Materiais de Construção Civil I - AGLOMERANTES

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AGLOMERANTES 
Profa. Andréa Corrêa 
1 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL I 
GNE 276 TURMAS 31A e 31B 
II SEMESTRE 2019 
 
 
Conteúdo 
aglomerantes 
 
1. Conceitos 
2. Tipos 
3. Cimento 
 conceitos obtenção classificação 
 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IMPORTÂNCIA 
 
 DOS 
 
 MATERIAIS 
 
DE 
 
 CONSTRUÇÃO 
Introdução 
 
parâmetros 
 
 
ESTÉTICOS 
TÉCNICOS 
ECONÔMICOS 
+ AMBIENTAIS 
escolha do material 
“ MATERIAIS 
 NÃO CONVENCIONAIS ” 
4 
matérias primas abundantes na natureza e “renováveis” em 
condições de aproveitamento econômico 
Introdução 
 
 Introdução 
padronização NBR 
características dos materiais 
avaliação das propriedades 
qualidade e proteção à saúde... 
 
 
 Estéticos 
 Econômicos 
critérios 
5 
 Técnicos 
planejamento 
fabricação transporte aplicação conservação 
preço em função da qualidade e da quantidade 
custo da execução: mão de obra materiais equipamentos 
custo do produto 
cor, textura e forma 
 Ambientais 
legislação sustentabilidade 
 
 
Introdução 
 Memorial descritivo 
detalhamento dos serviços 
 
 
 CRONOGRAMA FÍSICO FINANCEIRO 
materiais e especificações 
6 
MÃO DE OBRA 
MATERIAIS 
EQUIPAMENTOS 
Composição de custos 
Tempo da obra 
TCPO - Tabela de Composições e Preços para Orçamentos PINI 
Tabela de Custos para Obras Novas 
(assinatura anual) 
Relatório sintético em PAPEL atualizado mensal/ 
Introdução 
 
1. Conceitos 
aglomerantes em geral 
 
8 
 
 fixa e aglomera materiais entre si 
 
 é elemento “ativo” quando entra na composição de pastas, 
argamassas e concretos 
 
 “ligante”- promove a união 
 
 maior coesão, resistência e durabilidade 
 
 ORGÂNICOS INORGÂNICOS 
 
Carbono C 
 
base de todas as 
formas de vida 
que conhecemos 
Mineral ORIGEM 
rochas 
 
 Conceitos 
grandes grupos 
 
9 
1. Orgânicos polímeros: derivados do carbono 
 ex: betumes e resinas 
 
 
2. Inorgânicos 
 minerais pulverulentos + água endurece por 
simples secagem ou por reações químicas 
 composição básica: sílica, calcário e alumínio 
 ex: cimento, cal, gesso e argila 
 A. Termoplásticos (remoldáveis) 
 B. Termofixos ou químicos 
capacidade de fundir ou plastificar 
(fusibilidade) 
 
Conceitos 
sílica 
 
10 
é um dos óxidos mais abundantes na crosta terrestre 
composto químico dióxido de silício = óxido de silício SiO2 
pode ser encontrado em diversas formas diferentes 
como: pedra, areia, quartzo, etc. 
principal componente da areia 
principal matéria prima para o vidro 
possui 17 formas cristalinas distintas 
exs: quartzo SiO2 topázio Al2[(F,OH)2SiO4] ametista SiO2 
 
 
 Conceitos 
grandes grupos 
 
11 
 
 Quimicamente “inertes” ou pouco reativos 
 Quimicamente ativos ou reativos 
Termoplásticos 
“Argila” 
Aéreos 
Hidráulicos 
Termofixos ou Químicos 
“Álcalis” 
 
 Conceitos 
 
12 
 incolor 
 odor forte e asfixiante 
 sabor azedo, ácido ou amargo 
 pH inferior a 7 
 estado físico: líquido 
 reagem com metais 
 ex.:ácido clorídrico (HCl) 
 ou muriático; ácido fluorídrico (HF) 
 ácido sulfúrico (H2SO4) 
“Ácidos” 
 sal iônico 
 “base” que se dissolve em água 
 tem as propriedades químicas 
 da soda 
 pH maior que 7 
 detergentes e hidrocarbonetos 
 que podem causar queimaduras 
 ex.: soda cáustica 
 
 
 
13 
orgânicos - derivados do Carbono 
Termoplásticos Termofixos ou químicos 
C
a
ra
c
te
rí
s
ti
c
a
s
 
polímeros (plásticos e borrachas) 
 calor para deformação  maleável na fabricação 
 endurecimento por 
resfriamento e evaporação 
do solvente 
 endurecimento por reação química 
 remoldáveis e reaquecidos 
não perdem suas propriedades 
 não é remoldável 
plásticos (exceção para o 
S- enxofre que é atacado por 
álcalis) 
infusíveis e insolúveis em solventes 
comuns 
resistem à ação da água, dos 
ácidos e dos álcalis 
 
resistem à ação da água e dos álcalis 
 NÃO resistem à ação dos ácidos 
 Conceitos 
 
 
14 
orgânicos - derivados do Carbono 
Termoplásticos Termofixos ou químicos 
E
x
e
m
p
lo
s
 
Asfalto Furan C4H4O: pó + líquido 2:1 
 revestimentos 
 assentamento e rejunte cimento asfáltico (CAP) 
 uso em concretos asfálticos 
Cimento fenólico (resinas 
fenólicas) 
 revestimentos 
 assentamento e rejunte 
 emulsões asfálticas (EAP) 
 impermeabilização 
asfalto líquido (ADP) 
 impermeabilização 
Resina epoxi 
 revestimentos 
 excelente adesivo 
 reparo de concretos 
Enxofre (S) 
 uso em cimentos resistentes 
a ácidos 
Conceitos 
 
 Conceitos 
 
15 
Bauer, pag.33 
aglomerantes minerais 
16 
AGLOMERANTE ÁGUA PASTA ou NATA 
AGLOMERANTE ÁGUA ARGAMASSA AGREGADO MIÚDO 
AGLOMERANTE ÁGUA CONCRETO 
AGREGADOS 
MIÚDO + GRAÚDO 
+ 
= 
+ 
+ + 
+ 
 Conceitos 
“agregados” resistência aos esforços mecânicos e economia 
 
granulometria e formato dos grãos esféricos - aderência – água 
 pontiagudos + aderência + água 
aglomerantes minerais 
17 
 Aéreos 
 material rígido que conserva suas propriedades na presença 
 do ar e dissolve na água 
 Conceitos 
 Hidráulicos 
 material rígido que conserva suas propriedades na presença 
 do ar e não dissolve na água 
 secagem com o ar 
seu endurecimento ocorre em contato com água 
 Argila 
classificação 
18 
 menos reativos 
Conceitos 
 reativos 
 “argila” 
Aéreos 
 
Hidráulicos 
 
 
 
 
 
SIMPLES 
 um produto + pequenas adições (5%) de outros componentes 
 
COM ADIÇÃO aglomerante simples + quantidades superiores à 5% 
 propriedades especiais como menor permeabilidade 
 menor calor de hidratação 
 menor retração 
 
COMPOSTOS 
 custo de produção mais baixo 
 propriedades específicas qto. ao tempo de endurecimento da pasta 
 mistura de subprodutos industriais ou de baixo custo + aglomerante 
Ex.: CPZ , CPE... 
 
MISTOS combinação de 2 aglomerantes 
Ex.: cimento +cal 
 
 
19 
Qto. à composição 
 Conceitos 
classificação 
 
 
 
20 
2. Tipos 
aglomerantes minerais reativos 
Hidráulicos 
Cimento 
Cal hidráulica CaO 
Cal pozolânica Ca (OH)2 
cal hidratada + cinza vulcânica 
Cal metalúrgica Ca (OH)2 
cal hidráulica + escória metalúrgica 
França: “cimento” para alvenaria 
Aéreos 
Cal hidratada CaO; CaO + MgO 
Gesso CaSO4 
Keene CaSO4 
Cimento magnesiano ou 
Magnésia Sorel ou Saree 
 MgO+ MgCl2 
introdução 
21 
3. Cimento 
Calcário + Cinza pozolânica (Opus caementicium) 
Pozolana (do italiano pozzolana ou pozzuolana) 
 
 rocha de origem vulcânica 
 nome derivado da localidadeitaliana de Pozzuoli, 
nas imediações do Vesúvio, onde é encontrada em 
cinzas vulcânicas - cinzas pozolânicas 
Atual: pozolanas artificiais são as cinzas volantes 
 - pó mineral fino resultante da queima do carvão 
história 1824: escocês Joseph Aspdin - cimento “Portland” 
solicitação de patente: “O barro ou cascalho das ruas devem ser 
revestidos com pedra calcária, ou, se este material não puder ser obtido 
em quantidade suficiente, a pedra calcária calcinada tem que ser 
mesclada com uma quantidade determinada de argila e amassada 
com água por meio de trabalho manual ou com auxílio de uma 
máquina, até ser reduzida a uma massa impalpável. A pasta deve ser 
deixada para secar e, após se romper em pedaços, deve ser aquecida 
em um forno de cal, até que se esgote todo o ácido carbônico. O 
produto se reduz depois a pó com cascalhos e argamassas, estando 
pronto para o uso”. 
1828: I FÁBRICA DE CIMENTO 
 
Aspdin & Beverly Patent Portland Cement Manufacturers 
76 anos (1779-1855) 
Cimento 
procedimentos totalmente empíricos 
Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin 
 queimou conjuntamente pedras calcárias e argila, 
 transformando-as num pó fino. 
funcionou até 1892 
23 
ILHA DE PORTLAND 
 
 
 produção ocupa o 3º lugar em 
 emissão de CO2 na atmosfera 
 
 para 1 tonelada de cimento produzido 
 são gerados + de 600 kg de CO2 
 
 para lavar um caminhão de concreto 
 gasta-se 1000 litros de água 
 
 seu resíduo é muito alcalino e agressivo a vidas aquáticas 
 
(INDUSTRY AND ENVIRONNEMENT,1996) 
Cimento 
introdução 
25 
Cimento 
Construção civil é o setor que + consome 
materiais no mundo: 40 à 75% 
Cimento é o 2º. material + consumido no mundo 
BRASIL: 1.7 % da produção mundial de cimento 
a cadeia de produção necessária 
 para a obtenção do cimento 
 consome 1/3 dos recursos 
naturais do planeta 
conceitos 
26 
Cimento 
 Complexa mistura de materiais inorgânicos 
Calcário + Argila = Clínquer + adições 
 + água = REAÇÃO QUÍMICA 
 pasta que endurece 
é um “aglomerante hidráulico resultante da 
mistura homogênea de clínquer Portland, gesso e adições 
normalizadas finamente moídos” 
27 
Aglomerante hidráulico pulverulento composto por 
silicatos e aluminatos de cálcio 
que hidratados endurecem com aumento da resistência mecânica 
Cimento 
cimento portland 
 ~75% ~25% 5% 
componentes essenciais 
 
cal + sílica + alumina + óxido de ferro = 95% do cimento 
obtenção 
28 
 Cimentos 
29 
 Cimento 
obtenção 
30 
Cimento 
 matéria prima: 25% de argila e 75% de calcário homogeneizados 
 processos de homogeneização 
 cozimento em fornos horizontais giratórios à ~ 1450ºC para 
transformação em pasta 
 450-500ºC redução de água na pasta e água de combinação na argila 
 850ºC o calcário decompõe-se e transforma em óxido de cálcio CaO e 
dióxido de carbono CO2 
 CLíNQUER + GESSO = CIMENTO PORTLAND 
obtenção 
31 
 Cimento 
 900- 950ºC a argila dissocia-se e a sílica e a alumina fixam a cal viva e 
obtêm-se os silicatos e aluminatos de cálcio 
 1450ºC fixação total da cal 
 clínquer é moído 
 adição de uma pequena quantidade 
 de gesso (SO4Ca, 2H2O) 
 para regularizar a “pega” do cimento 
adições 
32 
 
principais matérias-primas misturadas ao clínquer na fase de 
moagem 
 Gesso: retarda a pega 
 
 Escórias de alto-forno 
 obtidas durante o processo de fabricação de ferro-gusa 
 maior resistência a ataques químicos 
 redução do calor de hidratação 
Cimento 
adições 
33 
 
principais matérias-primas misturadas ao clínquer 
na fase de moagem (cont.) 
 
 Materiais pozolânicos (rochas vulcânicas) 
rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas, 
certos tipos de argilas queimadas (550 ºC a 900 ºC) e 
derivados da queima de carvão mineral 
impermeabilidade aos concretos e argamassas 
 
 Materiais carbonáticos: filler calcário 
rochas com presença de carbonato de cálcio moídas 
concreto e as argamassas mais trabalháveis 
Cimento 
obtenção 
34 
Cimento 
 clínquer 
 nódulos de cor cinzenta com pequenas dimensões 
 composição: 
 42 a 60% Silicato Tricálcico C3S → SiO2, 3CaO resistência inicial até o 
 final do 1º. mês de cura e em todas as idades 
 14 a 35% Silicato Bicálcico C2S → SiO2, 2CaO resistência após 1ᵒ ano 
 6 a 13% Aluminato de Cálcio C3A → Al2O3, 3CaO resistência no 1ᵒ dia e 
 calor de hidratação inicial- acelera a hidratação 
 5 a 10% Ferro Aluminato Tetracálcico C4AFe → 
 não contribui com a resistência 
 
 
35 
Cimento 
constituintes fundamentais 
 cal (CaO) + sílica (SiO2) +alumina (Al2O3) + 
 óxido de ferro (Fe2O3) + magnésio (MgO) 
 
 + anidrido sulfúrico (SO3)* adicionado após a calcinação 
para retardar o tempo de “pega” do produto 
 
 
 *trióxido de enxofre + água = ácido sulfúrico 
elementos do clínquer 
36 
 Cimento 
 Aluminatos - Aluminato de Cálcio C3A 
enrijecimento e a pega 
 Silicatos - C3S C2S – resistência inicial e 1 ano 
enrijecimento 
 Elementos indesejáveis - Ferro Aluminato Tetracálcico 
Óxidos de cálcio e magnésio → CaO e MgO 
Óxidos de ferro → FeO e FeO3 
Óxidos de sódio e potássio → Na2O e K2O 
Impurezas 
C4AFe 
hidratação 
37 
 Cimento 
 o endurecimento e a pega dependem do “ligante” e das condições externas 
 
 são acompanhados de aumento de calor que provoca retração imediata 
“pega” 
38 
 Cimento 
 fenômeno físico-químico que solidifica a pasta 
 
 início: tempo que decorre das reações após a adição de água 
gradualmente 
 
 fim: a pasta não sofre mais nenhuma deformação e se torna um bloco rígido 
 
 a resistência mecânica final será atingida após anos 
 
 O tempo de pega depende da quantidade de água, da amassadura, da 
temperatura, da umidade relativa do ar e da mistura. 
 
 o excesso de água sempre conduz a uma perda de resistência mecânica 
 
 o calor acelera e o frio retarda a pega 
 
39 
 Normal 
 inicio 60 minutos fim 5 a 10 horas 
 Semi-rápida 
 inicio 30 a 60 minutos 
 Rápida 
 inicio até 30 minutos 
Fatores que influenciam a duração da pega: 
 Grau de moagem 
 Quantidade de água 
 Temperatura 
 Catalizadores 
 aceleradores de pega: obras em barragens, etc. 
 retardadores de pega: caminhão betoneira, etc. 
Cimento 
tipos de “pega” 
 
4. Cimento 
ilustração 
Cimento 
ilustração 
42 
 Cimento 
adições básicas 
embalagem 
43 
 Cimento 
 sacos de papel kraft de 50 kg 
 para grandes obras à granel em silos para armazenamento 
 embalagens padronizadas: marca, fabricante, tipo e classe 
 produto reativo e perecível que requer cuidados de armazenamento 
armazenamento 
44 
 Cimento 
 protegido da água e da umidade  “empedramento” 
 local coberto para armazenamento 
  local coberto e com estrados de madeira para isolar do solo 
 pilhas até 10 sacos 
 estocado por período máximo de 1 mês 
45 
 Cimento 
resistência à compressão 
46 
 tiposCimento 
Cimento Portland Comum - CPI e CPI-S NBR 5732 
 Composto CPII E CPII Z CPII F NBR 11578 
 de Alto-Forno (CP III) - escória 
 Pozolânico (CP IV) 
 de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) 
 
Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS)- sais inorgânicos derivados 
do ácido sulfúrico 
Cimento Portland Branco (CPB) 
E= ESCÓRIA Z= MATERIAL POZOLÂNICO F= FILLER CALCÁRIO 
 
A classe do cimento define a resistência à compressão aos 28 dias 
47 
 tipos 
 Cimento 
Cimento Portland Comum - CPI e CPI-S (NBR 5732) 
 ambos os tipos são pouco usados em serviços de construção 
 uso quando não são exigidas propriedades especiais do cimento 
 não usar quando há exposição a sulfatos do solo ou de águas 
subterrâneas. 
 O CPI-S difere do anterior porque possui + 5% em massa de: 
 material pozolânico 
 escória granulada de alto-forno 
 fíler calcário 
48 
 tipos 
Cimento 
 Cimento Portland Composto CP II- Z - com material pozolânico 
(NBR11578) 
 gera calor com menor velocidade que o CP comum 
 uso em lançamentos maciços de concreto - o grande volume da concretagem 
e a superfície relativa/ pequena reduzem a capacidade de resfriamento da 
massa 
 apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no solo (CP II-E 
e CPII-F tbem) 
 uso em obras em geral, subterrâneas, marítimas e industriais, para produção 
de argamassas,concreto simples, armado e protendido, elementos pré-
moldados e artefatos de cimento. 
 O concreto fica menos permeável e, por isso, mais durável. 
49 
 tipos 
Cimento 
Cimento Portland Composto CP II-E (com escória granulada de alto 
forno - NBR11578) 
 composição intermediária entre CPI e o CPIII (alto forno) 
 uso em estruturas que exigem um desprendimento de calor moderadamente 
lento ou que possam ser atacadas por sulfatos 
 maior resistência a ataques químicos 
 redução do calor de hidratação 
 escórias de alto-forno: obtidas no processo de fabricação de ferro-gusa 
50 
 tipos 
1. Cimento 
Cimento Portland Composto CP II-F (com adição de filer calcário - 
NBR 11578) 
 
 uso geral 
 preparo de argamassas de assentamento, revestimento, argamassa 
armada 
 em concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro, 
concreto-massa 
elementos pré-moldados e artefatos de concreto, pisos e pavimentos 
de concreto e solo-cimento 
51 
normas técnicas 
NBR 7215 resistência mecânica dos cimentos 
 
 é determinada pela resistência à compressão apresentada por 
corpos-de-prova produzidos com argamassa normal 
• define a forma dos corpos-de-prova, suas dimensões, 
características, dosagem da argamassa e métodos de ensaios 
 
NBR 5732 Cimento Portland comum CPI 
 CPI-S + 5% em massa* 
 pouco uso em serviços de construção em geral 
 uso quando não são exigidas propriedades especiais do cimento 
 não usar quando há exposição a sulfatos do solo ou de águas 
subterrâneas 
 
 CPI-S suas *adições podem ser de material pozolânico, ou de 
escória granulada de alto-forno, ou de filler calcário 
 Cimento 
52 
NBR11578 Cimento Portland Composto CP II-Z 
 com material pozolânico 
 
 gera calor com velocidade menor 
 uso em lançamentos maciços de concreto 
 apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no 
solo 
 uso em obras em geral, subterrâneas, marítimas e industriais, como 
também para produção de argamassas 
 uso em concreto simples, armado e protendido, elementos pré-
moldados e artefatos de cimento 
 é menos permeável e mais durável 
 
normas técnicas 
Cimento 
53 
NBR11578 Cimento Portland Composto CP II-E 
 com escória granulada de alto forno 
 
 composição intermediária entre o cimento portland comum e o cimento 
portland de alto-forno 
 
 recomendado para estruturas que exigem um desprendimento de calor 
moderadamente lento ou que possam ser atacadas por sulfatos 
 
NBR11578 Cimento Portland Composto CP II-F 
 com adição de filler calcário 
 aplicações gerais, preparo de argamassas de assentamento, 
revestimento, argamassa armada, concreto simples, armado, 
 protendido, projetado, rolado, magro, concreto-massa, elementos pré-
moldados e artefatos de concreto 
 pisos e pavimentos de concreto e solo-cimento 
normas técnicas 
Cimento 
54 
 
NBR 5735 Cimento Portland de Alto Forno CP III 
 com 35% a 70% de escória 
 
 maior impermeabilidade e durabilidade 
 baixo calor de hidratação 
 alta resistência à expansão devido à reação álcali-agregado resistente a 
sulfatos 
 aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, argamassa 
armada, de concreto simples, armado, protendido, etc 
 uso em obras de concreto-massa, tais como barragens, peças de 
 grandes dimensões, fundações de máquinas, pilares 
 obras em ambientes agressivos 
 tubos e canaletas 
 para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais 
 concretos com agregados reativos 
 pilares de pontes ou obras submersas, pavimentação de estradas e pistas de 
aeroportos 
normas técnicas 
Cimento 
55 
NBR 5736 Cimento Portland Pozolânico CP IV com pozolana 
 
 especialmente indicado em obras expostas à ação de água 
corrente e ambientes agressivos 
 o concreto fica mais impermeável, mais durável 
 resistências mecânicas à compressão superiores 
 aplicação em casos de grande volume de concreto, devido ao 
baixo calor de hidratação desprendido. 
 
NBR 12989 Cimento Portland Branco 
 
 matéria prima com baixos teores de óxido de ferro e manganês 
(cor branca) 
 a argila é substituída por caulim (minério claro, 
 composto de silicatos de alumínio). 
 estrutural ou não 
normas técnicas 
 Cimento 
56 
NBR 5737 Cimento Portland CP V ARI -Alta Resistência Inicial 
resistência à compressão com 1 dia ~ 26 MPa 
 com 28 dias ~ 53 MPa 
 
 uso no preparo de concreto e argamassa para produção de artefatos 
 de cimento em fábricas de blocos de alvenaria, blocos para 
 pavimentação, tubos, lajes, meio-fio, mourões, postes, 
 elementos arquitetônicos pré-moldados e pré-fabricados 
 em obras pequenas até as edificações de maior porte 
 em obras que necessitem de resistência inicial elevada e desforma rápida 
 uso de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer 
 e moagem mais fina do cimento 
 com a água adquire elevadas resistências e maior velocidade de “pega” 
normas técnicas 
Cimento 
57 
Cimento 
composição 
 
58 
 Cimento 
classes e resistência 
1 megapascal [MPa] = 10,1971621297793 quilograma-força/centímetro² [kgf/cm²] 
MPa 
2 
A classe do cimento define a resistência à compressão aos 28 dias 
1MPa =10kgf/cm 
59 
resistência à compressão 
Cimento