de 2014