aglomerantes-para-alunos

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Grupo de Materiais de Construção
Departamento de Construção Civil
Universidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
1
Prof. Dr. Marcelo Medeiros | Materiais de ConstruçãoAGLOMERANTES
Materiais de Construção
( TC-030)
Ministério da Educação
Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Prof. Dr. Marcelo Medeiros
AGLOMERANTES
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AGLOMERANTES
DEFINIÇÃO 
São produtos capazes de provocar a aderência dos 
materiais.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE ENDURECER:
• Quimicamente inertes:
Endurecem por simples secagem.
Ex: argilas, betumes.
• Quimicamente ativos:
Endurecem devido a reações química
Ex: Cimento Portland 
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• Quimicamente ativos:
AGLOMERANTES
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A RELAÇÃO COM A ÁGUA:
• Hidráulicos
Não necessitam da presença do ar 
para seu endurecimento.
• Aéreos
Necessitam da presença do ar para endurecer.
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AGLOMERANTESAÉREOS:
Depois de endurecidos, não resistem bem a água.
Devem ser usados apenas em contato com o ar.
Ex.: Cal aérea, Gesso
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AGLOMERANTES
• Quimicamente ativos:
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS:
Depois de endurecidos, resistem bem a água.
O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se dá
por ação exclusiva da água (reação de hidratação).
Ex.: Cal hidráulica, Cimento aluminoso, Cimento
Portland.
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AGLOMERANTES
• Quimicamente ativos:
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• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
AGLOMERANTES
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Hidráulicos
simples
Hidráulicos
com adições
Hidráulicos 
mistos
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS SIMPLES:
Um único produto, não tendo mistura.
Ex.: Cimento Portland
Cimento aluminoso
Cal hidráulica.
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• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
AGLOMERANTES
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS MISTOS:
Mistura de dois aglomerantes simples.
Ex.:
Mistura de CP c/ cimento aluminoso.
Tem pega muito rápida.
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AGLOMERANTES
• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS COMADICÕES:
Aglomerantes hidráulicos simples + adições p/
modificar certas características.
Diminuição: permeabilidade, calor de hidratação,
retração ou preço.
Aumento: resistência a agentes agressivos,
plasticidade ou resistência a baixas temperaturas.
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AGLOMERANTES
• Quimicamente Ativos Hidráulicos:
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AGLOMERANTES
Resumindo:
ALOMERANTES
Quim.
Inertes
Quim.
Ativos
Aéreos
Hidráulicos
Simples
c/ adições
Mistos
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Tempos de início e final de pega
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AGLOMERANTES
Definições:
Pega - período inicial de solidificação da pasta
Início de pega – Momento que a pasta começa a enrijecer
Fim de pega - Momento que a pasta já está completamente
sólida
Endurecimento – Ganho de resistência, mesmo após o final 
de pega.
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Luis J. Vicat, França, 1828
(C
o
u
tin
h
o,
 J
. S
.;
 F
E
U
P
, 
1
9
8
8
)
APARELHO DE VICAT
Tempos de início e final de pega
AGLOMERANTES
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AGLOMERANTES - TEMPOS DE INÍCIO E FINAL DE PEGA
APARELHO DE VICAT
Ensaios
(MB-3433) - Determinação da Água da Pasta de Consistência Normal 
(MB-3434) - Determinação dos Tempos de Pega
O Aparelho de Vicat é composto por: 
• Parafuso para ajuste da altura; 
• Haste; 
• Parafuso para ajuste da sonda;
• Agulha p/ início de pega;
• Agulha p/ final de pega;
• Base;
• Sonda de Tetmajer;
• Molde cônico e escala. 
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Sonda de 
Tetmajer
Sonda de 
Tetmajer
Agulha de 
Vicat
Tempos de início e final de pega
AGLOMERANTES
APARELHO DE VICAT
Escala 
graduada
Amostra de 
aglomerante
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Agulha 
de Vicat
Sonda de 
Tetmajer
Agulha de 
Vicat
Tempos de início e final de pega
AGLOMERANTES
APARELHO DE VICAT
Escala 
graduada
Amostra de 
aglomerante
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APARELHO DE VICAT
(José A. Freitas Jr.)
amostra da 
pasta do 
aglomerante
escala
agulha
Agulha com 
“arruela” para 
verificação do final 
de pega
Tempos de início e final de pega
AGLOMERANTES
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O concreto ou argamassa deve estar aplicado e adensado 
dentro das formas antes do início da pega.
Classificação (AFNOR):
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Tempos de início e final de pega
AGLOMERANTES
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Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente
(inclui vazios entre grãos)
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AGLOMERANTES
Massa específica e unitária:
Massa Unitária
Massa Específica
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Quem é maior, ME ou MU?
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Massa Específica: ME = Massa / volume real
Massa Unitária: MU = Massa / volume aparente
(inclui vazios entre grãos)
19
AGLOMERANTES
Massa específica e unitária:
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Superfície específica :
SE = áreas dos grãos
Área dos grãos: soma áreas todos os grãos contidos em 
uma unidade de massa.
Área dos grãos calculada a partir do diâmetro médio das 
partículas determinado pelo permeabilímetro de Blaine.
AGLOMERANTES
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ηε
ε
ρ 1,0)1(
3 tK
S ×
−
×=
Caracteriza a finura;
Quanto maior o valor do Blaine, mais fino é o
pó do aglomerante, mais rápida é sua
hidratação.
• K é a constante do aparelho;
• ε é a porosidade da camada;
• t é o tempo medido (s)
• ρ é a massa específica do cimento (g/cm³)
• η é a viscosidade do ar à temperatura do ensaio 
– tabela da norma (Pa/s)
• S é a superfície específica
ITAMBÉ
Superfície específica :
AGLOMERANTES
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Amostra
(F.Bauer)
Permebilímetro BlaineSuperfície específica :
AGLOMERANTES
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AGLOMERANTES AÉREOS
Depois de endurecidos, não resistem bem a água!!! 
Devem ser usados apenas em contato com o ar.
Em geral precisam de componentes do ar para 
endurecer.
Exemplos principais:
Cal aérea
Gesso
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CAL = Cal Aérea
É um aglomerante aéreo É um aglomerante aéreo 
É o produto resultante da calcinação de pedras calcárias 
a uma temperatura inferior ao do início de sua fusão 
(cerca de 900oC).
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AGLOMERANTES AÉREOS
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CaCO3 + calor CaO + CO2
44 % do peso
12 a 20 % do volume
PerdeCaO = Cal, Cal Virgem ou Cal viva
(900oC)
a) Calcinação
CaCO3 = Carbonato de Cálcio
Etapas da cal:
Alterações físicas:
Rocha 
Calcária
ar
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal virgem:
CV - E
CV - C
CV - P
≤ 6 %
≤ 12 %
≤ 12 %
≤ 8 %
≤ 15 %
≤ 15 %
NBR 6453/2003
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Anidrido Carbônico
CO2 – no depósito
Anidrido Carbônico
CO2 – Na fábrica
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal virgem:
CV - E
CV - C
CV - P
≥ 90 %
≥ 88 %
≥ 88 %
NBR 6453/2003
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CaO + MgO na base 
de não voláteis
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal virgem:
CV - E
CV - C
CV - P
≤ 2,0 %
≤ 5,0 %
≤ 85 %
Finura (% retida)
# 1,00 mm
≤ 15 %
≤ 30 %
---
NBR 6453/2003
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Finura (% retida)
# 0,30 mm
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O Hidróxido de cálcio 
é o aglomerante.
b) Extinção da cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Ca(OH)2 = Cal extinta, Cal hidratada ou Hidróxido de Cálcio
Muito
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Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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b) Extinção da cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Recupera a maior parte do peso e volumes perdidos.
Cerca de 24% do peso do produto formado é H2O
Muito
Alteração física:
30
Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Pode chegar a
360 oC a 400 oC
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O hidróxido de cálcio (cal extinta) é o aglomerante
empregado nas argamassas de cal usadas
principalmente na execução de alvenarias e
revestimentos, fornecendo argamassas com
excelente trabalhabilidade.
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
31
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Etapas da cal:
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
ar ar
c) Endurecimento ou recarbonatação
CaCO3 = carbonato de cálcio
Ca(OH)2 = hidróxido de cálcio
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CAL = Cal Aérea
CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da hidratação
DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal virgem é classificada conforme o óxido predominante:
Cal virgem 
cálcica
Cal virgem 
magnesiana
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Cal virgem cálcica:
CaO - entre 100% e 90% dos óxidos totais 
35
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal virgem magnesiana:
CaO - entre 90% e 65% dos óxidos totais
95% de (CaO + MgO) 
No máximo: 5% de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
Cal virgem dolomítica:
CaO - entre 65% e 58% dos óxidos totais
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Rendimento:
Ganho de volume da cal virgem ao hidratar.
(volume de pasta em metros cúbicos que se obtém com 
uma tonelada de cal viva)
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal Gorda Cal Magra
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7
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Rendimento em pasta < 1,82 
Calcários com impurezas > 5 %
37
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal gorda: Rendimento em pasta > 1,82 
Calcários com impurezas < 5 %
Produz maior volume de pasta, mais plástica, 
homogênea e mais expansiva.
Cal magra:
Produz menor volume de pasta, mais 
seca, grumosa e menos expansiva.
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal gorda:
Cal magra:
Cal Cálcica
Cal Magnesiana
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Geralmente
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CALCÁRIO Reservas no Brasil:
Paraná
C = Calcário - CaCO3
D = Dolomito - CaCO3.MgCO3
Paraná
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PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos:
C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; 
G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared 
Mina de 
calcário
Produção em Rio 
Branco do Sul-PR
40
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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Britagem
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos:
C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; 
G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared 
Mina de 
calcário
Produção em Rio 
Branco do Sul-PR
41
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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Forno de
barranco
PRODUÇÃO DA CAL
Fotografias, alunos:
C.Natucci, E. M. Araújo, F. Mitsuhasi; 
G. Balbinot, G. Lorenci e J.G.Yared 
Mina de 
calcário
Produção em Rio 
Branco do Sul-PR
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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Forno intermitente simples 
a lenha
Forno vertical 
contínuo
(Freitas, J. A..)
ABPC
Fornos para calcinação da cal
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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PRODUÇÃO DA CAL Produção em Rio Branco do Sul-PR
Forno de barranco Queima de serragem
Peneiramento da cal Estoque
(a
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de
 C
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lm
ei
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 C
in
tr
a)
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Adulteração da cal:
Dissolução em HCl (20%)
(Prof. Mércia Barros)
Impurezas:
• Partículas de carvão - riscos pretos
• Contaminação por calcário
(Aulas USP)
• Partículas de sílica
• Núcleos duros de CV na CH = 
vesículas 
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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CAL VIRGEM ou CAL VIVA = Calcário calcinado
CAL HIDRATADA = Cal Virgem depois da 
hidratação
DESIGNAÇÃO DOS PRODUTOS
CaO
Ca(OH)2
46
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
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• Pasta obtida de cal em pedra - depois de 7 a 10 dias após
a extinção.
• Pasta obtida de cal pulverizada - depois de 20 a 24 horas
após a extinção.
• Pasta de cal magnesiana - 2 semanas no mínimo (a
hidratação do óxido de magnésio é muito lenta).
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
TEMPO PARA EXTINÇÃO
47
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• Geralmente revestidos de tijolos sendo separados por uma
parede interna.
• Enquanto a cal de um dos tanques esfria e “envelhece”,
enche-se o outro tanque com cal misturada a água.
OS TANQUES (DEPÓSITOS)
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
48
Por que isso seria importante?
• Este processo permite se obter, sem interrupções, cal
bem extinta, em condições de ser empregada para o
fabrico diário de argamassas.
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Ca(OH)2
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal em final de hidratação em 
caixa de madeira, típica de obra. 
Equipamento industrial para 
hidratação de cal. 
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal hidratada:
CH I
CH II
CH III
≤ 5 %
≤ 5 %
≤ 13 %
Anidrido Carbônico
CO2 – no depósito
≤ 7 %
≤ 7 %
≤ 15 %
NBR 6453/2003
50
Anidrido Carbônico
CO2 – Na fábrica
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AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
Cal hidratada:
CH I
CH II
CH III
≤ 10 %
≤ 15 %
≤ 15 %
CaO + MgO não 
hidratados
≤ 90 %
≤ 88 %
≤ 88 %
NBR 6453/2003
51
CaO + MgO na base 
de não voláteis
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1) No preparo de certas tintas e colas;
2) Como matéria prima na fabricação de tijolos sílico-
calcários;
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
APLICAÇÕES
52
Sílico-calcário
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3) Confecção de argamassa;
4) Como adição nos pavimentos betuminosos;
5) Na indústria química, indústria cerâmica, no tratamento de
água, no preparo de adubos, na siderurgia, etc;
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
APLICAÇÕES
53
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Impacto Ambiental: 
Energia:
• Óleo combustível;
• Madeira;
• Bagaço de cana;
• Forno descontínuo:
� 2 kcal/g
• Forno contínuo:
� 0,9 kcal/g
Reservas:
• Calcário:
� Muito amplas.
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
54
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CO2 – Efeito estufa:
• Descarbonatação:
� p/ uma tonelada de CaCO3
• 560 kg CaO
• 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação
• Combustível:
�1 tonelada de CaO gera
� 300 Kg de CO2 - Forno contínuo
� 640 kg de CO2 – Forno descontínuo
Impacto Ambiental: 
AGLOMERANTES AÉREOS
CAL = Cal Aérea
55
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Produto da desidratação parcial da gipsita -
(CaSO4. 2H20)
É um É um aglomerante aéreoaglomerante aéreo, não suporta , não suporta 
contato com a água após endurecido.contato com a água após endurecido.
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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2(CaSO4. 2H2O) + calor 2(CaSO4.1/2 H2O) + 3H2O
hemidrato190oC
Gesso de Estucador
Gesso Rápido
Gesso de Paris
CaSO4 CaSO4
H2O
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Reação de produção:
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GESSO ou GESSO DE PARIS
Gipsita
www.caer.uky.ed
CaSO4. 2H2O
Estrutura cristalina
Uso na medicina
Construção civil
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Prosseguindo o aquecimento além dos 200 0C:
200 0C - anidrita solúvel - muito higroscópica, (absorve umidade ao
ar e reage rapidamente).
600 0C - anidrita insolúvel - praticamente inerte (endurece
lentamente quando em contato com água).
1.000 a 1.200 0C - GESSO DE PAVIMENTACAO endurece em 12 a
14 h, também chamado GESSO LENTO ou GESSO
HIDRÁULICO resistência 100% superior ao gesso de Paris.
59
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Produtos obtidos da gipsita, de 
acordo com as temperaturas.
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 60
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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2(CaSO4.1/2+ H2O) + 3H2O 2(CaSO4.2H2O)
gipsita
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Reação de pega:
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Tem pega rápida.
• Início: 2 a 3 minutos
• Término: 15 a 20 minutos do amassamento com água
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Pega:
(A
U
L
A
S
 U
S
P
 –
P
ro
f.
 A
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tô
n
io
 F
ig
u
e
ir
e
d
o
e
t 
a
l.
) 
Cristais ≅≅≅≅ 15 µµµµm
63
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Resistências médias em 
corpos de prova secos e 
saturados de gesso de 
paris, conservados 28 
dias em ar seco.
(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002)
64
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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GESSO ou GESSO DE PARIS
(Aulas USP)
Calor de hidratação
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Jazidas de
Gipsita
3.500 km frete p/ 
regiões Sul
66
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Pólo gesseiro – PE: 94% 
da produção
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Britagem 
da gipsita
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Propriedades:
- Pega rápida – minutos
- Solúvel em água após endurecido
- Atacado por fungos e bactérias “sulfatófagos”
- Resistência mecânica diminui com o teor de umidade
- Baixa condutibilidade térmica (isolante)
- Grande coeficiente de dilatação térmica (2 x concreto)
- Corrosivo ao aço
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
68
Imagem MEV(5000x) de 
pasta de gesso
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Chapas de gesso acartonado = DRYWALL
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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Chapas de gesso 
acartonado “Drywall”
Chapas fabricadas por processo de laminação contínua de uma mistura de 
gesso, água e aditivos entre duas lâminas de cartão. 
NBR 14715:2001, NBR 14716:2001 e NBR 14717:2001.
GESSO 
ou GESSO DE PARIS
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rg
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso 
acartonado = DRYWALL
71
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(Coutinho,J. S.)
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso 
acartonado = DRYWALL
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13
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AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Chapas de gesso 
acartonado = DRYWALL
73
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Tipos de Chapas
• Standard (ST) – Chapa Branca – (áreas secas)
• Resistente à Umidade (RU) – Chapa Verde
• Resistente ao Fogo (RF) – Chapa Rosa
74
Chapas de gesso 
acartonado = DRYWALL
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
Chapas acartonadas - dimensões:
L= 60,0 ou 120,0 cm
C = 240,0 ou 360,0 cm 
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Forro executado com placas em gesso de 60 X 60 cm.
(Aluno: Bruno H. R. Mortari) (Aluno: Bruno H. R. Mortari) 
75
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Placas de gesso
As placas têm encaixe "macho e fêmea" e são 
chumbadase fixadas ao teto com arame galvanizado.
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Divisórias 
em blocos
76
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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(Coutinho, J. S.; FEUP, 2002) 77
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Peças decorativas
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• Camada única de pasta sobre 
superfícies de interiores.
• Confere aspecto liso, bem 
acabado.
(Fotografias, alunos: A.Monteiro, A. R. Pontes, C. P. Serpa, C. Vasco, F. Silva e I. Dalmagro) 78
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris Revestimento com 
pasta de gesso
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Reservas:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• O menor dentre os aglomerantes;
CO2 – Efeito estufa :
• Queima de Combustíveis - 0,15 a 0,20 kcal/g gesso;
• 1 tonelada de gesso gera 45 Kg de CO2
• Desidratação parcial libera H2O.
Impacto Ambiental: 
AGLOMERANTES AÉREOS
Gesso = Gesso de Paris
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Depois de endurecidos, resistem bem a água.
O endurecimento dos aglomerantes hidráulicos se 
dá por ação exclusiva da água.
(reação de hidratação)
80
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AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Exemplos principais:
81
• Cimento Portland, 
• Cimento aluminoso 
• Cal hidráulica
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CAL HIDRÁULICA = Calcário argiloso calcinado.
Temperatura de calcinação 900 a 1.000ºC
É um aglomerante hidráulico É um aglomerante hidráulico 
Características inferiores, em 
geral, que o Cimento Portland
82
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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CAL HIDRÁULICA
Grau de hidraulicidade:
83
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ou
MgOCaO
OFeOAlSiO
+
++ 32322
CaO
OFeOAlSiO 32322 ++
CaO
ilosossComponente arg
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CAL HIDRÁULICA
84
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Grau de hidraulicidade:
Hidráulica 
propriamente dita
Eminentemente 
hidráulica
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CAL HIDRÁULICA
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Utilizações:
- Argamassas de assentamento ou revestimento
- Para a produção de blocos
- Substituto do filer em pavimentos betuminosos
85
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CIMENTO NATURAL
A cal hidráulica 
apresenta cal livre.
86
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Resulta do cozimento de calcários argilosos 
(teor argila + - 25%), não apresenta cal livre.
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Tipos:
87
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
• De pega rápida - (cimento Romano) -
Cozimento temper. < 1000oC;
• De pega lenta - Cozimento a 1450oC;
• De pega semi-lenta - intermediário entre os 2
anteriores.
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A rapidez da pega dos cimentos Romanos é 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.
88
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
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Romanos desenvolveram um cimento altamente
durável.
Combinação de cal com "pozolana", (cinza
vulcânica na zona de Pozzuoli , junto a Nápoles e ao
Monte Vesúvio), permitia obter um cimento que
oferecia maior resistência à ação da água.
89
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
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Alvenaria de pedras ou tijolos 
cerâmicos assentados com 
argamassa de cimento 
pozolânico.
90
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
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16
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Concreto maciço com cimento pozolânico. 
Na cúpula foram utilizados agregados leves (pedra pome).
Pantheon (Roma) - 110 -125 d.c
Paredes cilíndricas e cúpula 
(43,3 m diâmetro) em 
concreto maciço 10 MPa.
91
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
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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.
No Brasil não é empregado e nem fabricado.
Sofre pequena retração, bom para argamassas e
pastas.
www.rosendalecement.net
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CIMENTO NATURAL
92
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CIMENTO NATURAL x Cimento Portland
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93
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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CIMENTO ALUMINOSO
Produção
Fundição de calcário (CaCO3) e bauxita (Al2O3), (teor 
bauxíta > 30%) moída misturadas, em fornos de alta 
temperatura, resfriado, britado e moído. 
É um aglomerante hidráulico!!! É um aglomerante hidráulico!!! 
94
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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Características:
• Cura rápida - em 24 h resistência superiores a 45 MPa;
• Aglomerante de preço elevado;
• Emprego delicado - elevadíssimo calor de hidratação;
• Não desprende cal livre, (CP desprende ± 20%);
• Alta resistência ao calor dos concretos/argamassas até
1200ºC;
• Alta resistência a abrasão e corrosão;
• Endurecimento normal em temperaturas baixas.
95
CIMENTO ALUMINOSO
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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CIMENTO ALUMINOSO
APLICAÇÕES:
• Concretos refratários;
• Rápida cura e altas resistências iniciais e finais;
• Pisos p/ usar após 6 horas;
• Chumbamentos;
• Reparo em cabeça de protenção, 24 h pode protender,
(CP=7 dias);
• Concretagens junto ao mar p/ aproveitar maré baixa;
• Pré-moldados para uso imediato;
• Rejuntamento e assentamento de tijolos refratários.
96
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CIMENTO ALUMINOSO
Pisos industriais
Rápido endurecimento 
e cura (6 h)
Alta resistência química 
p/ proteção de tubos 
para esgoto
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CIMENTO ALUMINOSO
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Suporta altas temperaturas.
Concreto em instalações 
de siderurgia
Endurece em baixas temperaturas.
Concreto em fundações de 
base francesa na Antártida
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om
98
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CIMENTO PORTLAND (CP)
Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente Material obtido pela cozedura até a fusão incipiente 
de uma mistura calcáriode uma mistura calcário--argilosa que dá origem ao argilosa que dá origem ao 
clinquer.clinquer.
99
É um aglomerante hidráulico!!! É um aglomerante hidráulico!!! 
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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Engenheiro John Smeaton, 1756,
procurava aglomerante que endurecesse
na presença de água, p/ 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.
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100
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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Um pedreiro, Joseph Aspdin,
1824, patenteou a descoberta,
batizando de cimento Portland,
referência a um tipo de pedra muito
usada em construções na região de
Portland, Inglaterra. w
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
101
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Produção nacional
www.cimentoitambe.com.br
102
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Produção nacional
www.cimentoitambe.com.br
103
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Produção mundial
www.cimentoitambe.com.br
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
104
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www.cimentoitambe.com.br
Maiores produtores
Dados de 2005
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
105
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FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Matérias Primas: Ex. Cia Cimento Rio Branco (Votorantin) 
� 90,0 % de Calcário
� 9,50 % de Argila
� 0,50 % de Minério de Ferro
106
É um aglomerante hidráulico!!! É um aglomerante hidráulico!!! 
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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PRODUÇÃO:
CP V RS
(1,5 a 3%)
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
107
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CIMENTO PORTLAND (CP) - PRODUÇÃO
PUC - RJ
108
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CIMENTO PORTLAND (CP) 
PRODUÇÃO
CALCÁRIOCALCÁRIO
ARGILASARGILAS
MIN. FERROMIN. FERRO
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O
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Cia Cim. Rio Branco Votorantin
CaCO3
Fe2O3
Al2O3 Fe2O3 Si O2
MgO SiO2
109
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Para moagem da 
farinha crua.
MOINHO DE ROLOS
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110
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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FORNO
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Cia Cim. Rio Branco Votorantin
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MOINHO DE 
BOLAS
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Vista de dentro do forno
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111
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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ESQUEMA DA SECAGEM E MOAGEM 
DA FARINHA E DO FORNO
Cia Cim. Rio Branco Votorantin
112
CIMENTO PORTLAND (CP)
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CIMENTO PORTLAND (CP)
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Interior do moinho de bolas
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113
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CIMENTO PORTLAND (CP) - RESUMINDO
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
114
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COMPOSTOS DO CLINQUER
Clinquer -> quatro compostos anidros principais
2 silicatos e 2 aluminatos
C3S -3CaOSiO2 - Silicato tri-cálcico
C2S - 2CaOSiO2 - Silicato di-cálcico
C3A - 3CaOAl2O3 - Aluminato tri-cálcico
C4AF - 4CaOAl2O3Fe2O3 - Ferro Aluminato
tetro-cálcico
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
115
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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COMPOSTOS DO 
CLINQUER
Estrutura de um clínquer 
de cimento Portland 
relativamente comum 
observado ao 
microscópio ótico:
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
116
C3S
C2S
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COMPOSTOS DO 
CLINQUER
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
117
Belita, C2S ou silicato bicálcico
Forma arredondada.
Alita ou C3S ou silicato 
tricálcico
Forma aproximadamente 
hexagonal.
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE 
CIMENTO PORTLAND
Outros compostos em 
menor quantidade
Na2O, MnO, K2O, magnésio, 
enxofre, fósforo
67% CaO (C)
22% SiO2 (S)
5% Al2O3 (A)
3% Fe2O3 (F)
3% de outros óxidos.
100 % - óxidos totais
118
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Fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura
ambiente e estáveis ao serem hidratados
119
Alita (C3S): 50-70%
Belita (C2S): 15-30%
Aluminato tricálcico (C3A): 5-10%
Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5-10%
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO CLINQUER DE 
CIMENTO PORTLAND
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CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
Difração de Raios – X:
Técnica utilizada para a identificação das fases constituintes
do clínquer.
Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura:
Observação morfológica das amostras.
120
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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Ensaio de Lixiviação:
Visa simular as condições de exposição do cimento ao meio
ambiente.
Ensaio de solubilização:
Visa complementar o ensaio de lixiviação, se o resíduo é
inerte (Classe III) ou não.
121
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão:
É o controle de qualidade fundamental do produto. Limites
mínimos de resistência à compressão exigidos para 3, 7 e 28
dias.
122
CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
NBR 7215/96
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CP moldado com 
proporção determinada 
por norma50 mm
100 mm
Capeador
Capeamento com 
pasta de enxofre
123
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ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Pega: é o começo do endurecimento
Endurecimento: resulta da hidratação progressiva 
dos compostos anidros do cimento
C3A + CSH2 Etringita + 300 cal/g
2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g
2C2S + 4H C3S2H3 + CH + 62 cal/g
Reações Químicas:
Notação:
C - CaO
S - SiO2
A - Al2O3
F - Fe2O3
H - H2O
S - SO3
124
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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125
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Teoria 1: Dissolução-precipitação
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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126
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Teoria 2: Hidratação no estado sólido
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Reações ocorrem diretamente na superfície dos grãos 
do cimento anidro sem entrarem em solução
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CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
Estudos sobre microscopia de pastas de cimento 
demostraram que a teoria 1 prevalece nos estágios iniciais 
e a teoria 2 passa a prevalecer no estágio posterior, 
quando a mobilidade iônica na solução fica restrita.
127
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CRESCIMENTO DOS CRISTAIS
128
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
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Alita (C3S)
Belita (C2S)
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
ENDURECIMENTO DO CIMENTO PORTLAND
± 70 % do cimento Taxa de desenvolvimento 
de resistência
Aluminato tricálcico
Ferroaluminato tetracálcico
Enrijecimento 
inicial da massa
Silicatos
Aluminatos
129
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Propriedades dos compostos do clínquer
130
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C3S
• Alita: 50 a 70%
• Responsável pela resistência nos primeiros dias 
de idade da pasta.
• Os cimentos ricos em C3S tem resistência inicial 
mais alta.
• Hidrata com velocidade mediana e libera não 
muito calor 
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(U
S
P
)
Propriedades dos compostos do clínquer
131
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C2S
• Belita: 15 a 30%
• Reage com a água lentamente até os primeiros 
28 dias.
• Apenas em pouco mais de 1 ano atinge a 
resistência do C3S.
• Como reage lentamente, apresenta pequeno 
calor de hidratação 
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(U
S
P
)
Propriedades dos compostos do clínquer
132
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C3A
• Aluminato Tricálcico: 5 a 10%
• Pega quase instantânea.
• Pela intensidade de reação em curto espaço de 
tempo, desenvolve alto calor de hidratação.
• Resulta em composto de pouca resistência 
mecânica e baixa resistência a ação de águas 
agressivas. 
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(U
S
P
)
Propriedades dos compostos do clínquer
133
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
C4AF
• Ferroaluminato tetracálcico: 5 a 10%
• Apresenta pega em poucos minutos, mas não 
instantânea como o C3A.
• Os compostos formados apresentam resistência 
ligeiramente inferior aos formados pelo C3A. 
Porém, sua resistência a águas agressivas é 
maior.
• Como a hidratação é mais lenta, desenvolve 
menor calor do que o C3A. 
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Resistência 
mecânica
X
efeitos da hidratação 
dos compostos 
anidros.
(Z
am
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134
Propriedades dos compostos do clínquer
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS DO CLINQUER
+ C3S
+ C2S + C3S+ C2S
(Aulas USP)
135
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Tempo (dias)
100 -
Taxa de hidratação dos compostos:
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
136
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Teor (%)
Taxa de 
Hidratação
Contribuição para
Resistência 
inicial
Resistência 
final
Calor de 
Hidratação
C3S 50 - 70 Alta Alta Baixa Alta
C2S 15 - 30 Baixa Baixa Alta Baixa
C3A 5 - 10 Alta Alta Baixa Alta
C4AF 5 - 10 Moderada Baixa Alta Baixa
137
Propriedades dos compostos do clínquer
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
TABELA RESUMO:
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PEGA DO CIMENTO PORTLAND
Fatores que afetam:
Aluminatos: Pega inicial (C3A cristaliza rápido)
Finura: Mais fino, final de pega e endurecimento mais rápido
Gesso (SO3): (<3%) adicionado ao clinquer p/ retardar pega 
inicial do C3A
138
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Grupo de Materiais de Construção
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Fatores que afetam:
Aditivos:
Cloreto de cálcio: ≤1 % retarda pega, em quantidades 
superiores acelera
Cloreto de sódio: varia, em alguns CP retarda em outros 
acelera
Carbonatos alcalinos: forte aceleração (1 a 2%, início de 
pega em poucos minutos)
139
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
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Fatores que afetam:
Aditivos:
Hidróxidos de sódio, de potássio ou silicato de sódio:
notável aceleração
Açúcar: solução de 1 % impede a pega
140
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
PEGA DO CIMENTO PORTLAND
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Fatores que afetam:
- Composição química – C3S mais calor que C2S
- Finura do cimento – mais fino, mais rápido hidrata
-Adições – pozolanas menos calor
141
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
CALOR DE HIDRATAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
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(A
u
la
s 
U
S
P
)
142
CALOR DE HIDRATAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Finura X Calor de Hidratação
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Agulha de Le Chatelier,
Usada para avaliar a 
expansibilidade: e ≤ 0,5 cm
(Neville, A.; 1995)
143
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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30 mm
30 mm
165 mm
Agulha de Le Chatelier
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
144
Grupo de Materiais de Construção
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EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Cal livre: CaO + H2O = Ca(OH)2
Origem: Falha no processo de dosagem e fabricação 
(Excesso de CaO no clínquer – carência de argila)
Teor não limitado por norma: Determinado indiretamente 
pelo ensaio de expansibilidade de Le ChatelierProblemas do cimento que causam expansão:
145
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Problemas do cimento que causam expansão:
146
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Periclásio: MgO + H2O = Mg(OH)2
Limitação por norma ≤ 6,5%
Origem: Calcário magnesiano
Menos reativa do que a Cal livre
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Problemas do cimento que causam expansão:
- Excesso de gesso adicionado
147
EXPANSIBILIDADECIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
< 3%
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RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Pasta - pseudo-sólidos
Aparência de sólidos - rede de poros muito finos 
contendo ar ou água.
148
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RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Pasta - pseudo-sólidos
Propriedades diferentes das de muitos sólidos devido à 
presença de tensões capilares de água no interior dos 
poros.
149
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Tem tanta água assim em uma pasta, 
argamassa ou concreto?
Teor de 
umidade ao ar
Teor de umidade 
saturado
± 3%
± 6%
± 75 l/m3
± 150 l/m3
Densidade do
concreto
2500 kg/m3
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
150
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RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Não é só isso que causa retração!!! 
Retração química
151
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RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
152
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• Pasta pura - 1,5 a 2,0 mm/m
• Argamassas - 0,6 a 1,5 mm/m
• Concretos -0,2 a 0,7 mm/m
Quantidades de retração muito variável :
153
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Por que?
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Fatores que influenciam:
• Cimento: + fino → > retração nas primeiras horas
• Traço: > quantidade de agregados → < retração
• Água de amassamento: + água → > retração
155
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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Fatores que influenciam:
• Aditivos retardadores de pega: aumentam
• Dimensões das peças: + volumosas → > retração
• Área de contato das peças: > área → > retração
• Cura: > tempo → < retração
• Umidade média do ar: > seco → > retração
156
RETRAÇÃOCIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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SÓLIDOS NA PASTA DE 
CIMENTO
Etringita
(Mehta e Monteiro,1994)
157
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Sulfoaluminato de cálcio hidratado
Volume: 15 a 20 %
Início: etringita
Depois: monosulfato hidratado
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Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH
• Cristais grandes 
hexagonais de Ca(OH)2
• Volume: 20 a 25%
• pH elevado da pasta (pH 
≅ 13)
(A
n
di
ón
 e
t 
al
.,
 2
0
0
1
)
158
SÓLIDOS NA PASTA DE 
CIMENTO
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
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• Porosos 
• Baixa resistência 
mecânica
• Solúveis em água 
• Muito reativos 
quimicamente (A
n
di
ón
 e
t 
al
.,
 2
0
0
1
)
159
SÓLIDOS NA PASTA DE 
CIMENTO
CIMENTO PORTLAND (CP)
AGLOMERANTES HIDRÁULICOS
Cristais de hidróxido de cálcio hidratado – CH
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ADIÇÕES PARA 
CIMENTO PORTLAND
160
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RAZÕES PARA O USO DAS ADIÇÕES
TÉCNICAS: Melhoria de propriedades específicas
ECONÔMICAS: Diminuição do consumo energético
ECOLÓGICAS: Aproveitamento de resíduos poluidores
ESTRATÉGICAS: Preservação das jazidas
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
161
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USO DE ADIÇÕES: RAZÕES TÉCNICAS 
• Redução da difusividade
• Redução da permeabilidade
• Redução da capilaridade
• Maior resistência a sulfatos
• Redução do calor de hidratação
• Inibição da reação álcali-agregado
> DURABILIDADE
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
162
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ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Penetração de 
Cloretos
Medeiros (2008)
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Fíler carbonático – pó de calcário 
• Inerte quimicamente;
• Não prejudica resistência mecânica;
• Melhora a trabalhabilidade e o acabamento;
• Redução de custos;
• 5 a 10 % do cimento;
164
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
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Efeito fíler
Fíler carbonático – pó de calcário 
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Preenche espaços, 
tornando a massa 
mais compacta.
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POZOLANA - definição
- Definição inicial (restrita):
Estava associado apenas a cinzas vulcânicas
formadas naturalmente e argilas calcinadas que
reagem com a cal na presença de água.
- Definição atual (mais ampla):
Refere-se a todo material sílico/aluminoso que
finamente moído e na presença de água reage com o
hidróxido de cálcio formando materiais com caráter
cimentício (SABIR; BAI, 2001).
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
166
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Origem: a melhor variedade de cinzas
vulcânicas se encontravam em Pozzoli, Itália.
Daí o nome pozolana, usado até hoje.
POZOLANA - definição
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
167
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Reação pozolânica (lenta)
C3S + H C-S-H + CH
C-S-HPozolana + CH + H
Reação no cimento (rápida)
POZOLANA - reação
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
168
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29
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ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Cinza Volante (aumentada 5.500 X)
(M
B
in
c.
)
POZOLANA
169
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Origem:
Usinas de energia que 
queimam carvão.
Inserir figura
Aitcin p. 171
Fig 6.44.
Chaminé
Cinza volante
Zona de 
combustão
ADIÇÕES PARA CIMENTO 
PORTLAND (CP)
Cinza Volante
POZOLANA
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Cinzas volantes – Classe C
Pó proveniente de fornos que queimam carvão 
mineral (termoelétricas)
171
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
POZOLANA
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• Retarda o ganho de resistência mecânica
• Reduz o calor de hidratação
• Minimiza a permeabilidade do concreto 
• Diminui ocorrência da reação álcali-agregados172
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Cinza Volante
POZOLANA
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Blocos de fundações de ed. no Recife-PE
www.portcement.org
(M. Pechhio, Y. Kihara e T. de Andrade,2006)
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):
POZOLANA
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REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO (RAA):
Parapeito de 
estrutura de ponte 
RAA em pavimento 
de concreto 
(David Stark- SHRP,1991)
(David Stark- SHRP,1991)
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
POZOLANA
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30
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Escória de alto forno
• Subproduto da manufatura do ferro-gusa
num alto forno.
• Definição: material não metálico formado
essencialmente por silicatos ou por alumino-
silicatos de cálcio e outras bases.
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
175
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Minério de ferro = Ferro Gusa + Escória
0,5 toneladas de escória
tonelada de minério de ferro
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
176
Escória de alto forno
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• Resíduo do alto-forno siderúrgico
• Presença de C2S e C3S
• Grãos c/ 45 µm e 500 m²/kg de finura Blaine
• Reduz custos e consome resíduo industrial nocivo ao 
meio ambiente
177
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Escória de alto forno
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A escória de alto forno é auto-
cimentante, porém em taxas insuficientes
para viabilizar o seu uso para fins estruturais.
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
NÃO É UMA POZOLANA!!!
178
Escória de alto forno
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• Não prejudica resistência mecânica
• Possível colocar altos % no cimento – CPIII – 65%
• Aumenta a resistência aos sulfatos
179
ADIÇÕES PARA CIMENTO PORTLAND (CP)
Escória de alto forno
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TIPOS DE
CIMENTO PORTLAND
180
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NOMENCLATURA
CP XXX RR
Cimento 
Portland Composição
ou
qualificativo
Resistência
aos 28 dias
(MPa)
CLASSE
SIGLA
TIPO
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
181
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Cimento Portland Comum NBR 5732
Cimento Portland Composto NBR 11578
Cimento Portland de Alto-Forno NBR 5735
Cimento Portland Pozolânico NBR 5736
Cim. Portland de Alta Resistência Inicial NBR 5733
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
182
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland Resistente a Sulfatos NBR 5737
Cimento Portland de Baixo
Calor de Hidratação NBR 13116
Cimento Portland Branco NBR 12989
Cimento Portland para Poços Petrolíferos NBR 9831
183
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PERFIL DA PRODUÇÃO EM 2002
COMUM (CP I) 1,2%
COMPOSTO (CP II) 75,8%
ALTO-FORNO (CP III) 8,1%
POZOLÂNICO (CP IV) 7,6%
BRANCO (CPB) <0,1%
ARI (CP V-ARI) 7,3%
TOTAL 100,0%
FONTE : SNIC / 2003
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
184
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Cimento 
Portland
Sigla Classe
Clínquer 
+
Gesso
Escória 
(E)
Pozolana 
(Z)
Carbonato 
(F)
Comum
CP I
25
32
40
100 % 0
CP I-S
25
32
40
99-95
1-5
Composto
CP II-E
25
32
40
94-56 6-34 0 0-10
CP II-Z
25
32
40
94-86 0 6-14 0-10
CP II-F
25
32
40
94-90 0 0 6-10
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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Cimento 
Portland
Sigla Classe
Clínquer
+
Gesso
Escória 
(E)
Pozolana 
(Z)
Carbonato 
(F)
Alto Forno CP III
25
32
40
65-25 35-70 0 0-5
Pozolânico CP IV
25
32
85-45 0 15-50 0-5
Ari CP V --- 100-95 0 0 0-5
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
186
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187
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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EVOLUÇÃO DA
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO:
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
188
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Garantem o desempenho
Finura 
Tempos de 
pega (h) 
Expansibilidade 
 (mm) 
Resistência à compressão 
(MPa) 
T
ip
o
 d
e
 c
im
e
n
to
 P
or
tla
n
d
 
C
la
ss
e
 
R
e
sí
d
u
o 
p
e
ne
ir
a
 
 7
5
 µ
m
 
 (
%
) 
Á
re
a
 e
sp
e
cí
fic
a 
(m
2 /
kg
) 
In
íc
io
 
F
im
 
A
 fr
io
 
A
 q
ue
n
te
 
1
 d
ia
 
3
 d
ia
s 
7
 d
ia
s 
2
8
d
ia
s 
CPI 
CPI-S 
25 
32 
40 
≤ 12,0 
≤ 10,0 
≥ 240 
≥ 260 
≥ 280 
≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 -- 
≥ 8 
≥ 10 
≥ 15 
≥ 15 
≥ 20 
≥ 25 
≥ 25 
≥ 32 
≥ 40 
CPII-E 
CPII-Z 
CPII-F 
25 
32 
40 
≤ 12,0 
≤ 10,0 
≥ 240 
≥ 260 
≥ 280 
≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 -- 
≥ 8 
≥ 10 
≥ 15 
≥ 15 
≥ 20 
≥ 25 
≥ 25 
≥ 32 
≥ 40 
CPIII 
25 
32 
40 
≤ 8,0 -- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- 
≥ 8 
≥ 10 
≥ 12 
≥ 15 
≥ 20 
≥ 23 
≥ 25 
≥ 32 
≥ 40 
CPIV 
25 
32 ≤ 8,0 
-- ≥ 1 ≤ 12 ≤ 5 ≤ 5 -- 
≥ 8 
≥ 10 
≥ 15 
≥ 20 
≥ 25 
≥ 32 
CPV-ARI ≤ 6,0 ≥ 300 ≥ 1 ≤10 ≤ 5 ≤ 5 ≥ 14 ≥ 24 ≥ 34 -- 
189
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Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
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,
respectivamente;
190
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes
aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das
condições:
• Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 
70% de escória granulada de alto-forno, em massa;
191
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TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes
aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das
condições:
• Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% 
e 40% de material pozolânico, em massa;
192
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Cimento Portland CP (RS)
(Resistente a sulfatos - NBR 5737)
Cimentos - CP I, II, III, IV ou V-ARI podem ser resistentes
aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das
condições:
• Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios
de longa duração ou de obras que comprovem
resistência aos sulfatos.
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
193
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TIPOS DE CIMENTO 
PORTLAND
CP V – ARI - RS 
CIMENTO de ALTA 
RESISTÊNCIA INICIAL
RESISTENTE A SULFATOS
NBR 5733
Resíduo na # 200< 6 % 
Superfície específica Blaine > 300 (m²/kg)
Tempo de pega mínimo 1h 
Expansibilidade a quente < 5 mm
Resíduo insolúvel < 1,0 % 
Perda ao fogo < 4,5 %
SO3 < 3,5 
Dióxido de carbono CO2 < 3,0 %
Óxido de magnésio – MgO (%) < 6,5%
Resistências 1d > 14 MPa 
3d > 24 MPa 
7d > 34 MPa 194
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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
Ensaio NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação pelo Método 
da Garrafa de Langavant.
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.
TIPOS DE CIMENTO PORTLAND
195
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Cimento Portland Branco
(CPB)
Exigências físicas e mecânicas para o 
cimento Portland Branco NBR 12.989/93
196
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Difere do Portland comum pelo fato 
de apresentar reduzido teor de Fe2O3.
Cimento Portland Branco
(CPB)
• CPB - 0,2 a 0,80% de Fe2O3
• CP - 2 a 3,5% de Fe2O3
197
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Cimento Portland Branco
(CPB)
Aplicação:
Fabricação do cimento Portland Colorido 
(branco + pigmentos) em rejuntamentos, 
em granilites e já como mármores 
artificiais. 
198
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Concreto de CPB fck 50 MPa - Ponte Irineu Bornhausen - Brusque - SC 
199
Cimento Portland Branco (CPB)
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Reservas - Calcário:
• Muito amplas;
• Duração ........
Impacto Ambiental: 
200
CIMENTO PORTLAND
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Consumo de Energia:
• 90% - energia térmica gerada por combustível
201
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental: 
� Secagem;
� Aquecimento;
� Calcinação das matérias primas.
Representa 25% do custo de produção
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Consumo de Energia:
• 10% - energia elétrica
202
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental: 
� 25% moagem das matérias-primas;
� 40 % do clínquer
� 20 % operações do forno e resfriador
Representa 50% do custo de produção
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Impacto Ambiental: 
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;
�P/ 1 tonelada de clínquer gera 300 Kg de CO2
• Calcinação Calcário – MUITO CO2 
� (CaCO3+ calor -> CaO + CO2)
�P/ 1 tonelada de clínquer gera 600 kg de CO2;
203
CIMENTO PORTLAND
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CO2 Total : 900 kg/tonelada de clínquer;
• Indústria do cimento – mais de 7% da emissão 
de CO2 mundial.
204
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental: 
Grupo de Materiais de Construção
Departamento de Construção Civil
Universidade Federal do Paraná
Direitos Reservados UFPR
35
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Adição para cimento:
• Adições reduzem % de clínquer; 
� Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento;
• Resíduos industriais que iriam para aterros;
� Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes;
� Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;
205
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental: 
• Substituição por materiais que emitem menos CO2
� Fíler carbonático – CP II F – 10 % Fíler.
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Tipo Adição kg CO2/tonelada
CP II F 10 % Fíler 820
CP II Z 24 % Pozolana + Fíler 700
CP II E 40% Escória + Fíler 580
CP III 75 % Escória 290
CP IV Cinzas Volantes 530
CP V 5 % Fíler 900
Emissões de CO2 por tipo de cimento:
206
CIMENTO PORTLAND
Impacto Ambiental: 
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Materiais de Construção
AGLOMERANTES
Referências bibliográficas:
Apostilas USP – Aglomerantes
CONCRETE, Microstucture,Properties and 
Materials, , P. Kumar Metha e Paulo J. M. Monteiro, 
McGraw-Hill, 2006
Cia. Cimento Itambé
Cia. Cimento Rio Branco - Votorantim
207