Cimento Portland: Origem e Fabricação

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Prof. César Ataide
Instituto Camillo Filho
Engenharia Civil
21 – Introdução
• Podemos definir cimento como um pó fino, com
propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes,
que endurece sob a ação de água
No Egito Antigo já usava uma liga
constituída por uma mistura de gesso
calcinado.
Certa forma é a origem do cimento
31 – Introdução
• A origem da palavra CIMENTO vem do latim
CAEMENTU, que designava na velha Roma espécie de
pedra natural de rochedos e não esquadrejada
O grande passo no desenvolvimento do
cimento foi dado em 1756 pelo inglês
John Smeaton
conseguiu obter um produto de alta resistência
por meio de calcinação de calcários moles e
argilosos
41 – Introdução
Em 1818,o francês Vicat obteve resultados
semelhantes aos de Smeaton
Mistura de componentes argilosos e calcários
Ele é considerado o inventor do
cimento artificial
51 – Introdução
o construtor inglês Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras
calcárias e argila, transformando-as num pó fino
Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-
se tão dura quanto as pedras empregadas nas construções
A mistura não se dissolvia em água
61 – Introdução
No mesmo ano essa mistura foi patenteada com o nome Cimento
Portland
apresenta cor e propriedades de durabilidade e solidez
semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland.
71 – Introdução
Hoje, o cimento Portland é um material rigorosamente definido
Sua fabricação segue princípios bem estabelecidos.
Possui grande versatilidade de
emprego e notáveis qualidade de
adaptação a novos produtos e métodos
construtivos
Sua gama de aplicações ainda
aumentará.
82 – Fabricação do cimento Portland
O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados na construção
civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção
O cimento pertence à classe dos
materiais classificados como
aglomerantes hidráulicos
esse tipo de material em contato com a água entra em processo físico-
químico, tornando-se um elemento sólido com grande resistência à
compressão e resistente à água e a sulfatos
92 – Fabricação do cimento Portland
102 – Fabricação do cimento Portland
112 – Fabricação do cimento Portland
O cimento Portland é um material em forma de pó, constituído de silicatos e
aluminatos de cálcio.
Estes materiais ao serem misturados
com água hidratam-se...
endurecendo a massa e tendo por consequência uma elevada resistência
mecânica.
122 – Fabricação do cimento Portland
Este cimento resulta da moagem do clínquer, obtido através de uma mistura
de calcário (aproximadamente 90%) e argila (aproximadamente 10%)
Dosada e homogeneizada, aquecida até
a fusão (cerca de 1450 ºC)
De modo que toda a cal se combine com os materiais argilosos, não
resultando cal livre em quantidade prejudicial
132 – Fabricação do cimento Portland
No forno a pasta ou a farinha sofrem as seguintes transformações:
A secagem da pasta na temperatura de 100º C
A carbonatação, na temperatura de 500º C a 900º C, onde o calcário se
transforma em óxido de cálcio pela reação:
CaCO3 → CaO + CO2
(100%) (56%) (44%)
Reação da sílica e alumina com o CaO na temperatura de 900º C a
1200º C
Formação dos compostos cristalinos do clínquer, que são os aluminatos
e silicatos de cálcio, na temperatura de 1450º C
143 – Constituintes do cimento Portland
Após sofrer um aquecimento prévio, a mistura começa a ser aquecida até se
transformar de pó num líquido pastoso
A primeira reação que se processa é a reação do óxido de ferro com a
alumina e a cal, formando ferro aluminato tetracálcico
4CaOAl2O3Fe2O3 – (C4AF) até esgotar o ferro
Por fim acontece a formação do silicato tricálcio
3CaOSiO2 - (C3S)
e o silicato dicálcico 2CaOSiO2 - (C2S) podendo ainda resultar CaO livre
(pequenas quantidades)
153 – Constituintes do cimento Portland
Os compostos principais formados no forno de cimento são relacionados a
seguir e estes definirão as propriedades do cimento:
• C3S – silicato tricálcico – 3CaOSiO2
É o principal composto do cimento, responsável pela resistência inicial e
libera grande quantidade de calor na hidratação do cimento. São cristais
de forma poligonal, denominados de alita;
163 – Constituintes do cimento Portland
• C2S – silicato bicálcico – 2CaOSiO2
• C3A – aluminato tricálcico – 3CaOAl2O3
São cristais que têm aspecto variável, sendo em geral pequenos e mal
formados, apresentando pega instantânea com altíssimo calor de
hidratação. Tem baixa resistência e não resiste à águas sulfatadas. Age
como fundente na mistura. Em combinação com o sulfato de cálcio dão
origem à etringita que é um sal bastante expansivo, causa a destruição
do concreto quando esta reação se dá após o seu endurecimento
São cristais sem forma muito definida, mas geralmente arredondados, denominados
belita. Reagem lentamente, até os 28 dias, aumentando a resistência do
cimento consideravelmente após este período. Têm baixo calor de hidratação;
173 – Constituintes do cimento Portland
• C4AF – ferro-aluminato tetracálcico – 4CaOAl2O3Fe2O3
Este composto se encontra na fase intersticial do clínquer. Tem pega rápida mais não
instantânea. Tem baixa resistência e o óxido de ferro age como fundente e fixa a
alumina que melhora a resistência ao ataque das águas sulfatadas. Aos cristais
formados pelo conjunto C3A e C4AF dá-se a denominação de celite.
183 – Constituintes do cimento Portland
Outros componentes do cimento Portland que apresentam importância são:
• Álcalis
Os álcalis presentes no cimento são os óxidos de sódio e de potássio, em
condições especiais de umidade, esses agregados podem reagir com os
álcalis do cimento, reação essa de caráter expansivo, designada por reação
álcali-sílica, álcali-silicato e álcali-carbonato, dependendo daquelas
características mineralógicas dos agregados
• Óxido de magnésio – MgO
Se o óxido de magnésio cristalizar-se, transformando-se em periclase, poderá
sob certas condições de umidade transformar-se em brucita, que é um
elemento expansivo
193 – Constituintes do cimento Portland
Outros componentes do cimento Portland que apresentam importância são:
• Cal livre
Na mistura do calcário com a argila para a formação do clínquer, nem todo o
CaO combina com a sílica e alumina, existindo portanto um pequeno excesso
de CaO, denominado de cal livre, que não deve ultrapassar o teor de 2%.
Quando este teor é elevado, a reação desta cal com a água provoca
expansões e grande liberação de calor trazendo problemas no uso do
aglomerante
Resumo das funções básicas de cada composto:
204 – Hidratação do cimento Portland
Após a adição de água ao cimento Portland os cristais que imediatamente
reagem com ela são os de C3A
Reação que seria quase instantânea não
fosse a ação de retardamento provocada
pelo gesso !
A seguir reagem com a água os cristais de C3S
Esta reação é lenta e ocorre por bem mais de 28 dias
e somente a partir de 7 dias é que se inicia a reação do C2S com a água
214 – Hidratação do cimento Portland
Alta resistência inicial dada pelo C3S
Porém esta reação deve ser controlada
por causa da alta produção de cal
hidratada comprometendo a estabilidade
química do concreto ou argamassa
Após a hidratação do cimento existem dois tipos principais de cristais 
hidratados
Silicatos hidratados - São cristais insolúveis denominados 
de tobermorite
224 – Hidratação do cimento Portland
Hidróxido de cálcio - Os cristais de hidróxido de cálcio, denominados de
portlandite ou cal de hidratação são oriundos principalmente da reação de C3S
com água
São cristais solúveis na água e, portanto, lixiviáveis quandoocorre percolação
através do concreto.
Esta cal dissolvida também pode reagir com o CO2 do ar, formando carbonato 
de cálcio, que é um sal solúvel e gera eflorescências brancas
Os sulfatos da água do mar também reagem com esta cal e combinando com 
a alumina do C3A formam o sulfoaluminato de cálcio (etringita) que é 
expansivo. 
234 – Hidratação do cimento Portland
Processo de 
aglomeração do 
cimento
245 – Pega do cimento Portland
Após uma hidratação completa, cada componente mineral do cimento
libera a seguinte quantidade de calor:
É o nome tecnológico do fenômeno durante o qual a pasta do cimento
adquire gradualmente resistência.
Os diversos compostos contribuem para o endurecimento em relação ao
tempo da seguinte forma
C3A> C3S> C4AF> C2S
255 – Pega do cimento Portland
Consegue-se retirar este efeito adicionando ao cimento mais Fe2O3 que retira
o Al2O3 formando C4AF, diminuindo assim o teor de C3A
O cimento com baixo desprendimento de calor, durante a pega, é
recomendado para barragens porque evita rachaduras na estrutura
provocadas por tensões térmicas criadas durante a pega e o
arrefecimento
O calor gerado durante a hidratação aumenta a temperatura das partes,
argamassas e concretos causando perigo nas construções de grande porte,
pois o calor gerado é proporcional ao volume
266 – Tipos de cimento Portland
Nomenclatura dos cimentos Portland
276 – Tipos de cimento Portland
Composição química dos cimentos Portland
286 – Tipos de cimento Portland
Cimento Portland Comum (CP I)
Um tipo de cimento Portland sem quaisquer adições além do gesso (utilizado como 
retardador da pega). Com pequenas adições - CP I-S
Aplicações: É usado em serviços de construção em geral, quando não são 
exigidas propriedades especiais do cimento.
CP II-E
É recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor
moderadamente lento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR
11578.
296 – Tipos de cimento Portland
CP II-Z
É um cimento de menor permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas,
principalmente com presença de água, inclusive marítimas. A norma brasileira que
trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.
CP II-F
Este tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até
argamassas de assentamento e revestimento, porém não é indicado para
aplicação em meios muito agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de
cimento é a NBR 11578.
306 – Tipos de cimento Portland
O CP-III
Recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens,
fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para
condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com
agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de
aeroportos, etc.)
O CP-IV
Cimento com uma alta impermeabilidade e, consequentemente, maior
durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência
mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum a
longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água
corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de
cimento é a NBR 5736.
Também para aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento,
estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que
trata deste tipo de cimento é a NBR 5735.
316 – Tipos de cimento Portland
O CP-V-ARI
Cimento uma alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades,
podendo atingir 26MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade.
É recomendado o seu uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de
peças de concreto armado. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a
NBR 5733.
Cimento Portland resistente a sulfatos – RS
Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados pode ser
classificado como resistente a sulfatos.
É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de
águas servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos.
326 – Tipos de cimento Portland
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação - BC
É o cimento Portland de alto forno com baixo calor de hidratação, tendo como
sigla – CP-III-BC, por exemplo.
Cimento Portland Branco
Mistura de calcário e caulim, que é uma argila branca, pois não possui óxido de
ferro. Alta temperatura de cozimento torna-o mais caro. Existe o estrutural e não
estrutural.