Aula 04 - Cimento Portland

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Materiais de Construção II - CIMENTO 
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Engº Luiz Gustavo Laval 1
1
Prof. Eng. Luiz Gustavo Laval
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II
AGLOMERANTES
CIMENTO PORTLAND
luiz.gustavo@imed.edu.br
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DEFINIÇÃO:
É o produto obtido pela pulverização de clínquer constituído
essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio, com uma certa
proporção de sulfato de cálcio natural, contendo, eventualmente,
adições de certas substâncias que modificam suas propriedades ou
facilitam seu emprego.
CLÍNQUER: Produto de natureza granulosa, resultante da calcinação
de uma mistura de materiais (silicato hidráulico de cálcio, sulfato de
cálcio), conduzida até a temperatura de sua fusão insipiente.
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HISTÓRICO:
É O SEGUNDO MATERIAL MAIS UTILIZADO PELO HOMEM.
� 1756 – Engº John Smeaton – procurava um aglomerante que
endurecesse na presença de água, para facilitar o trabalho de
reconstrução do farol de Eddystone, na Inglaterra. Verificou que
mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca,
tão resistente quanto as pedras utilizadas nas construções.
� 1818 – Frances Louis Vicat – obtém resultados
semelhantes aos de Smeaton, pela mistura de
componentes argilosos e calcários.
Ele é considerado o inventor do cimento artificial.
Louis Vicat
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HISTÓRICO:
� 1824 – Um pedreiro inglês, Joseph Aspdin - patenteou a
descoberta, batizando de cimento Portland, em referência a um
tipo de pedra muito usada em construções na região de Portland,
Inglaterra. No pedido de patente constava que o calcário era
moído com argila, em meio úmido, até transformar-se em pó. A
água era evaporada e os blocos da mistura seca eram calcinados
em fornos e depois moídos bem finos.
Ilha Britânica de Portland
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CONSTITUINTES:
Os constituintes fundamentais do CP são:
• Cal (CaO);
• Sílica (SiO2);
• Alumina (Al2O3);
• Óxido de Ferro (Fe2O3);
• Magnésia (MgO) – pequena porção;
• Anidrido Sulfúrico (SO3) – pequena porcentagem – retardador
do tempo de pega;
• Constituintes menores (óxido de sódio, de potássio e de
titânio).
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CONSTITUINTES:
Ex. Matérias Primas na fabricação do CP Cia Cimento Rio Branco
(Grupo Votorantin):
• 90,0 % de Calcário;
• 9,50 % de Argila;
• 0,50 % de Minério de Ferro.
Mina de calcário
Mina de argila
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VÍDEO FABRICAÇÃO DO CIMENTO ITAMBÉ: 
http://www.youtube.com/watch?v=eRzFsrHMxv4
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MINERAÇÃO:
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MINERAÇÃO:
O CALCÁRIO é a principal matéria-
prima na fabricação do cimento
O desmonte do calcário na jazida
é feito com explosivos.
O material resultante é
transportado em caminhões “fora
de estrada” até a instalação de
britagem.
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MINERAÇÃO:
A ARGILA é matéria-prima essencial na fabricação do cimento,
extraídas nas jazidas, passam pelo processo de desagregação
através de rolos que rodam em sentido contrário, destruindo assim
os torrões.
Jazida de Argila
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MINERAÇÃO:
O MINÉRIO DE FERRO é usado na
fabricação do cimento, como corretivo.
O mais comumente usado é a hematita
(Fe2O3), por ser o mineral de ferro mais
abundante e importante
comercialmente.
Minério de Ferro
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MINERAÇÃO:
A AREIA é utilizada na fabricação do cimento como matéria prima
corretiva, quando ocorre uma deficiência no teor de SiO2.
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MOAGEM À CRU:
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MOAGEM À CRU:
O calcário, a argila, a areia e o minério de ferro são moídos e
transformados em um pó fino denominado de FARINHA CRUA.
Moinho de Bolas
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
CLINQUERIZAÇÃO:
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
CLINQUERIZAÇÃO:
A FARINHA CRUA é enviada aos silos de
homogeneização que lhe garantem a
uniformidade.
Depois da homogeneização a farinha é
lançada na torre de ciclones onde
acontece uma troca de calor com o ar
quente produzido pelo forno, fazendo
com que a farinha já entre no forno
pré-aquecida.
Torre de Ciclone
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PROCESSO DE
FABRICAÇÃO:
CLINQUERIZAÇÃO:
O CLÍNQUER ao sair do forno
a 1450ºC vai para o resfriador
que através do choque
térmico, baixando a
temperatura do clínquer para
+/- 120ºC, acontece assim a
cristalização dos cristais de
maneira a consolidar as
reações químicas ocorridas
no forno.
Resfriador do Clínquer
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
CLINQUERIZAÇÃO:
C2S (Belita):
• Hidratação lenta
• Resistência nas idades maiores
• Desprendimento de calor baixo
C3S (Ferrita): 
• Hidratação rápida
• Coloração do cimento
• Baixa resistência mecânica
C3A (Aluminato):
• Hidratação muito rápida
• Responsável pelas primeiras 
reações
• Desprendimento de calor alto 
C3S (Alita): 
• Hidratação rápida
• Resistência nas primeiras idades
• Desprendimento de calor médio 
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MOAGEM DO CIMENTO:
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MOAGEM DO CIMENTO:
Na moagem final, o gesso é misturado ao clínquer e aos aditivos
(filler, escória ou pozolana) resultando no tipo de cimento
desejado.
Pozolana – cinza volante do
processo de queima industrial ou
cinzas vulcânicas.
Moinho de Bolas
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MOAGEM DO CIMENTO:
O GESSO é o sulfato de cálcio, que tem a
finalidade de controlar o tempo de pega
(endurecimento) do cimento após a adição
de água.
O FILLER CALCÁRIO é um pó de
calcário, proporciona um efeito
esponja, preenche os poros do
clínquer contribuindo com a
trabalhabilidade do concreto e
argamassa.
Gesso
Filler Calcário
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
MOAGEM DO CIMENTO:
A ESCÓRIA DE ALTO FORNO é um
resíduo resultante da produção de
ferro gusa em altos fornos,
proporciona maior resistência à
ataques químicos e redução do calor
de hidratação.
A POZOLANA pode ser natural ou
artificial, dando ao cimento maior
resistência ao ataque de sulfatos e
redução do calor de hidratação.
Escória de alto forno
Pozolana artificial
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
EXPEDIÇÃO:
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
EXPEDIÇÃO:
Depois de todo o processo de fabricação o
cimento é armazenado nos silos.
O SILO MULTICÂMERA tem capacidade para
armazenar diferentes tipos de cimento.
Silo multi câmera
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PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
EXPEDIÇÃO:
ENSACADO: O cimento é inserido
automaticamente nos sacos através
da ensacadeira, onde depois é
expedido em pallets.
GRANEL: O produto é estocado nos silos
de cimento, de onde é expedido a granel,
através dos caminhõesgraneleiros que
t em capacidade média
d e 27 ton.
Paletizadora
Autopac-carregamento 
palletizado
Ensacadeira automática
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PROPRIEDADES FÍSICAS:
As propriedades físicas são consideradas sob três aspectos:
� Produto em condição natural (pó);
� Mistura do cimento e água (pasta);
� Mistura da pasta com agregados padronizados (argamassa);
DENSIDADE (absoluta=3,15; aparente=1,5):
Utilizada nos cálculos de consumo do produto na dosagem com
base nos volumes específicos. Nas pastas de cimento, a densidade
pode variar com o tempo, aumentando durante o processo de
hidratação (fenômeno da retração), podendo chegar em 24 horas:
• 7,0mm/m nas pastas;
• 4,5mm/m nas argamassas;
• 2,0mm/m nos concretos com 350Kg de cimento/m³.
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PROPRIEDADES FÍSICAS:
FINURA:
Tamanho dos grãos do produto apresenta o valor da superfície
específica (soma das superfícies dos grãos em 1g de produto). É o
fator que determina a velocidade da hidratação da argamassa.
• + fino = > Resistência; < Exsudação; > Impermeabilidade;
melhor trabalhabilidade e coesão do concreto.
EXSUDAÇÃO: Separação natural e espontânea da água na mistura,
ocasionado principalmente pelas densidades diferentes dos materiais
constituintes que, por mais que estejam bem misturados existe uma
tendência dos materiais mais pesados descerem e os mais leves subirem.
Esse fenômeno é extremamente prejudicial ao concreto, pois ao se
deslocar à superfície da mistura a água percorre caminhos dentro da
pasta aumentando a permeabilidade, e reduzindo a resistência do
concreto.
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PROPRIEDADES FÍSICAS:
FINURA:
Verificado através dos processos:
• Turbímetro de Wagner (onde é medido o tempo de
precipitação dos grãos em suspensão no querosene;
• Permeâmetro de Blaine (tempo de percolação de
determinado volume de ar através dos vazios
intergranulares).
Material retido na peneira 200 (75 micra):
� Cimento Portland comum < 15%;
� Cimento Portland de alta resistência inicial < 6%.
LEITURA COMPLEMENTAR: Processos de verificação de finura dos grãos,
páginas 40-42, BAUER, L. A. F. Materiais de Construção – Volume 1. Editora
LTC, 5º Edição.
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PROPRIEDADES FÍSICAS:
TEMPO DE PEGA:
É o momento em que a pasta adquire certa consistência que a torna
imprópria para o trabalho (Bauer, 2000).
Os grãos de cimento, durante o processo de hidratação, vão
aglutinando-se por efeito da floculação, constituindo um esqueleto
sólido responsável pela estabilidade da estrutura. Em seguida, as
subsequentes idades conduz ao endurecimento responsável pela
aquisição permanente das características do produto acabado e
resistência mecânica.
A determinação do tempo de pega é realizada através do uso do
aparelho de Vicat, onde mede-se à resistência à penetração na
pasta de cimento.
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PROPRIEDADES FÍSICAS:
TEMPO DE PEGA:
A pega e o endurecimento são dois aspectos do mesmo processo de
hidratação do cimento, vistos em períodos diferentes.
O fim da pega significa que a pasta não pode mais ser manuseada e,
terminada essa fase, inicia o endurecimento. Apesar de no fim da
pega a pasta já ter alguma resistência, é durante o endurecimento
que os ganhos de resistência são significativos.
O período de pega é geralmente superior à 1 hora após o inicio da
mistura, podendo sem acelerado (aditivo cloreto de sódio ou silicato
de sódio) ou retardado (açucares ordinários, celulose, etc.)
dependendo da sua aplicação, operações de manuseio, transporte,
lançamento e adensamento
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PROPRIEDADES FÍSICAS:
RESISTÊNCIA:
É determinada através da ruptura à compressão dos corpos-de-
prova.
Os valores variam de acordo com:
� Tipo de cimento;
� Tempo de maturação;
� Tipo e qualidade dos agregados;
� Aditivos;
� Mão-de-obra;
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
Estão diretamente ligadas ao processo de endurecimento por hidratação.
Trata-se de um processo complexo, que se desenvolve através da
dissolução da água, precipitações de cristais e gel com hidrólises e
hidratações dos componentes do cimento.
Adição do gesso retarda o tempo de pega do cimento possibilitando a
trabalhabilidade do material. Isso ocorre devido a solubilidade dos
aluminatos anidros serem extremamente baixas
As reações químicas no clinquer pulverizado são realmente rápidas. O
aluminato tricálcico é considerado o responsável pelo início imediato do
processo de endurecimento. Nessa condições o material é inútil para o
construtor.
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
ESTÁGIOS DA HIDRATAÇÃO DO CP:
ESTAGIO I: Em contato com a água ocorre uma rápida dissolução dos grãos
do cimento. Sobem as concentrações de álcalis solúveis, Ca2+, SO4
2 e íons
OH em solução, resultando em um pH de 12 a13.
ESTAGIO II: Os íons Ca2+, SO4
2 e íons OH reagem com os silicatos e
aluminatos para formar gel de C-S-H e etringita, formando uma barreira
em torno dos grãos de cimento não hidratados, retardando novas
hidratações, permitindo um período de trabalhabilidade durante o qual o
concreto deve ser lançado e assentado.
ESTAGIO III:: Durante o Estágio II a concentração de íons Ca2+ continua a
aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos grãos de cimento atrás
da barreira. Com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de
Ca(OH)2 ocorre uma rápida hidratação dos grãos de cimento gerando gel
de C-S-H e etringita. A formação de gel de C-S-H e o intertravamento das
partículas promovem a pega e o endurecimento.
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
ESTABILIDADE:
É uma característica ligada à ocorrência eventual de indesejáveis
expansões volumétricas posteriores ao endurecimento do concreto
e resulta da hidratação de cal e magnésia livre na argamassa.
A criação de tensões internas resultantes, resultantes desta
expansão, cria tensões internas que conduzem a microfissuração do
concreto, podendo terminar na desagregação mois ou menos
completa do material.
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
CALOR DE HIDRATAÇÃO:
Durante o processo de endurecimento do cimento, considerável
quantidade de calor se desenvolve nas reações de hidratação.
A elevação de temperatura, resultante nas obras volumosas, conduz
ao aparecimento de trincas de contração ao fim do resfriamento da
massa.
� Calor de hidratação do CP comum 85 – 100 cal/g;
� Calor de hidratação do CP com baixo calor de hidratação 60 –
80 cal/g;
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
CALOR DE HIDRATAÇÃO:
Este assunto será debatido no conteúdo referente ao endurecimento do
concreto.
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
RESISTÊNCIA AOS AGENTES AGRESSIVOS:
Concretos em contato com a água e com a terra podem sofrer
fenômenos de agressividade (devido a presença de substâncias
químicas susceptíveis a reações com certos constituintes do
cimento).
� Águas Puras – atacam o cimento hidratado por dissolução da
cal;
� Águas Ácidas (água da chuva com CO2) – dissolução da cal
(baixa concentração – obstrui os poros – alta concentração –
exaustão da cal);
� Água do Mar – Possuem numerosos sais em solução (sulfato
de cálcio, sulfato de magnésio, cloreto de sódio). Cloreto de
sódio aumenta a solubilidade da cal.
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PROPRIEDADES QUÍMICAS:
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO:
É a formação de produtos gelatinosos acompanhada de grande
expansão de volume pela combinação dos alcális do cimento com a
sílica ativa finamentedividida, eventualmente presente nos
agregados.
� Fenômeno pouco estudado;
� Riscos de redução no tempo de durabilidade do concreto;
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CLASSIFICAÇÃO:
Os cimentos forma originalmente fabricados segundo as
especificações dos consumidores.
1904 – as primeiras especificações da ASTM foram introduzidas –
fabricação de alguns tipos de cimento;
Em cada país, a indústria produz os cimentos padronizados pelo
organismo normalizador nacional e alguns fora de normas, mas
sempre um número limitado de tipos.
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CLASSIFICAÇÃO:
Quanto à resistência à compressão:
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COMPOSIÇÃO DOS CIMENTOS PORTLAND:
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TIPOS DE 
CIMENTO:
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TIPOS DE CIMENTO:
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TIPOS DE CIMENTO:
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TIPOS DE 
CIMENTO:
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TIPOS DE 
CIMENTO:
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TIPOS DE 
CIMENTO:
CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE 
CIMENTO:
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CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a sulfatos - NBR 5737):
Os cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes aos
sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
� Teor de C3A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no
máximo 8% e 5% em massa;
� Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de
escória granulada de alto-forno, em massa;
� Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de
material pozolânico, em massa;
� Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa
duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.
CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
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CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO:
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CIMENTO PORTLAND
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) - NBR 13116:
Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC, geram
até 260 J/g aos 3 dias e até 300 J/g aos 7 dias de hidratação (podem
ser qualquer um dos tipos básicos).
� Ex: CP III-32 BC ou CP IV-32 BC
Retarda o desprendimento de calor em peças de grande massa de
concreto, evitando fissuras de origem térmica, devido ao calor
desenvolvido durante a hidratação do cimento.
Ensaio NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação pelo
Método da Garrafa de Langavant.
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND:
CIMENTO PORTLAND
ARMAZENAMENTO E ESTOCAGEM:
O cimento é um aglomerante hidráulico que reage quando exposto à
umidade, independente da quantidade de água que estiver disponível no
ambiente. Dessa forma:
� evite o contato do cimento com a água antes do uso (estocado em local
seco, coberto e fechado, protegido da chuva, afastado do chão, do piso
e das paredes externas ou úmidas);
� não deixe-o estocado por mais de 3 meses, a contar de sua data de
fabricação.;
� cuide com o armazenamento sobre lajes (excesso de peso pode
acarretar colapso na estrutura)
Os sacos de cimento não garantem a impermeabilidade necessária do
cimento.
Com o inicio da hidratação, aparecem nódulos que não se desmancham com
a pressão dos dedos – pode ser usado, após peneiramento, porém somente
em serviços secundários (argamassas, pavimentos secundários, etc.).
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CIMENTO PORTLAND
ARMAZENAMENTO E ESTOCAGEM:
� prepare pilhas apoiadas sobre tablados de madeira, montados a
pelo menos 30 cm do chão ou do piso. As pilhas não devem
conter mais do que 10 sacos – 3t/m² (excepcionalmente pilhas
com 15 sacos);
� utilize os sacos conforme a ordem de chegada no depósito;
� mantenha corredores de acesso com
largura = 1,2m entre as pilhas e
afastamento mínimo de 30cm das
paredes;
� sinalize na parede com faixas as
alturas máximas de empilhamento;
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CIMENTO POZOLÂMICO:
As pozolanas são substâncias siliciosas e aluminosas que sozinhos
não possuem a propriedade de aglomerar outros materiais entre si,
mas quando misturados a outro aglomerante e na presença de
umidade reagem, formando compostos cimentícios.
Exemplos de pozolanas: cinzas
vulcânicas, algumas rochas ígneas,
argilas calcinadas, cinzas volantes,
entre outras.
Deixada de lado por anos, a utilização das
pozolanas no CP vem se intensificando
atualmente.
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CIMENTO PORTLAND
CIMENTO POZOLÂMICO:
Deixada de lado por anos, a utilização das pozolanas no CP vem se
intensificando atualmente.
A adição de pozolanas no CP:
� retardam o ganho de resistência mecânica;
� reduzem o calor de hidratação;
� melhoram a trabalhabilidade;
� minimiza a permeabilidade do concreto;
� diminuem ocorrência das reações álcali-agregado.
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CIMENTO ALUMINOSO:
Resultado da fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor bauxíta
inferior a 30%), moída misturadas, em fornos de alta temperatura,
resfriado, britado e moído.
Características:
� tempo de pega lento (> 2h);
� cura rápida (em 24horas resistência superiores a 45 MPa);
� preço elevado (produto importado);
� emprego delicado(elevadíssimo calor de hidratação);
� produz argamassas com alta resistência ao calor
(até 1200ºC) – sendo sua principal aplicação (cimento
refratário);
� alta resistência a abrasão e corrosão;
� endurecimento normal em temperaturas baixas;
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CIMENTO ALUMINOSO:
APLICAÇÕES:
� concretos refratários;
� rápida cura e altas resistências iniciais e finais;
� pisos para tráfego após 6 horas;
� chumbamentos;
� reparo em cabeça de protensão, 24h pode protender, (CP=7 dias);
� concretagens junto ao mar (para aproveitar maré baixa);
� pré-moldados para uso imediato;
� rejuntamento e assentamento de
tijolos refratários;
� mistura ao cimento Portland (acelerar
endurecimento).
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CIMENTO NATURAL:
Produto resultante do cozimento de calcários argilosos (teor argila +
- 25%) e tempo de cozimento à temperatura < 1000oC.
� Apresenta tempo de pega rápida, atribuída a presença do
� teor mais elevado de aluminato de cálcio.
� Resistência dos cimentos naturais é baixa, (50% do CP),
devido a composição do calcário não uniforme.
� Uso inexistente no Brasil onde deixou de ser fabricado.
Na França e na Alemanha é empregado em condutos
(esgotos, água, vedação de fugas e veios de água); nos
EUA é empregado em pavimentação de estradas de
rodagem.
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CIMENTO PORTLAND
NORMAS:
� NBR 7215:1996 – Determinação da Classe do Cimento
Portland;
� NBR 5732:1991 – Cimento Portland Comum;
� NBR 11578:1997 – Cimento Portland Composto;
� NBR 5735:1991 – Cimento Portland de Alto-forno;
� NBR 5736:1999 – Cimento Portland Pozolânico;
� NBR 5733:1991 – Cimento Portland de Alta Resistência Inicial;� NBR 5737:1992 – Cimento Portland Resistente à Sulfatos;
� NBR 13116:1994 – Cimento Portland de Baixo Calor de
Hidratação;
� NBR 12989:1993 – Cimento Portland Branco;
� NBR 12653:2014 – Materiais pozolânicos — Requisitos
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BIBLIOGRAFIA:
� BAUER, L. A. F. Materiais de Construção – Volume 1. Editora
LTC, 5º Edição;
SITES INTERESSANTES :
� http://www.abcp.org.br/
� http://www.cimento.org/
� http://www.cimentoitambe.com.br/cimentos/
� http://www.votorantim-cimentos.com.br/