5 - Aglomerantes

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Aglomerantes 
Cimento 
Adições 
Cal 
Gesso 
Aglomerante 
Material ligante que tem por objetivo promover a união 
entre os grãos dos agregados. 
AGLOMERANTE ÁGUA PASTA + = 
AGLOMERANTE ÁGUA ARGAMASSA + = AGREGADO MIÚDO + 
AGLOMERANTE ÁGUA CONCRETO + = 
AGREGADO GRAÚDO 
AGREGADO MIUDO + 
CONCRETO 
MODERNO = 
AGLOMERANTE ÁGUA 
ADITIVOS 
ADIÇÕES + + 
AGREGADO GRAÚDO 
AGREGADO MIUDO + 
Aglomerante 
Componente cuja principal característica é endurecer, 
após algum tempo de sua mistura com a água, 
aglutinando as partículas com coesão e capacidade 
de ser moldado (trabalhável). 
 
Apresentam-se sob a forma pulverulenta e, quando 
misturados à água, formam uma pasta capaz de 
endurecer por simples secagem ou como 
conseqüência de reações químicas, aderindo às 
superfícies com as quais foram postos em contato. 
Classificação dos Aglomerantes 
Quimicamente ativos 
 Aéreos: A secagem ocorre através do ar. (Ex.: gesso, cal aérea). 
 Hidráulicos: O endurecimento ocorre por reações com a água. 
(Ex.: cimento Portland, cal hidráulica). 
 Cimento Portland Simples 
 Comum 
 CP V - ARI 
 Cimentos Portland Compostos 
 Cimento Portland composto 
 Cimento Portland pozolânico 
 Cimento Portland alto forno 
Quimicamente inertes 
 Argila 
 Betume 
Aglomerantes Aéreos: 
Após o endurecimento, NÃO 
resistem satisfatoriamente quando 
submetidos à ação da água. 
 
„Aglomerantes Hidráulicos: 
Resistem satisfatoriamente à água 
após endurecimento. 
Aglomerantes 
Requisitos Importantes 
Resistência mecânica: 
 Capacidade de resistir a esforços de compressão, tração, 
cisalhamento. 
 Importante também conhecer o comportamento deste 
ganho de resistência. 
 
Durabilidade: 
 Capacidade de manter as suas propriedades durante o uso. 
 A degradação pode ser oriunda de agentes externos (águas 
ácidas, sulfatadas) ou internos (compostos do próprio 
aglomerante ou presentes na mistura na qual o mesmo está 
contido). 
Solubilidade: 
 Capacidade de dissolução em íons (ânions e cátions), 
efetuada em meio aquoso, influenciada pelo tamanho das 
partículas, reatividade, temperatura etc. 
 
Reatividade: 
 Facilidade do material de interagir quimicamente, tendo 
influência significativa na cinética das reações. 
 
Área específica: 
 Corresponde à superfície efetiva de contato do sólido com o 
meio externo, sendo relacionada com a finura. 
 A área específica de um material é proporcional à sua 
reatividade. 
Aglomerantes 
Requisitos Importantes 
Cimento 
Aglomerante hidráulico largamente utilizado para a 
composição de peças estruturais em concreto e 
revestimento devido à sua excelente capacidade 
resistente. 
 
Tipos: 
 Comum; 
 Composto; 
 De alta resistência inicial; 
 De moderada resistência a sulfatos; 
 Etc. 
Cimento 
Material existente na forma 
de um pó fino, com 
dimensões médias da 
ordem dos 50 µm, que 
resulta da mistura de 
clínquer com outros 
materiais, tais como o 
gesso, pozolanas, ou 
escórias siliciosas, em 
quantidades que dependem 
do tipo de aplicação e das 
características procuradas 
para o cimento. 
 
Histórico 
CIMENTO CAEMENTU 
“PEDRA NATURAL 
PROVENIENTE DE 
ROCHEDOS” 
1756: o inglês John Smeaton consegue obter um 
produto de alta resistência por meio de calcinação de 
calcários moles e argilosos. 
1818: o francês Vicat obtem resultados semelhantes aos 
de Smeaton. É considerado o inventor do cimento 
artificial. 
1824: o inglês Joseph Aspdin queima conjuntamente 
pedras calcárias e argila, transformando-as num pó fino. 
Percebe que obtém uma mistura que, após secar, torna-
se tão dura quanto as pedras empregadas nas 
construções. 
Do Latim… 
 1888: Antônio Proost Rodovalho empenha-se em instalar 
uma fábrica em sua fazenda em Santo Antônio, SP; 
 1892: uma pequena instalação produtora na ilha de 
Tiriri, PB; 
 1924: implantação da Companhia Brasileira de Cimento 
Portland em Perus, SP. 
 
 O consumo de cimento no país dependia exclusivamente 
do produto importado. A produção nacional foi 
gradativamente elevada com a implantação de novas 
fábricas e a participação de produtos importados oscilou 
durante as décadas seguintes, até praticamente 
desaparecer nos dias de hoje. 
Experiência Brasileira 
Matérias-primas 
CALCÁRIO ARGILA GESSO + + 
CLÍNQUER 
Minério de ferro: Adicionado para diminuir o ponto de 
fusão das matérias primas do cínquer. 
Calcários: 
 São constituídos basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3), 
mas podem conter várias impurezas, como magnésio, silício, 
alumínio ou ferro; 
 É uma rocha sedimentar, sendo a terceira rocha mais abundante 
na crosta terrestre. Somente o xisto e o arenito são mais 
encontrados. 
 O elemento cálcio, que abrange 40% de todo o calcário, é o 
quinto mais abundante na crosta terrestre, atrás apenas do 
oxigênio, silício, alumínio e o ferro. 
 
 OBS.: O carbonato de cálcio é conhecido desde épocas muito 
remotas, sob a forma de minerais tais como a greda, o calcário e 
o mármore. 
Componentes do Cimento 
Importante: O uso de calcários com alto teor de MgO 
na produção de cimentos causa desvantagens na 
hidratação do material: 
 
MgO + H2O → Mg(OH)2 
 
Esta reação produz um elemento expansivo, 
aumentando o volume final, além de sais solúveis que 
podem enfraquecer o concreto quando exposto a 
lixiviação. 
Componentes do Cimento 
Argila: 
 Silicatos complexos contendo alumínio e ferro como cátions 
principais, além de potássio, magnésio, sódio, cálcio, titânio e 
outros; 
 A argila fornece ao cimento os componentes necessários: Al2O3, 
Fe2O3 e SiO2. 
 
Gesso: 
 É o produto de adição final no processo de fabricação do 
cimento, com o fim de regular o tempo de pega por ocasião das 
reações de hidratação. 
 O teor de gesso varia em torno de 3% no cimento. 
Componentes do Cimento 
Fabricação do cimento 
• Extração da matéria-prima das minas; 
• Britagem e mistura nas proporções corretas: 
• 75-80% de calcário e 20-25% de argila. 
• Moagem de matéria-prima; 
• Cozimento em forno rotativo a cerca de 1450o C: 
• A mistura cozida sofre uma série de reações químicas complexas 
deixando o forno com a denominação de clínquer. 
• Clinquerização. 
• Redução do clínquer a pó em um moinho juntamente 
com 3-4% de gesso. 
• Adições finais (pozolanas, escórias,…). 
Fabricação do cimento 
Dois métodos distintos: 
• Processo seco: 
• A mistura é moída totalmente seca e alimenta o forno em forma 
de pó. Tem a vantagem determinante de economizar 
combustível já que não tem água para evaporar no forno. 
• Processo úmido: 
• A mistura é moída com a adição de aproximadamente 40% de 
água. É caracterizado pela simplicidade da instalação e da 
operação dos moinhos e fornos. 
 
 Dos dois métodos, produz-se o mesmo clínquer e o 
cimento final é idêntico nos dois casos. 
Fabricação do cimento 
Fabricação do cimento 
Fabricação do cimento 
Fabricação do cimento 
Preparação da mistura crua 
O calcário e a argila são misturados e moídos até que a 
mistura crua tenha: 
 3% de sua massa retida na peneira ABNT #0,150mm 
 13% de sua massa retida na peneira ABNT #0,088mm. 
O processo de moagem se dá num moinho de bolas ou 
de rolos, por impacto e por atrito. 
O material entra no moinho encontrando em contra-
corrente ar quente (~220°C), o que propicia a secagem 
do material. 
 O material entra com umidade em torno de 5% e sai com 
umidade em torno de 0,9% a uma temperatura de final de 80ºC. 
Depois de moído, o material é estocado em silos, onde 
pode ser feita a homogeneização do mesmo.Processo de clinquerização 
 Os combustíveis mais utilizados para elevar a 
temperatura de clinquerização (~1400°C) são: óleo 
pesado, coque de petróleo, carvão mineral ou vegetal. 
Interior do forno em operação 
Processo de clinquerização 
 O material cru é lançado em uma torre de ciclones, onde 
ocorre a separação dos gases do material sólido. 
 
 Os gases são lançados na atmosfera, após passarem por 
um filtro eletrostático onde as partículas são precipitadas e 
voltam ao processo. 
 
 Após passagem pelos ciclones, o material entra no forno 
rotativo, onde ocorrem as reações de clinquerização. 
 
 Após a clinquerização, o clínquer formado é 
bruscamente resfriado com ar frio em contra corrente e é 
estocado em silos para a produção do cimento. 
Processo de clinquerização 
Composição química do cimento Portland 
 Composição típica do clínquer de cimento Portland: 
 CaO (C) - 67%; 
 SiO2 (S) - 22%; 
 Al2O3 (A) - 5%; 
 Fe2O3 (F) - 3%; 
 outros óxidos - 3%; 
COMBINAÇÕES 
 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, fósforo...) 
Propriedades conferidas ao cimento 
Alita (C3S): principal mineral que contribui para a resistência 
mecânica da pasta de cimento endurecida. 
Belita (C2S): reage mais lentamente com a água, porém, 
após períodos maiores (aproximadamente um ano), atinge a 
mesma resistência mecânica que a alita. 
C3A: reage muito rapidamente com a água, liberando muito 
calor, mas sem apresentar grande resistência mecânica. 
 O gesso reage com o C3A em um primeiro momento, gerando 
produtos insolúveis em água (etringitas) e impedindo que a pega se 
inicie muito rapidamente. 
C4AF: apresenta taxas inicialmente altas de reatividade com 
a água e, em idades mais avançadas, taxas baixas ou muito 
baixas  contribui pouco para a resistência mecânica. 
Reações de hidratação do cimento 
Aluminatos de cálcio (C3A, C4AF) 
 C3A: Primeiro composto a reagir. 
 Devido à adição do gesso (sulfato de cálcio) ao 
cimento, para regulação da pega, o aluminato 
tricálcico é analisado já combinado com este 
componente: 
 
C3A + CaSO4 . 2H2O → etringita (C3A.3CS.32H) → 
C3A.CS.H + C4AH 
 
C4AF → C3(A,F).3CS.32H → C3(A,F) CS H + C4(A,F) H 
 
→ reação imediata → reação lenta 
 
Silicatos de cálcio (C3S, C2S): 
 2 C3S + 6 H2O → C-S-H + 3 Ca(OH)2 
 2 C2S + 4 H2O → C-S-H + Ca(OH)2 
  muito mais tarde 
 Principal componente formado: 
 C-S-H (3 CaO . 2 SiO2 . 3 H2O) 
 Silicato cálcico hidratado – “Gel de Tobermorita” 
 Principal responsável pela resistência mecânica da 
pasta de cimento endurecida. 
 Hidróxido de cálcio (portlandita) 
 Aumento do pH da pasta (menor acidez). 
 
 
Reações de hidratação do cimento 
 Os silicatos de cálcio anidros dão origem a 
silicatos monocálcicos hidratados e ao hidróxido de 
cálcio, que cristaliza em escamas exagonais, dando 
origem à portlandita; 
 
 O silicato de cálcio hidratado apresenta-se com 
semelhança ao mineral denominado tobermorita e, 
como se parece com um gel, é denominado gel de 
tobermorita; 
 
 A composição do silicato hidratado depende da 
concentração de cal na solução em que ele está em 
contato. 
Reações de hidratação do cimento 
Pega e endurecimento 
Pega: 
 Período de fenômenos químicos, em que ocorrem 
desprendimentos de calor e reações; 
Endurecimento: 
 Período de fenômenos físicos de secagem e entrelaçamento dos 
cristais; 
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; 
Armazenamento do cimento 
 Granel 
 Silos hermeticamente fechados 
 Tempo máximo: 180 dias 
 
Sacos 
 Galpões fechados 
 Estrados de madeira a 30cm do solo e a 30cm das 
paredes 
 Empilhamento máximo: 15 sacos 
 Distância entre pilhas: 60cm 
 Tempo máximo: 30 dias (canteiro) 
Maiores grupos cimenteiros 
1. Lafarge 
 Origem: França 
 Capacidade (ton): 144 milhões 
2. Holcim 
 Origem: Suíça 
 Capacidade (ton): 95 milhões 
3. Cemex 
 Origem: México 
 Capacidade (ton): 77 milhões 
4. Heidelberger Zement 
 Origem: Alemanha 
 Capacidade (ton): 59 milhões 
5. Italcementi Group 
 Origem: Itália 
 Capacidade (ton): 51 milhões 
6. Taiheiyo 
 Origem: Japão 
 Capacidade (ton): 39 milhões 
7. Votorantim 
 Origem: Brasil 
 Capacidade (ton): 24 milhões 
8. Dyckerhoff 
 Origem: Alemanha 
 Capacidade (ton): 23 milhões 
9. Cimpor 
 Origem: Portugal 
 Capacidade (ton): 18 milhões 
Fonte: www.cimento.org 
Propriedades do cimento 
Finura: 
 Corresponde à área específica de contato dos grãos 
de cimento com a água da mistura. 
 Tanto maior quanto mais eficiente for a moagem 
do clínquer com gesso. 
 Influência no comportamento do cimento: 
 Velocidade de endurecimento 
 Potencialidade - reatividade 
 Determinação: 
 Finura: peneiramento (nº 200 e nº 325) 
 Área específica: Permeabilímetro de Blaine 
Propriedades do cimento 
Tempos de pega: 
 Tempo para a solidificação da pasta plástica de 
cimento. 
 Início de pega: Marca o ponto no tempo em que a 
pasta torna-se não trabalhável. 
 Fim de pega: Tempo necessário para a pasta se 
torne totalmente rígida. 
Importância: 
 Determina o período de tempo que o concreto 
pode ser trabalhado após o seu lançamento. 
Propriedades do cimento 
Tempos de pega: 
 Determinação: Aparelho de Vicat. 
 Início de pega: Agulha penetra 39mm na pasta 
 Fim de pega: Agulha faz uma impressão na superfície da 
pasta, sem penetrar 
 
Enrijecimento: 
 Perda de consistência da pasta plástica do cimento. 
 Determinação: 
 Perda de abatimento do concreto. 
Propriedades do cimento 
Expansibilidade / Sanidade / Estabilidade 
volumétrica: 
 Retrata a variação de volume do cimento após a pega, 
por conta de hidratação lenta ou reação expansiva com 
algum composto presente no cimento endurecido. 
 CaO, MgO, gesso - sulfato de cálcio (formação de 
etringita atrasada) 
„ 
Determinação: 
 Agulha de Le Chatelier 
 Ensaios em auto clave. 
Propriedades do cimento 
Resistência característica: 
 Resistência à compressão que atinge um corpo de prova 
cilíndrico pequeno fabricado a partir da pasta de 
consistência normal com o cimento em questão. 
 
Caracteriza o tipo de cimento. 
 
Pasta para o ensaio: 
 Areia do Rio Tietê; 
 Água destilada. 
 Consistência normal. 
Propriedades do cimento 
Calor de hidratação: 
 Representa o calor gerado pela reação exotérmica de 
hidratação do cimento. 
 
Importância: 
 ŠExecução de peças com grande volume de concreto 
(concreto massa) - barragens, blocos de fundação... 
 Fissuras térmicas. 
 
Determinação: 
 ŠCalorímetro (difícil avaliação precisa – encontrado 
apenas em grandes laboratórios). 
CP 
Composição 
Classe - 
Resistência aos 
28 dias (MPa) 
Cimento 
Portland 
TIPO 
Ex.: CPII-E-32 
CPII-E (SIGLA) 
32 (CLASSE) 
SIGLA 
 NOME TÉCNICO: Cimento Portland 
composto com escória com resistência 
característica de 32 MPa. 
CIMENTO PORTLAND: NOMENCLATURA 
RR XXX 
Adições ao cimento 
Escória 
 Aparência semelhante a areia grossa. 
 Sub-produtode alto-fornos e produção de aço. 
 Silicatos – características de ligante hidráulico (material cimentante) 
Pozolana 
 Elevado teor de sílica ativa (SiO2). 
 Ligante hidráulico complementar ao clínquer [Reações Pozolânicas]. 
 Originalmente: argilas contendo cinzas vulcânicas, encontradas na Itália. 
 Atualmente: pozolanas ativadas artificialmente e sub-produtos industriais 
como cinzas volantes, provenientes da queima de carvão mineral. 
Fíler 
 Calcário: composto basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3), 
encontrado abundantemente na natureza, finamente moído 
 Elemento de preenchimento, capaz de penetrar nos interstícios das demais 
partículas e agir como lubrificante, tornando o produto mais plástico e não 
prejudicando a atuação dos demais elementos. 
Adições ao cimento 
 Cimento Portland Comum NBR 5732 
 Cimento Portland Composto NBR 11578 
 Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735 
 Cimento Portland Pozolânico NBR 5736 
 Cimento Portland de Alta Inicial NBR 5733 
CIMENTO PORTLAND: NORMALIZAÇÃO 
ESPECIFICAÇÕES E APLICAÇÕES 
• Todos os tipos de cimento são adequados a 
todos os tipos de estruturas e aplicações. 
 
• Existem tipos de cimento que são mais 
recomendáveis ou vantajosos para 
determinadas aplicações 
 
 
TIPO Sigla Classe 
Composição (%) 
Norma 
Brasileira Clínquer 
+ Gesso 
Escória Pozolana Fíler 
Comum 
CP I 
25 
100 0 
NBR 5732 
32 
40 
CP I-S 
25 
95 a 99 1 a 5 32 
40 
Composto 
CP II-E 
25 
56 a 94 6 a 34 6 a 14 0 a 10 
NBR 11578 
32 
40 
CP II-Z 
25 
76 a 94 0 15 a 20 0 a 10 32 
40 
CP II-F 
25 
90 a 94 0 0 6 a 10 32 
40 
Alto-forno CP III 
25 
25 a 65 35 a 70 0 0 a 5 NBR 5735 32 
40 
Pozolânico CP IV 
25 
45 a 85 0 15 a 50 0 a 5 NBR 5736 
32 
Alta Resistência 
Inicial 
CP V-ARI - 95 a 100 0 0 0 a 5 NBR 5733 
Outros tipos de cimento 
 Cimento Portland Resistente a Sulfatos 
 Cimento Portland de Baixo 
Calor de Hidratação 
 Cimento Aluminoso (refratario) 
 Cimento Branco (estrutural ou nao) 
Tipo de cimento Usos indicados 
CP I, CP II Geral 
CP III 
Geral, concreto massa, água do mar e 
meios agressivos 
CP IV 
Geral, concreto massa, água do mar, 
meios agressivos e com agregados 
reativos 
CP V 
Pré-moldados, túneis e concretos 
protendidos 
RS Ambientes agressivos e água do mar 
Branco Estético e rejuntes 
Branco Estrutural Pisos, monumentos e fins arquitetônicos 
Baixo calor Obras de concreto massa 
Usos indicados para tipos de cimento