LOURENCI argamassas de revestimento alternativas

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 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA –DEM 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E 
ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM 
 
 
 
 
 
Formação: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais 
 
 
 
 
 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO OBTIDA POR 
 
Sidnei Lourenci 
 
 
 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO FABRICADAS 
COM MATERIAIS ALTERNATIVOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apresentada em 31 / 07 / 2003 Perante a Banca Examinadora: 
 
 Dr. Enori Gemelli – UDESC (Presidente) 
Dr. Dachamir Hotza – UFSC (Membro) 
 Dra. Marilena Valadares Folgueras – UDESC (Membro) 
 Dr. Nelson H. A. Camargo – UDESC (Membro) 
 
 ii
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC 
 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - DEM 
 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA 
E ENGENHARIA DE MATERIAIS – PGCEM 
 
 
 
 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO 
 
Mestrando: SIDNEI LOURENCI – Engenheiro Civil 
 
Orientador: Prof. Dr. ENORI GEMELLI 
 
CCT/UDESC – JOINVILLE 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO FABRICADAS 
COM MATERIAIS ALTERNATIVOS 
 
 
 
 
DISSERTAÇÃO APRESENTADA PARA 
OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM 
CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS DA 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA 
CATARINA, CENTRO DE CIÊNCIAS 
TECNOLÓGICAS – CCT, ORIENTADA PELO 
PROF. DR. ENORI GEMELLI. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Joinville 
2003 
 iii
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO - CPG 
 
 
"Caracterização de Argamassas de Revestimento Fabricadas com Materiais 
Alternativos” 
 
 
por 
 
 
Sidnei Lourenci 
 
 
 
Essa dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de 
 
MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
na área de concentração "Cerâmica", e aprovada em sua forma final pelo 
 
CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
DO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA 
 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA 
 
 
 
 
 
Banca Examinadora: 
 Dr. Enori Gemelli 
(Presidente) 
 
 
 Dr. Dachamir Hotza – UFSC 
 
 
 
 Dra. Marilena Valadares Folgueras -UDESC 
 
 
 
 
 Dr. Nelson H. A. Camargo - UDESC 
 
 iv
FICHA CATALOGRÁFICA 
 
NOME: LOURENCI, SIDNEI 
DATA DEFESA: 31/07/2003 
LOCAL: Joinville, CCT/UDESC 
NÍVEL: Mestrado Número de ordem: – CCT/UDESC 
FORMAÇÃO: Ciência e Engenharia de Materiais 
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Cerâmica 
TÍTULO: Caracterização de Argamassas de Revestimento fabricadas com Materiais Alternativos. 
PALAVRAS – CHAVE: argamassa, materiais alternativos, construção civil, caracterização. 
NÚMERO DE PÁGINAS: vii, 129 p. 
CENTRO/UNIVERSIDADE: Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC 
PROGRAMA: Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PGCEM 
CADASTRO CAPES: 4100201001p-9 
ORIENTADOR: Dr. Enori Gemelli 
PRESIDENTE DA BANCA: Dr. Enori Gemelli 
MEMBROS DA BANCA: Dr. Dachamir Hotza, Dra. Marilena Valadares Folgueras, Dr. Nelson H. 
A. Camargo. 
 
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AO PAI, AO FILHO E AO ESPÍRITO SANTO. 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
ƒ Ao Prof. Dr. Enori Gemelli, que como orientador e amigo soube cobrar, mas também 
não mediu esforços em oferecer todas as condições necessárias à realização do presente 
trabalho. 
 
ƒ À Prof. Dra. Marilena V. Folgueras pela colaboração nas análises de MEV e difração 
de raios-x. 
 
ƒ À Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC e ao Programa de Pós-
graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM pela realização do presente 
trabalho. 
 
ƒ À Finep e à UDESC que através do projeto Finep – MIFRAEL - Melhoria da 
Infraestrutura Laboratorial para o Ensino e Pesquisa deram condições de caracterizar 
melhor os materiais fabricados. 
 
ƒ À empresa FRANKE DOUAT pelo fornecimento da areia e do poliestireno expandido 
utilizado nesse trabalho. 
 
ƒ À empresa FABRIL LEPPER pelo fornecimento do lodo têxtil utilizado neste trabalho. 
 
ƒ Às empresas MULTIBRÁS E ORPED pelo fornecimento do poliuretano e da fibra de 
polipropileno utilizados neste trabalho. 
 
ƒ Ao Laboratório de Materiais de Construção do Departamento de Engenharia Civil na 
pessoa da Prof. Lígia V. Maia por todo auxílio na fabricação das argamassas. 
 
ƒ Ao bolsista Eduardo Kayama pela colaboração referente à preparação das argamassas. 
 
ƒ À CAPES pela bolsa de estudo concedida. 
 
• A Deus em primeiro lugar pois sem o seu auxílio divino nada seria possível. 
 vii
ƒ À minha família que esteve presente em mais essa etapa importante da minha vida. 
 
ƒ A todos os professores do Curso de Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais, 
que de uma forma direta ou indireta contribuíram para a realização desse trabalho. 
 
ƒ Aos amigos que fiz durante esses dois anos de convivência, pelo apoio técnico e moral 
recebido durante o desenvolvimento desse trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 viii
SUMÁRIO 
RESUMO ............................................................................................................................X 
ABSTRACT ..................................................................................................................... XII 
INTRODUÇÃO ..................................................................................................................14 
 
Capítulo 1: Características das Matérias Primas ................................................................16 
1.1. Aglomerante ................................................................................................................16 
1.1.1. Composição Química do Cimento ..........................................................................17 
1.1.2. Hidratação do Cimento Portland ............................................................................19 
1.1.2.1. Hidratação dos Aluminatos .................................................................................20 
1.1.2.2. Hidratação dos Silicatos ......................................................................................23 
1.1.3. Pega e Endurecimento do Cimento ........................................................................25 
1.1.4. Cimento Portland de Alta Resistência Inicial Resistente à Sulfatos ......................27 
1.1.5. Agregados................................................................................................................29 
 
Capítulo 2: Características das Argamassas ........................................................................31 
2.1. Características Gerais das Argamassas ........................................................................31 
2.2. Resistência Mecânica das Argamassas e dos Concretos ..............................................35 
2.3.Reações que Podem Ocorrer Durante a Cura ou o Envelhecimento da 
Argamassa/Concreto............................................................................................................38 
2.3.1. Reação Álcali-Minerais Reativos ..............................................................................38 
2.3.2. Reação Álcali Sílica ..................................................................................................39 
2.3.3. Reação Álcali-Silicato ...............................................................................................392.3.4. Reação Álcali-Carbonato...........................................................................................40 
2.3.5. Carbonatação .............................................................................................................41 
2.4. Propriedades das Argamassas no Estado Fresco .........................................................44 
2.5 . Propriedades das Argamassas no Estado Endurecido .................................................45 
 
Capítulo 3: Utilização de Polímeros e Resíduo Têxtil em Argamassas ..............................47 
 
3.1. Generalidades Sobre a Utilização de Polímeros na Fabricação de Argamassas .........47 
3.1.1. Considerações Gerais do Poliuretano........................................................................48 
3.1.2. Considerações Gerais do Polipropileno.....................................................................48 
3.1.3. Utilização do Polímero em Argamassas....................................................................49 
 ix
3.2. Resíduo Têxtil ..............................................................................................................59 
3.2.1. Características Gerais ................................................................................................59 
3.2.2. Composição Química ................................................................................................59 
3.2.3. Utilização do Resíduo Têxtil em Argamassas...........................................................61 
 
Capítulo 4: Durabilidade de Materiais à Base de Cimento .................................................63 
 
Capítulo 5: Materiais e Métodos Experimentais .................................................................73 
5.1. Materiais Utilizados na Fabricação das Argamassas ...................................................73 
5.2. Metodologia Experimental ...........................................................................................77 
5.2.1. Preparação das Argamassas.......................................................................................77 
5.2.2. Ensaio de Granulometria ...........................................................................................80 
5.2.3. Ensaio de Flexão em Três Pontos..............................................................................80 
5.2.4. Ensaios de Caracterização Física, Térmica e Microestrutural .................................81 
5.2.5. Ensaios de Lixiviação e Solubilização ......................................................................82 
5.2.6. Ensaio de Envelhecimento Acelerado .......................................................................83 
 
Capítulo 6: Resultados Experimentais.................................................................................84 
6.1. Caracterização dos Materiais Utilizados ...................................................................... 84 
6.2. Caracterização Mecânica das Argamassas ...................................................................93 
6.3. Caracterização Físico-química e Microestrutural das Argamassas ............................ 94 
6.3.1. Argamassa Padrão (AP) .......................................................................................... 94 
6.3.2. Argamassa Alternativa (A1).................................................................................... 99 
6.3.3. Argamassa Alternativa (A2)....................................................................................105 
6.4. Ensaio de Lixiviação e Solubilização.........................................................................110 
6.5. Ensaio de Envelhecimento Acelerado .......................................................................116 
 
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .................................................................................118 
CONCLUSÃO GERAL ....................................................................................................122 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..............................................................................124 
 
 
 
 x
RESUMO 
 
Este trabalho teve por objetivo a caracterização de três traços de argamassas, a 
primeira delas denominada argamassa padrão (AP) composta por cimento, areia e água; a 
segunda denominada de argamassa alternativa 1 (A1) composta por cimento, areia, 
poliestireno expandido, fibras de polipropileno e água e a terceira denominada de 
argamassa alternativa 2 (A2) composta por cimento, resíduo têxtil, poliuretano, fibras de 
polipropileno e água. Os traços das argamassas alternativas foram desenvolvidos 
anteriormente na dissertação de mestrado de Raquel L. Pereira, através de um projeto de 
parceria com as empresas FRANKE DOUAT e FABRIL LEPPER sobre a utilização de 
traços de resíduos sólidos resultantes de processos industriais na preparação de uma 
argamassa para revestimento de chapas metálicas. Foram utilizados os resíduos sólidos do 
processo de tratamento de efluentes da indústria têxtil, o qual foi denominado de resíduo 
têxtil, e o resíduo sólido de poliuretano resultante do descarte obtido no processo de 
isolamento de refrigeradores. As matérias primas bem como os resíduos foram 
caracterizados através de ensaios granulométricos, análise morfológica por microscópia 
eletrônica de varredura (MEV), microanálise EDX, difratometria de raios-x, análise 
térmica diferencial (ATD), análise termogravimétrica (TG) e ensaios de lixiviação e 
solubilização. O trabalho se concentrou no estudo do comportamento mecânico, 
microestrutural, físico-químico e ambiental dos materiais. Foram estudados as 
propriedades mecânicas de resistência à flexão em três pontos das argamassas nas idades 
de 7, 14, 28, 60 e 90 dias para dois processos de cura diferentes (ar e estufa). Além de 
ensaios mecânicos, os corpos de prova foram caracterizados por microscopia eletrônica de 
varredura, microanálise, difratometria de raios-x e ensaios de lixiviação e solubilização. 
Também foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado das argamassas fabricadas 
com materiais alternativos. Esta avaliação foi baseada no ensaio de durabilidade pelo 
método de molhagem-secagem utilizado em solo-cimento. Foram avaliadas as mudanças 
nas propriedades mecânicas de resistência à flexão dos corpos de prova frente à ciclos pré-
definidos de envelhecimento acelerado somente para as argamassas alternativas curadas ao 
ar. De modo geral, a caracterização das argamassas nos permitiu observar que a resistência 
mecânica depende dos materiais de adição e da evolução da microestrutura durante o 
processo de hidratação. Após completar o processo de hidratação a tensão de resistência à 
flexão das argamassas AP, A1 e A2 foi de 5,21, 3,84 e 1,42 MPa respectivamente. Os 
 xi
corpos de prova previamente secados em estufa (cura em estufa) apresentaram uma 
resistência à flexão inferior aos 7 e 14 dias, porém aos 28 dias suas resistências foram 
equivalentes aos dos corpos de prova envelhecidos sem secagem inicial em estufa (cura ao 
ar). Os estudos térmicos, físico-químicos e microestruturais mostraram que as argamassas 
AP e A1 são formadas essencialmente por C3S e/ou C2S hidratados, Ca(OH)2, SiO2 e 
cristais de etringita. A argamassa A2 apresenta, além dos compostos citados acima, o 
CaCO3, que é proveniente do resíduo têxtil o qual é basicamente formado de CaCO3 e 
Ca(OH)2. O resíduo têxtil é, portanto, o principal responsável pela diminuição da 
resistência mecânica da argamassa A2 com relação à argamassa A1. No entanto, a 
resistência mecânica da argamassa A1 se mantém acima do valor mínimo de 1 MPa 
exigido para a aplicação industrial. Além disso, o trabalho de mestrado da Raquel L. 
Pereira mostrou que a argamassa A2 é 30% maisleve do que a argamassa A1. Por outro 
lado, a caracterização ambiental nos forneceu elementos importantes que podem ser 
utilizados para avaliar o uso comercial das argamassas alternativas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xii
ABSTRACT 
 
The aim of this work was to assess the properties and characteristics of two 
alternative mortars compared to a reference mortar, named (AP), composed of cement, 
sand, and water. The first alternative mortar, named (A1), was fabricated with cement, 
sand, expanded polystyrene, polypropylene fibers, and water, and the second alternative 
mortar, named (A2), was fabricated with cement, textile residue, polyurethane, 
polypropylene fibers, and water. The first alternative mortar was developed by Franke 
Douat industry and the second alternative mortar was developed previously in a master 
course by Raquel L. Pereira through a project sponsored by UDESC, CAPES, FRANKE 
DOUAT and FABRIL LEPPER on the development of a low cost and light weight mortar 
for sheet metal coating used in an industrial application. The raw materials as well as the 
residues, supplied by industries from Joinville/SC, were characterized by granulometric 
test, morphological analysis performed at the scanning electron microscope (SEM), 
microanalyses by energy dispersion spectrometry (EDX), x-ray diffraction (XRD), 
differential thermal analyses (DTA), thermogravimetrical analyses (TG), and leaching and 
solubilization test. For each mixture, the mortar samples were molded into rectangular 
molds and then aged through the follows hydration processes: half of samples were dried 
10 hours at 50 oC and then removed from the molds and half of them were removed from 
the molds after 24 hours. After had been removed from the molds the samples were aged in 
a room at an environmental temperature for 7, 14, 28, 60, and 90 days. The mortars were 
characterized by flexion test, scanning electron microscope, micro-probe analyses, X-ray 
diffraction, thermal analyses, and leaching and solubilization test. Upon completion of 
hydration process the flexion strength stress of the AP, A1 and A2 mortars was 5.21, 3.84, 
and 1.42 MPa respectively. The samples dried previously presented lower flexion strength 
at 7 and 14 days of aging time but after 28 days they reach the same flexion strength of the 
samples aged without initial drying. The AP and A1 mortars were constituted of hydrated 
C3S and/or C2S phases, Ca(OH)2, SiO2 and etryngite crystals. The A2 mortar present, apart 
from the compounds above mentioned, CaCO3. The later compound is more likely to be 
present in A2 due to the textile residue that is composed essentially of CaCO3 and 
Ca(OH)2. This residue is responsible for the poor mechanical resistance of the A2 mortar 
compared to the A1 mortar. Even so, its mechanical strength is acceptable because the 
flexion strength stress required for the industrial application is 1 MPa. On the other hand, 
 xiii
The A2 mortar provide the bests results of adherence and light weight. As reported 
previously in Pereira's master work the alternative mortar 2 (A2) is lighter than the current 
one (A1 mortar) by 30%. 
 
 
 14
INTRODUÇÃO GERAL 
 
 
Apesar da conscientização ecológica e de tudo o que foi dito e discutido sobre 
desenvolvimento sustentável, ainda não existe uma política adequada sobre reciclagem, 
utilização ou reaproveitamento de materiais. Sendo assim, o interesse, de modo geral, pelos 
resíduos sólidos industriais está na redução de custos. O assunto dessa dissertação se 
enquadra dentro deste critério industrial. Ele faz parte de um projeto de pesquisa realizado 
em parceria entre a Universidade do Estado de Santa Catarina e as empresas Fabril Lepper 
e Franke Douat . O objetivo do projeto foi de desenvolver argamassas de revestimento para 
chapas metálicas com baixa densidade e com resistência mínima à flexão de 1 MPa. Os 
objetivos iniciais do projeto foram atingidos com a dissertação de mestrado de Raquel L. 
Pereira [PEREIRA, 2002]. Nesta dissertação foram testados vários traços de argamassas 
fabricadas com materiais alternativos tendo como referência o traço da argamassa utilizado 
pela Franke Douat (A1). Os testes de densidade e de resistência mecânica permitiram 
definir um traço de argamassa (A2) com densidade de aproximadamente 30% menor do 
que A1 e com resistência à flexão superior a 1 MPa. 
Em se tratando de processo industrial, para diminuir o tempo de residência, a 
argamassa moldada sobre a chapa metálica é colocada na estufa durante 10 horas à 50°C. 
Todas as argamassas estudadas seguram essa metodologia de cura. A vantagem da 
secagem em estufa é que se consegue diminuir o peso da argamassa e acelerar a aderência 
da argamassa na chapa metálica. Por outro lado, a secagem em estufa da argamassa pode 
interferir no processo de hidratação da mesma. Sendo assim, um dos objetivos desse 
trabalho de dissertação foi de estudar a influência do processo de cura na hidratação das 
argamassas alternativas A1 e A2 com relação a uma argamassa básica fabricada com 
cimento, areia e água denominada de padrão (AP). Embora os traços utilizados aqui 
tenham sido aqueles desenvolvidos na dissertação de Raquel L. Pereira [PEREIRA, 2002], 
foram feitos ensaios preliminares para diminuir ao máximo a relação água cimento. 
Portanto, esta relação foi modificada para diminuir o tempo de secagem. Foi estudado 
então o processo de hidratação das argamassas AP, A1 e A2 através de dois processos de 
cura: cura em estufa, ou seja, cura da argamassa com secagem inicial em estufa seguido de 
cura ao ar e, cura ao ar, ou seja, sem secagem inicial em estufa. Outro objetivo do trabalho 
 15
foi de estudar melhor a influência dos materiais alternativos no comportamento mecânico, 
microestrutural e ambiental assim como o envelhecimento das argamassas. Este estudo foi 
feito através de ensaios mecânicos, ensaios de envelhecimento, ensaios de lixiviação e 
solubilização, análise térmica, difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura 
(MEV) e microanálise por dispersão de energia (EDS). 
A dissertação foi dividida em seis capítulos sendo que os capítulos de 1 à 4 
abordam uma revisão da literatura sobre características das matérias primas, características 
das argamassas, utilização de polímeros e resíduo têxtil em argamassas e durabilidade de 
materiais à base de cimento. O capítulo 5 apresenta os materiais e métodos experimentais 
utilizados e o capítulo 6 os resultados experimentais obtidos. Por fim tem-se a discussão 
dos resultados e conclusão do trabalho. 
 
 16
 Capítulo 1 
Características das Matérias Primas 
 
As argamassas são fabricadas basicamente pela mistura de três componentes: 
aglomerante, agregado miúdo e água. O tipo e a quantidade relativa, normalmente em 
volume, desses componentes, chamada de traço, é que determina as propriedades de uma 
argamassa. O aglomerante é o principal componente da argamassa pois é ele que contém 
os compostos químicos que fazem parte do processo de hidratação. Portanto, a qualidade 
de uma argamassa depende das características de seus componentes, principalmente do 
aglomerante. Sendo assim, antes de fabricar uma argamassa é preciso ter conhecimento a 
respeito dos seus componentes. Os principais deles serão abordados a seguir. 
 
1.1. Aglomerante 
 
O aglomerante utilizado na fabricação de argamassas é o cimento. Ele é constituído 
em grande parte por silicatos hidráulicos de cálcio. As fontes industriais de cálcio mais 
comuns são: rocha calcária, giz, mármore e conchas do mar, tendo argila e dolomita como 
principais impurezas. As fontes industriais de sílica são asargilas e xistos argilosos que, ao 
contrário da sílica quartzítica e arenítica, reage com mais facilidade. Essas argilas contém 
alumina, óxidos de ferro e álcalis que são componentes importantes pois formam 
aluminatos e ferroaluminatos e ajudam na formação de silicatos de cálcio durante o 
processo de clinquerização. Outras fontes eventuais de óxido de ferro e de alumínio são os 
minérios de ferro e bauxita, respectivamente. Essas matérias primas são moídas, 
misturadas e tratadas termicamente para a produção dos clínqueres. Os clínqueres são 
compostos químicos com nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro obtidos pela sinterização de 
calcário e argila, por aquecimento até fusão incipiente (30% de fase líquida 
aproximadamente) de modo que toda cal se combine com os compostos argilosos sem que 
haja a formação de cal livre em quantidade prejudicial. As reações químicas responsáveis 
pela formação dos clínqueres são: 
CaO+CO2 (Decomposição de rochas) (1.1) 
SiO2+Al2O3+Fe2O3+H2O (Decomposição da argila) (1.2) 
formando compostos na forma de: 
 17
3CaO.SiO2 (Silicato tricálcico) (1.3) 
2CaO.SiO2 (Silicato bicálcico) (1.4) 
3CaO.Al2O3 (Aluminato tricálcico) (1.5) 
4CaO.Al2O3.Fe2O3 (Ferro aluminato tetracálcico) (1.6) 
 
Estes compostos são responsáveis pelas propriedades do aglomerante [BAUER, 
1985]. O cimento é um produto obtido pela moagem e pulverização do clínquer mais 
gipsita, constituídos de partículas inferiores à 75µm, de silicatos e aluminatos de cálcio 
sem a presença de cal livre em grande quantidade, com uma certa proporção de cálcio 
natural e adições de certas substâncias, como por exemplo sulfatos, que modificam suas 
propriedades ou facilitam o seu emprego. Os silicatos e os aluminatos em presença de água 
hidratam-se e adquirem resistência mecânica. O cimento é um aglomerante hidráulico, ou 
seja, não só endurece através de reações com a água, como também forma um produto 
resistente à água, ao contrário dos aglomerantes cal e gesso que necessitam de uma adição 
de material pozolânico para ter comportamento semelhante. Isso justifica hoje a utilização 
do cimento em concreto estrutural, visto que ele é insolúvel em água [PETRUCCI, 1975; 
ALVES, 1980; BAUER, 1985]. 
 
1.1.1. Composição Química do Cimento 
 
O cimento Portland consiste essencialmente de vários compostos de cálcio. As 
análises químicas de rotina são expressas em termos de óxidos dos elementos presentes, 
porque a determinação da composição direta dos compostos requer equipamentos e 
técnicas especiais. As matérias primas utilizadas para a fabricação do cimento Portland são 
basicamente ricas em sílica e cálcio, por isso o cimento Portland é constituído de 
compostos de cal (CaO), sílica (SiO2), alumina (Al2O3), óxido de ferro (Fe2O3), certa 
proporção de magnésia (MgO) e uma pequena porcentagem de anidrido sulfúrico, que é 
adicionado após a calcinação para retardar o tempo de pega do produto. Também existem 
as impurezas constituídas de óxido de sódio (Na2O), óxido de potássio (K2O), óxido de 
titânio (TiO2) e outras substâncias de menor importância [PETRUCCI, 1975; ALVES, 
1980; BAUER, 1985]. Os óxidos de potásio e sódio constituem os denominados álcalis do 
cimento. As propriedades do cimento Portland estão estritamente relacionadas com o teor 
dos compostos formados após a obtenção do clínquer. Estes óxidos (CaO, SiO2, Al2O3, 
 18
Fe2O3, MgO, Na2O, K2O e TiO2) são os formadores dos compostos principais do cimento 
(silicatos e aluminatos) e são os primeiros a colaborar com características de resistência, 
pega e estabilidade de volume sendo que alguns tem até função de mineralizadores 
(permitem que haja a formação de compostos do cimento à temperaturas 
consideravelmente mais baixas do que seria possível de outro modo) ou fundentes. Como 
exemplos podemos citar o óxido de cálcio (CaO), onde a resistência do cimento aumenta 
de acordo com o teor deste óxido desde que completamente combinado. Se o processo de 
fabricação não é perfeito, pode resultar uma certa quantidade de cal livre, cuja presença em 
estado anidro, acima de certos limites, prejudica a estabilidade de volume das argamassas e 
concretos. A sílica (SiO2) combinada com o CaO resulta nos compostos mais importantes 
do cimento. A alumina (Al2O3) combinada com a cal, acelera a pega do aglomerante e 
reduz sua resistência aos sulfatos; age também como fundente reduzindo a temperatura 
exigida para a formação do clínquer. O óxido de ferro (Fe2O3), como a alumina, age 
também como fundente. O sulfato de cálcio adicionado correntemente ao cimento regula 
sua pega, retardando-a. O óxido de magnésio (MgO) em quantidades superiores a certos 
limites atua como expansivo, agindo de forma nociva sobre a estabilidade do volume de 
argamassas e concretos. O álcalis, representado por K2O e Na2O, desenvolvem papel de 
fundentes e agem como aceleradores de pega [PETRUCCI, 1975]. Para simplificar, na 
prática usam-se abreviações para representar os óxidos e os compostos presentes no 
cimento (tabela 1.1) [METHA e MONTEIRO, 1994]. 
 
Tabela 1.1 – Óxidos formadores dos compostos do cimento e suas respectivas abreviações 
[METHA e MONTEIRO, 1994]. 
ÓXIDOS ABREVIAÇÃO COMPOSTOS ABREVIAÇÃO 
CaO C 3CaO. SiO2 C3S 
SiO2 S 2CaO.SiO2 C2S 
Al2O3 A 3CaO. Al2O3 C3A 
Fe2O3 F 4CaO. Al2O3. Fe2O3 C4AF 
SO3 S_ 3CaO. 2SiO2.3H2O C3S2H6 
MgO M 4CaO.3Al2O3. SO3 C4A3S 
H2O H CaSO4.2H2O CSH2 
 
 19
Como as análises químicas dos compostos do cimento portland são apresentadas 
em termos de óxidos é difícil apresentar qualquer conclusão, em termos de propriedades, 
baseada apenas nos percentuais de óxidos existentes. Utilizam-se então uma série de 
equações que foram desenvolvidas por R. H. Bogue [BAUER, 1985] que são válidas para 
uma relação A/F (Al2O3/Fe2O3) maior ou igual à 0,64. Estas equações possibilitam a 
obtenção do teor de compostos principais do cimento portland (C3S, C2S, C3A e C4AFe) 
com base no teor de óxidos presentes e admitem que as reações químicas de formação dos 
compostos estão completas e que impurezas tais como MgO e álcalis possam ser 
ignorados. Considera também que o cimento é inteiramente cristalino, sem qualquer fase 
vítrea, o que não seria uma verdade. Outro fator importante é que a altas temperaturas de 
clinquerização, os elementos presentes no sistema, inclusive as impurezas tais como Mg, 
Na, K e S tem capacidade de entrar em solução sólida com os compostos principais do 
clínquer e isso, dependendo da quantidade, pode alterar ou não a natureza cristalográfica e 
a reatividade dos compostos com a água. A partir disso observa-se que existem limitações 
nessas equações sendo que o teor de compostos do cimento obtidos pelas mesmas chama-
se composição potencial do cimento [PETRUCCI, 1975; MEHTA e MONTEIRO, 1994]. 
As propriedades do cimento estão relacionadas não somente com os óxidos existentes, mas 
principalmente com o teor de silicatos e aluminatos, além do MgO e pequena quantidade 
de cal livre, devendo-se considerar ainda a existência de gesso. Nos cimentos brasileiros, 
são os seguintes os teores médios dos compostos: C3S - 42 a 60% , C2S - 14 a 35%, C3A - 
6 a 13%, C4AF - 5 a 10% [PETRUCCI, 1975]. De acordo com a ABCP (Associação 
Brasileira de Cimento Portland) que realizou centenas de ensaios em 30 cimentos 
nacionais, pelas fórmulas de Bogue, têm-se as seguintes composições: C3S - 18 a 66% , 
C2S - 11 a 53%, C3A - 5 a 20%, C4AF - 4 a 14% [ALVES, 1980]. 
 
 
1.1.2. Hidratação do Cimento PortlandChama-se hidratação a reação química do cimento com a água, a qual gera 
produtos com características de pega e endurecimento transformando compostos anidros 
mais solúveis em compostos hidratados menos solúveis [MEHTA e MONTEIRO, 1994; 
PETRUCCI, 1975]. Os compostos presentes no cimento Portland, como visto 
anteriormente, foram obtidos através de reações a altas temperaturas (clinquerização) que 
 20
não estão em equilíbrio e por isso estão em um estado de energia elevada. Quando estes 
compostos reagem com a água (hidratação), os mesmos tendem a atingir estados de baixa 
energia, e este processo é acompanhado pela liberação de energia na forma de calor 
(reações exotérmicas) [MEHTA e MONTEIRO, 1994]. 
Foram propostos dois mecanismos de hidratação do cimento Portland. Um destes 
mecanismos é a hidratação por dissolução-precipitação que envolve a dissolução de 
compostos anidros em seus constituintes iônicos, formação de hidratos na solução e, 
devido à sua baixa solubilidade, tem-se a precipitação de hidratos provenientes da solução 
supersaturada [MEHTA e MONTEIRO, 1994]. Este mecanismo visa uma completa 
reorganização dos constituintes dos componentes originais durante a hidratação do 
cimento. Outro mecanismo, denominado topoquímico ou hidratação no estado sólido do 
cimento, as reações ocorrem diretamente na superfície dos componentes do cimento anidro 
sem entrarem em solução [MEHTA e MONTEIRO, 1994]. Estudos em microscopia 
eletrônica de varredura mostram que o primeiro mecanismo é dominante nos estágios 
iniciais de hidratação e em estágios posteriores. Quando a mobilidade atômica se torna 
restrita, a hidratação da partícula residual de cimento pode ocorrer por reações no estado 
sólido [MEHTA e MONTEIRO, 1994]. Sendo o cimento formado por vários compostos, 
estes não se hidratam à mesma velocidade, como por exemplo, os aluminatos se hidratam 
muito mais rapidamente que os silicatos. Desta forma, as reações de hidratação dos 
aluminatos nos permitem analisar a perda de consistência (enrijecimento) e a solidificação 
(pega), visto que os aluminatos são os primeiros a se hidratarem. Na fase do enrijecimento 
a pasta ainda é trabalhável com as mãos, mas após o início da pega a pasta não se torna 
mais trabalhável. Os silicatos em maioria na pasta (presentes em 75% do cimento), são 
responsáveis pelo aumento de resistência (endurecimento). 
 
1.1.2.1. Hidratação dos Aluminatos 
 
Conforme Mehta e Monteiro [1994], a reação do C3A com a água é imediata, 
formam-se rapidamente os hidratos cristalinos, tais como C3AH6, C4AH9 e C2AH8, com 
liberação de uma grande quantidade de calor de hidratação. Para a construção civil não é 
interessante essa reação imediata. A desaceleração da reação é conseguida adicionando 
gipsita (gêsso) à solucão. Várias teorias têm sido postuladas para explicar o mecanismo de 
retardo do C3A pela gipsita. De acordo com uma delas [MEHTA e MONTEIRO, 1994], 
 21
uma vez que a gipsita e o álcalis entram em solução rapidamente, a solubilidade do C3A é 
diminuída na presença de íons hidroxila, álcalis e sulfato. Dependendo da concentração do 
aluminato e dos íons sulfato na solução, o produto cristalino de precipitação é o 
trissulfoaluminato de cálcio hidratado ou o monossulfoaluminato de cálcio hidratado. Em 
soluções saturadas com íons cálcio e hidroxila, o primeiro cristaliza-se como pequenas 
agulhas prismáticas e é também denominado alto-sulfato ou etringita. O monossulfato é 
também denominado baixo-sulfato e cristaliza-se na forma de placas hexagonais delgadas. 
As reações químicas relevantes podem ser expressas como: 
 [AlO4]- + 3[SO4]-2 + 6[Ca]+2 + aq. → C6AS3H32 (etringita) (1.7) 
 [AlO4]- + [SO4]-2 + 4[Ca]+2 + aq. → C4ASH18 (monossulfato) (1.8) 
 
A etringita é geralmente o primeiro hidrato a cristalizar-se devido à elevada relação 
sulfato/aluminato na fase aquosa durante a primeira hora de hidratação. Nos cimentos 
Portland normalmente retardados que contêm 5 a 6% de gipsita, a precipitação da etringita 
contribui para o enrijecimento (perda de consistência), para a pega (solidificação da pasta) 
e para a evolução da resistência inicial. Mais tarde, depois do sulfato da solução ter sido 
consumido, quando a concentração de aluminatos se eleva novamente devido à renovação 
da hidratação do C3A e do C4AF, a etringita torna-se instável e é gradativamente 
convertida em monossulfato, que é o produto final da hidratação do cimento Portland que 
contém mais de 5% de C3A: 
 
C6AS3H32 + 2C3A → C4ASH18 (1.9) 
 
O aluminato de cálcio hidratado reage com o sulfato de cálcio e forma um 
sulfoaluminato conhecido pelo nome de sal de Candlot. Este sal se cristaliza com fixação 
de muita água. Havendo cal dissolvida na água, o aluminato precipita e forma-se nos poros 
da massa uma quantidade de sulfoaluminato maior do que eles podem conter, o que 
provoca a expansão e desagregação do material. Em caso contrário, isto é, a precipitação 
do sulfoaluminato a partir do aluminato dissolvido não ocupa um volume maior que a dos 
três componentes (água-aluminato-sulfato). Assim, este sal se aloja nos poros e a massa se 
torna mais compacta [PETRUCCI, 1975]. 
Segundo Mehta e Monteiro [1994], o equilíbrio aluminato-sulfato na fase aquosa 
de uma pasta endurecida de cimento Portland é que determina principalmente se o 
 22
comportamento da pega é normal ou não. Vários fenômenos de pega influenciados pelo 
desequilíbrio na relação A/S (Al2O3/SiO2) são discutidos à seguir: 
• Caso I: Quando as concentrações disponíveis dos íons aluminato e sulfato na 
fase aquosa são baixas, a pasta de cimento vai permanecer trabalhável por 
aproximadamente 45 min; depois disso começará a se enrijecer à medida que os 
espaços preenchidos com água começam a ser preenchidos com os cristais de 
etringita. A maioria dos chamados cimentos de pega normal pertencem a esta 
categoria. A pasta torna-se menos trabalhável entre 1 e 2 horas após a adição de 
água e pode iniciar o endurecimento dentro de 2 ou 3 horas. 
• Caso II: Quando as concentrações dos íons aluminato e sulfato disponíveis na 
solucão são altas, grandes quantidades de etringita se formam rapidamente e 
causam uma perda considerável de consistência dentro de 10 a 45 min, com o 
enrijecimento da pasta entre 1 e 2 horas. Cimentos de alto teor de C3A recém-
produzidos contendo mais do que a quantidade normal de sulfatos alcalinos ou 
sulfato de cálcio hemidratado são geralmente caracterizados por este tipo de 
comportamento. 
• Caso III: Quando a quantidade de C3A reativo é alta, mas a quantidade de 
sulfato solúvel presente é menor do que aquela necessária para um retardamento 
normal, cristais em formas de placas hexagonais de monossulfato e de 
aluminato de cálcio hidratados formam-se rapidamente e em grandes 
quantidades com a pega da pasta de cimento em menos de 45 min após a adição 
de água. Este fenômeno é conhecido como pega rápida. 
• Caso IV: Quando pouco ou nenhuma gipsita for adicionada a um clínquer 
pulverizado de cimento Portland, a hidratação do C3A é rápida e os aluminatos 
de cálcio hidratados em placas hexagonais começam a se formar em grandes 
quantidades, logo após a adição de água, gerando quase uma pega instantânea. 
Este fenômeno conhecido como pega instantânea, está associado a uma grande 
evolução de calor inicial com resistências baixas a longo prazo. 
• Caso V: Quando o C3A no cimento é de baixa reatividade, como no caso de 
cimentos parcialmente hidratados ou cimentos carbonatados que foram 
armazenados de modo inadequado, e ao mesmo tempo, uma grande quantidade 
de hemidrato está presente no cimento, a fase aquosa conterá uma baixa 
concentração de íons aluminato mas ficarárapidamente supersaturada com 
 23
relação aos íons cálcio e sulfato. Esta situação conduzirá a uma rápida formação 
de grandes cristais de gipsita com uma correspondente perda de consistência. O 
fenômeno, chamado falsa pega, não está associado com grande evolução de 
calor e pode ser remediado pela mistura enérgica da pasta de cimento com ou 
sem a presença de água adicional. 
 
Na verdade, o teor ótimo de gipsita no cimento que atua como retardador, é 
determinado por ensaios normalizados. Estes ensaios permitem mostrar a resistência 
máxima do cimento e a retração mínima para dadas idades de hidratação. Os íons sulfato 
que entram em solução pela dissolução de gipsita têm um efeito retardador sobre os 
aluminatos, mas um efeito acelerador na hidratação dos silicatos. Portanto, dependendo da 
composição de um cimento, tem-se um teor específico de gipsita para o desempenho ótimo 
do cimento. 
 
1.1.2.2. Hidratação dos Silicatos 
 
Segundo Mehta e Monteiro [1994], a hidratação do C3S (alita) e do βC2S (belita) 
no cimento Portland produz família de silicatos de cálcio hidratados com estruturas 
similares mas a composição química é diferente quanto à relação cálcio/sílica e o teor de 
água quimicamente combinada. Os silicatos de cálcio hidratados são pouco cristalinos e 
formam um sólido poroso com características de gel rígido, no qual a literatura se refere 
como gel de tobermorita. Esse nome não é mais aceito pois a tobermorita é um mineral 
cuja semelhança na estrutura com este gel ainda é muito pobre. Tornou-se comum, devido 
à composição química dos silicatos dependerem da relação água/cimento, temperatura e 
idade de hidratação, referir-se a estes hidratos simplesmente como C-S-H, o que não 
implica em uma composição fixa. Na hidratação completa, a composição que mais se 
aproxima é C3S2H3. 
As reações estequiométricas para as pastas completamente hidratadas de C3S e C2S 
podem ser expressas como: 
 
2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH (1.10) 
2C2S + 4H → C3S2H3 + CH (1.11) 
 
 24
Segundo Mehta e Monteiro [1994] os produtos das reações de hidratação dos 
compostos C3S e C2S são similares. Porém, alguns pontos precisam ser observados e estão 
descritos à seguir: 
 
• Cálculos estequiométricos mostram que a hidratação do C3S produziria 61% de 
C3S2H3 e 39% de hidróxido de cálcio, enquanto que a hidratação do C2S 
produziria 82% de C3S2H3 e 18% de hidróxido de cálcio. Se a área específica e, 
consequentemente, a propriedade adesiva da pasta de cimento for 
principalmente devido à formação de silicatos de cálcio hidratados, espera-se 
que para um cimento de alto teor de C3S a resistência final seja menor do que 
um cimento com alto teor de C2S. 
• A durabilidade da pasta endurecida à águas ácidas e sulfáticas é reduzida com a 
presença de hidróxidos de cálcio. Então espera-se que um cimento contendo 
uma proporção maior de C2S seja mais durável em ambientes ácidos e 
sulfatados do que outros contendo maior proporção de C3S. Muitas 
especificações objetivam limitar o teor máximo de C3S nos cimentos e outras 
recomendam o uso de pozolanas que inibem o excesso de hidróxido de cálcio 
na pasta hidratada. 
• Para a hidratação completa, o C3S e o C2S exigem 24% e 21% de água, 
respectivamente. As equações estequiométricas não dizem nada sobre a 
velocidade da reação. Percebe-se que o C3S hidrata a uma velocidade maior do 
que o C2S. Na presença de gipsita, o C3S em finas partículas começa a hidratar 
uma hora após a adição de água ao cimento, e contribui para o tempo final de 
pega e a resistência final da pasta de cimento. Essa evolução rápida de 
hidratação do C3S é um importante fator em cimentos de alta resistência inicial. 
 
Por outro lado, Petrucci [PETRUCCI, 1975] confirma alguns dos pontos destacados 
acima: 
• O C3S hidrata-se dentro de poucas horas, desprendendo-se calor; o composto 
anidro vai passando pela solução aparecendo hidróxidos de cálcio, enquanto 
uma massa gelatinosa de silicato hidratado se forma em torno dos grãos 
originais. 
 25
• O C2S é atacado lentamente pela água; depois de semanas os cristais se 
recobrem de silicato hidratado. Forma-se também o hidróxido de cálcio, porém 
em menor quantidade do que no C3S. 
 
As reações da alita e belita são aceleradas na presença de íons sulfatos na solução, o 
que ao contrário ocorre com os aluminatos que diminuem sua solubilidade na presença de 
íons sulfatos. Uma problemática é que a adição de gipsita provoca o retardamento na 
hidratação dos aluminatos que seria imediata, mas um efeito colateral é que essa adição 
provoca a aceleração na hidratação da alita sem a qual os cimentos não endureceriam à 
taxas mais lentas [MEHTA e MONTEIRO, 1994]. 
Dos compostos resultantes, o único solúvel em água é o hidróxido de cálcio, sendo 
esta solubilidade a principal causa de desagregação do cimento endurecido. Nos cimentos 
Portland comuns formam-se de 13 a 17% de Ca(OH)2. O hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, 
pode se dissolver com a umidade do ar e reagir com o CO2 na superfície da argamassa 
formando o CaCO3. Este carbonato insolúvel forma eflorescência brancas. Na água do 
mar, o sulfato de magnésio nela contido reage com o Ca(OH)2, e resulta CaSO4, sulfato de 
cálcio, com consequente depósito de hidróxido de magnésio. Este sulfato de cálcio 
ocasiona a expansão da massa do cimento e, juntamente com o existente na água do mar, 
combina-se com a alumina e forma o sal de Candlot, o que agrava com o tempo a 
fragmentação do cimento [PETRUCCI, 1975]. 
 
 
1.1.3. Pega e Endurecimento do Cimento 
 
O endurecimento é o ganho de resistência mecânica com o tempo e é fortemente 
marcado pela hidratação do C3S durante muitas semanas. Durante esse tempo também 
ocorre o preenchimento progressivo dos espaços vazios na pasta com os produtos da 
reação, o que resulta em decréscimo de porosidade e de permeabilidade acompanhado de 
um ganho de resistência. 
Os dados de estudos de calor de hidratação podem ser usados para caracterizar o 
comportamento de pega e endurecimento do cimento e para prever a elevação de 
temperatura. Segundo Lerch [1946], usando um calorímetro de condução, registrou a taxa 
de evolução de calor das pastas de cimento durante a pega e o período inicial de 
 26
endurecimento como mostra a figura 1.1. Percebe-se uma rápida evolução do calor (pico 
A), o que representa a dissolução de aluminatos e sulfatos. Devido aos sulfatos que 
reduzem a solubilidade dos aluminatos, essa evolução termina rapidamente. O segundo 
pico (B) é atingido entre 4 e 8 horas de hidratação e representa o calor de formação da 
etringita. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 - Taxa de liberação de calor de uma pasta de cimento Portland durante a pega e 
o período inicial de endurecimento [ MEHTA e MONTEIRO, 1994]. 
 
O valor do calor de hidratação do cimento Portland ordinário varia entre 85 e 100 
cal/g, reduzindo-se para 60 a 80 cal/g nos cimentos de baixo calor de hidratação [BAUER, 
1985]. 
A perda de plasticidade caracteriza o fenômeno de pega e endurecimento do 
cimento. 
O enrijecimento é o nome dado à perda de consistência da pasta plástica de cimento 
e está associado à perda de abatimento do concreto (ensaio de abatimento do tronco de 
cone, onde um tronco de cone de dimensões padronizadas é preenchido com concreto e 
vagarosamente suspenso. O concreto sem suporte abate-se pelo seu próprio peso. A 
diminuição da altura do tronco de cone se chama abatimento), perda gradual de água livre 
do sistema para as reações, adsorção física na superfície de produtos de hidratação de baixa 
cristalinidade e a evaporação [MEHTA e MONTEIRO, 1994].27
Existem os chamados tempos de pega, ou seja, os tempos de início e fim de pega 
que podem ser determinados e que são dados importantes pois nos fornecem uma idéia do 
tempo disponível para trabalhar e manusear de maneira geral o cimento Portland. Nesse 
tempo decorrido entre o início e fim da pega do cimento ocorre a perda de plasticidade, 
aumento de viscosidade e aumento de temperatura e após esse tempo final de pega o 
cimento continua a aumentar a coesão entre suas partículas, adquirindo resistência, fase 
chamada de endurecimento. 
Os tempos são influenciados por vários fatores. Por exemplo, cimentos com teores 
maiores de C3A que, como visto anteriormente reage imediatamente com a água, resultado 
em um tempo de pega menor. Outro fator é a composição química do clínquer, no qual 
existe uma quantidade ótima de gesso à adicionar para retardar a pega. O grau de moagem 
das partículas também influencia na velocidade de hidratação e também as quantidades de 
água de amassamento colocadas para que o cimento hidrate. Os tempos de pega são 
influenciados também pela temperatura que podem acelerar ou até paralisar as reações. 
Certos compostos solúveis são utilizados para acelerar a pega ou para retardá-la. 
Entre esses compostos estão o cloreto de cálcio, cloreto de sódio e alcalinos para acelerar a 
pega e gesso, carbonato de sódio, óxido de zinco, bórax, tanino e ácido fosfórico para 
retardar a pega. 
Na própria normalização brasileira [NBR NM65, 2002], os cimentos são 
classificados em cimentos de pega normal e de pega rápida, sendo estes primeiros os que 
tem início de pega em um tempo superior a uma hora e os de pega rápida terminando a 
pega em poucos minutos. 
 
1.1.4. Cimento Portland de Alta Resistência Inicial e Resistente à Sulfatos 
 
 O cimento Portland CPV-ARI-RS é um aglomerante hidráulico que atende às 
exigências de alta resistência inicial e resistência à sulfatos. Ele é obtido pela moagem do 
clínquer portland ao qual se adiciona, durante a operação e em quantidade necessária, 
sulfato de cálcio. Esse aglomerante tem um baixo teor de aluminato tricálcico (C3A) e se 
caracteriza pelo endurecimento rápido nas primeiras idades. No caso da construção civil 
ele é interessante, pois permite uma remoção mais rápida das fôrmas utilizadas para a 
obtenção de peças estruturais ou durante a estação fria, quando se deseja reduzir o tempo 
necessário de hidratação a fim de proteger a argamassa do congelamento da água 
 28
necessária na reação de hidratação. Portanto pode ser utilizado em concretagens à baixas 
temperaturas quando se deseja resistência inicial elevada. Para o tipo de cimento Portland 
com alta resistência inicial, Neville [1997] diz que esse tipo de cimento (tipo III), 
desenvolve a resistência mais rapidamente e, por esse motivo, é especificado como 
cimento para resistências iniciais elevadas. O tempo de pega desse cimento é semelhante 
ao cimento comum, especificado por norma como 45 minutos. Não se deve confundir 
velocidade de endurecimento com velocidade de pega. O aumento da resistência é 
atribuído devido à elevação do teor de silicato tricálcico (C3S) (maior do que 55% e às 
vezes até maior do que 70%) e também pelo processo de moagem desse cimento 
promovendo uma finura maior do clínquer. Os cimentos tipo III da ASTM (American 
Standad Testing Materials) têm área específica determinada pelo método Blaine, de 450 
m²/kg a 600 m²/kg, enquanto que os cimentos tipo I têm 300 m²/kg a 400 m²/kg. A 
resistência das 10 horas até às 20 horas é significativamente aumentada pela finura do 
cimento, persistindo essa diferença até os 28 dias. As resistências se igualam à idade de 2 
meses à 3 meses, mas com o tempo, a resistência dos cimentos de menor finura ainda 
ultrapassa a resistência dos cimentos de maior finura. Neville [1997] diz que de modo 
semelhante à reação do composto aluminato tricálcico (C3A) com o gesso formando o 
sulfoaluminato de cálcio, no cimento endurecido, o aluminato de cálcio pode reagir com 
um sulfato proveniente do exterior cujo produto é o mesmo sulfoaluminato de cálcio que 
surge dentro da estrutura da pasta de cimento. Outra reação possível é a troca de bases 
entre o hidróxido de cálcio e os sulfatos, resultando na formação de gesso com aumento de 
volume da fase sólida em 124%. Os sais particularmente ativos são os sulfatos de 
magnésio e o sulfato de sódio e as reações são conhecidas como ataques por sulfatos sendo 
bastante acelerados quando acompanhados por molhagem e secagem alternadas. Para 
situações em que o cimento será provavelmente atacado por sulfatos, deve-se utilizar um 
cimento com baixo teor de aluminato tricálcico (C3A). Portanto, para ambientes agressivos 
com presença de sulfatos, quer seja solos contaminados ou água saloba, se faz necessário a 
utilização de um cimento resistente à ação desses sulfatos. 
 
 
 
 
 
 29
1.1.5. Agregados 
 
Segundo Petrucci [1975], os agregados são materiais granulares, sem forma e 
volume definidos, geralmente inertes e de dimensões e propriedades adequadas para uso 
em obras de engenharia. Uma de suas maiores aplicações está na confecção de argamassas 
e concretos. São materiais relativamente baratos e têm sido atualmente tratados como 
material de enchimento inerte. A utilização de agregados de minerais naturais 
compreendem mais de 90% do total de agregados utilizados e devido ao grande potencial 
de uso, também têm-se os agregados dos rejeitos industriais, tais como escória de alto-
forno, cinza volante, concreto reciclado e resíduos selecionados de rejeitos urbanos 
[MEHTA e MONTEIRO, 1994]. 
Os agregados podem ser naturais ou artificiais e sua qualidade exerce benéfica 
influência nas propriedades finais da argamassa, como: retração, aumento da resistência ao 
desgaste, etc. Eles são classificados quanto à sua granulometria em miúdos e graúdos. Para 
Petrucci [1975], agregado miúdo é aquele material que passa (podendo deixar retido até 
15% de grãos) na peneira n°4 , de abertura de malha quadrada de 4,8 mm de lado e 
agregado graúdo é o material que fica retido na peneira n° 4. 
O termo “agregado” é de uso generalizado na tecnologia do concreto; nos outros 
ramos da construção é conhecido, conforme cada caso, pelo nome específico: filer, pedra 
britada, bica-corrida ou rachão [SILVA, 1991]. 
O agregado utilizado na confecção das argamassas é a areia quartzosa com 
diâmetro entre 0,06 e 2,0 mm. Pode-se citar ainda os agregados existentes e classificados 
como filler, pedrisco, seixo rolado e pedra britada. Esses agregados são extraídos 
diretamente do leito dos rios, através de equipamentos para essa finalidade, ou extraídos de 
minas, onde posteriormente sofrem um beneficiamento consistindo de lavagem e 
classificação. 
Devido a esse material ser relativamente de baixo custo em comparação com os 
demais utilizados na argamassa, e também por ser inerte com a água, muitas vezes é 
tratado como apenas material de enchimento. Entretanto, buscando compreender melhor a 
importância deste elemento na argamassa, podem-se perceber que suas características 
influenciam diretamente em propriedades de alta relevância, no que diz respeito às 
argamassas. Nestas características incluem-se porosidade, composição granulométrica, 
massa específica, massa unitária, teor de material pulverulento, absorção de água, forma e 
 30
textura superficial das partículas, resistência à compressão, módulo de elasticidade e os 
tipos de substâncias deletérias presentes proveniente das composições mineralógicas da 
rocha matriz e do tipo de operação e equipamento usados para a produção do agregado. 
Essas características são importantes no estudo das propriedades da argamassa no estadofresco sendo que a variação desses parâmetros pode afetar as propriedades finais do 
produto obtido. Ferreira e Silva [1995], analisaram argamassas com incorporação de fibras 
de polipropileno usando dois tipos de areias diferentes. Perceberam que o teor de material 
pulverulento constituído de partículas de argila (< 0,002 mm) e silte (entre 0,002 a 0,06 
mm) assim como uma elevada quantidade de finos aumentam a relação água/cimento 
provocando uma maior retração da argamassa e, em consequência, afetando suas 
propriedades finais. Com isso percebe-se então a importância de se conhecer melhor o 
agregado utilizado, embora neste trabalho não se esteja variando a granulometria do 
agregado para se perceber variações nas propriedades finais do produto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 31
Capítulo 2 
Características das Argamassas 
 
2.1. Características Gerais das Argamassas 
 
As características de uma argamassa dependem da natureza, composição físico-
química e da proporção de seus componentes sendo imprescindível o estudo tanto dos 
componentes quanto da proporção entre eles. A água utilizada para fazer com que a 
mistura adquira plasticidade deve ser limpa, isenta de sais ferrosos e de matérias orgânicas 
a fim de não alterar as propriedades químicas dos aglomerantes. A água deve ser colocada 
na quantidade certa sem excessos e nem em pouca quantidade pois prejudicará a 
trabalhabilidade e a cura da pasta e, consequentemente, a resistência mecânica da pasta. A 
quantidade e a qualidade da água a ser utilizada também é muito importante pois a relação 
água/aglomerante influencia diretamente na resistência, além do que o uso de muita água 
ainda pode influenciar na porosidade da argamassa. O traço de uma argamassa pode ser 
apresentado em volume ou em peso, sendo o primeiro mais prático e o segundo mais 
preciso [VERÇOZA, 1984]. 
As argamassas tem propriedades que são influenciadas por diversos fatores, visto 
que há inúmeros tipos de argamassas existentes atualmente. As propriedades da argamassa 
são consequência da qualidade do aglomerante que se usa e do agregado, além da 
proporção entre eles. O traço é muito importante pois a resistência mecânica e a 
trabalhabilidade estão a ele relacionadas [VERÇOZA, 1984]. 
As primeiras misturas de sucesso na junção de blocos de alvenaria foram batizadas 
com o nome de argamassa: misturas de cal, água e areia para construções. Dá-se o nome de 
pasta à mistura de um aglomerante mais água. Quando se coloca água em excesso na pasta, 
tem-se um produto denominado nata. Misturando-se agregado miúdo à pasta obtém-se uma 
argamassa, podendo eventualmente conter adições que melhorem suas propriedades. A 
adição de areia se faz por vários motivos, e dentre eles destacam-se a diminuição da 
retração e o barateamento do produto [GUIMARÃES, 1997; SILVA, 1991]. 
 32
As argamassas podem ser utilizadas como revestimento de pisos, tetos e paredes 
(emboço e reboco), ou no assentamento de tijolos, blocos, azulejos e ladrilhos, reparos de 
obras de concreto, injeções [SILVA, 1991]. 
Chama-se traço da argamassa a proporção dos componentes relativamente ao 
aglomerante. Normalmente se calcula o traço em massa, o qual dá origem ao traço em 
volume, que é o mais usado em obras correntes. O traço de argamassa, 1 : a, significa uma 
parte em massa do aglomerante (cimento) para “a” partes de agregado miúdo (areia). 
As propriedades da argamassa estão diretamente ligadas a diversos fatores, tais 
como: qualidade e quantidade do aglomerante; qualidade e quantidade de água. Variando 
estas condições, tem-se a qualificação do produto final, de acordo com as condições de 
envolvimento dos grãos pela pasta, quantidade de vazios e aderência dos grãos com a pasta 
[SILVA, 1991]. 
A Tabela 2.1 fornece alguns exemplos de argamassas utilizadas e suas respectivas 
aplicações. 
As argamassas podem ser classificadas de diversos modos [SILVA, 1991]: 
 
a) Quanto ao emprego: 
• comuns (para rejuntamentos, revestimentos, pisos, injeções); 
• refratárias (para fornos, revestimentos térmicos). 
 
b) Quanto ao tipo de aglomerante: 
• aéreas (cal aérea, gesso); 
• hidráulicas (cal hidráulica, cimento); 
• mistas (cimento e cal aérea). 
 
c) Quanto ao número de elementos ativos: 
• simples (um aglomerante); 
• composta (mais de um aglomerante). 
 
d) Quanto a dosagem: 
• pobres ou magras (volume de pasta insuficiente para preencher vazios); 
• ricas ou gordas (excesso de pasta); 
• cheias (quantidade suficiente de pasta). 
 33
e) Quanto a consistência 
• secas; 
• plásticas; 
• fluidas. 
 
Tabela 2.1 - Aplicações de argamassas, traços e relações A/C – água/cimento [SILVA, 
1991]. 
 
Finalidade Traço 
(massa) 
Materiais Relação A/C Consistência
Assentamento de 
Tijolos 
1:0,5:2,5 Cimento, Saibro e Areia 
Fina 
0,60 Muito 
Plástica 
Revestimento 1:1:5,5 Cimento, Saibro e Areia 
Fina 
0,90 Plástica 
Chapisco 1:5,0 Cimento e Areia Grossa 1,00 Fluida 
Contrapiso 1:4,0 Cimento e Areia Média 0,50 Seca 
Produção de Blocos 
de Concreto 
Entre 1:6 
e 1:11 
Cimento e Areia Muito 
Grossa 
0,60 Muito Seca 
 
Argamassa não é apenas um material que se molda, que dá forma a um corpo 
estrutural, que participa da determinação de sua resistência, ou que caracteriza uma cor, 
uma textura nas superfícies aparentes. Um elemento estrutural de uma argamassa pode 
sofrer tanto as ações mecânicas decorrentes das leis de equilíbrio quanto as que resultam de 
uma chuva ácida em uma atmosfera poluída, por exemplo. A qualidade da argamassa é tão 
importante para a durabilidade das construções como é a epiderme para a proteção do 
corpo humano, tanto que as vezes é possível assemelhar algumas funções de ambas, 
principalmente do ponto de vista de proteção da armadura [HANAI, 1992]. 
Como se sabe, os agentes agressivos do meio ambiente não são apenas os 
mecânicos – que deformam, rompem e desgastam – mas também os físico-químicos – que 
provocam sobretudo a corrosão das armaduras, contra os quais a argamassa desempenha 
um papel importante. A argamassa é sempre, por menos que o seja, um material permeável 
a líquidos e gases, sujeito a diferenças de potencial elétrico e outros fatores, em 
permanente equilíbrio com o meio ambiente, e além disso sujeito a limitações de execução. 
 34
As adições das argamassas são componentes ativos ou não, como as pozolanas e os 
aditivos para concreto em geral, que são empregadas com finalidades diversas na 
modificação das propriedades da argamassa fresca ou endurecida. Há propriedades físicas, 
químicas e mecânicas, de deformação ou de durabilidade da argamassa endurecida a serem 
consideradas, mas existem também importantes propriedades da mistura seca e da 
argamassa fresca que devem ser observadas com todo o cuidado, uma vez que elas 
refletem o potencial de qualidade final do material [HANAI, 1992]. 
A qualidade dos materiais constituintes é fundamental, mas as relações 
quantitativas entre eles fornecem indicadores globais de tendências, os quais são 
imprescindíveis na execução de argamassas adequadas às exigências de cada caso. Se a 
argamassa resulta essencialmente de uma mistura de cimento (aglomerante), água e 
agregados, há de se considerar duas importantes relações: 
 
• água/cimento; 
 
• pasta/agregado. 
 
A relação água/cimento é um parâmetro de mais alta importância, que influi de 
maneira decisiva nas diversas propriedades da argamassa. Esta relação não apenas 
determina a plasticidade ou a fluidez da pasta de cimento no estado fresco, e portanto as 
características de consistência e trabalhabilidade da argamassa, mas afeta também, 
incisivamente,as propriedades da argamassa endurecida. As propriedades de resistência 
mecânica e de deformação da argamassa dependem de forma direta dessa relação (Figura 
2.1); entretanto, são as propriedades físicas e químicas da argamassa – intervenientes na 
durabilidade das construções – que merecem destaque especial na tecnologia da argamassa 
[HANAI, 1992]. 
Quanto a relação entre quantidades de cimento e de agregados, os parâmetros de 
diluição ou de concentração da pasta e da distribuição granulométrica do agregado diluente 
alteram as propriedades físicas, mecânicas e químicas das argamassas [BUCHER, 1983]. 
A análise das relações entre quantidades de água e cimento, e pasta e agregado 
permite estabelecer algumas considerações sobre as propriedades das argamassas. 
 35
O agregado graúdo deve ser sempre de uma rocha muito mais resistente do que a 
pasta de água e cimento. O concreto deve sempre romper na pasta caso haja uma 
solicitação maior do que a projetada [TARTUCE e GIOVANNETTI, 1990]. 
A Tabela 2.2 apresenta a evolução da trabalhabilidade e da resistência mecânica 
em função de certos fatores de composição do concreto. 
 
Tabela 2.2 - Evolução da trabalhabilidade e da resistência mecânica em função dos fatores 
de composição do concreto [TARTUCE e GIOVANNETTI, 1990]. 
 
Fatores de Composição do 
Concreto 
Para Uma Boa 
Trabalhabilidade 
Para Uma Boa 
Resistência 
Finura da areia De preferência fina De preferência grossa 
Relação graúdo/areia A diminuir A aumentar 
Dosagem de água A aumentar até um certo ponto A diminuir 
Granulometria Preferível contínua Preferível levemente descontínua
Dimensão máxima dos grãos De preferência pequena De preferência grande 
 
2.2. Resistência Mecânica das Argamassas e dos Concretos 
 
Pode-se dizer que a resistência mecânica da argamassa, acaba sendo satisfatória na 
maioria dos casos, em conseqüência de cuidados que são tomados na garantia de outras 
qualidades importantes, como baixa permeabilidade, trabalhabilidade adequada, etc. A 
resistência mecânica das argamassas usuais, isto é, aquelas com consumo de cimento entre 
520 e 800 kg/m3 e relação água/cimento entre 0,38 e 0,48, medida por meio de ensaio de 
compressão axial sobre corpos de prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de 
altura, varia entre 25 MPa e 50 MPa, considerada suficiente em grande parte dos casos 
práticos. Sabe-se que a resistência mecânica da argamassa depende fundamentalmente da 
relação água/cimento, das proporções entre cimento e agregados, das impurezas contidas 
no cimento e agregados, e das propriedades dos agregados: granulometria, forma, textura, 
resistência e dimensão máxima característica [HANAI, 1992]. 
A grande influência da relação água/cimento deve-se ao fato de que ela determina a 
porosidade da pasta de cimento endurecida; quanto menor a porosidade, maior a resistência 
da pasta e conseqüentemente da argamassa. 
 36
Quando o concreto é bem adensado, admite-se que a sua resistência é inversamente 
proporcional à relação água/cimento, de acordo com a “lei” estabelecida por Duff Abrams, 
em 1919, 
 
fc = K1__ (2.1) 
 K2
a/c 
 
onde fc representa a resistência do concreto, a/c, a relação água/cimento (originalmente em 
volume) e K1 e K2, constantes empíricas. O gráfico de Abrams está representado na figura 
2.1 [NEVILLE, 1997]. 
A influência da relação água/cimento na resistência não se constitui, 
verdadeiramente, em uma “lei”, pois a regra da relação água/cimento não contém várias 
qualificações necessárias para a validade. Em particular, a resistência com qualquer relação 
água/cimento depende do grau de hidratação do cimento e das suas propriedades químicas 
e físicas, da temperatura à qual se processa a hidratação, do teor de ar do concreto e 
também da variação da relação água/cimento efetiva e da formação de fissuras devidas a 
exsudação. Portanto, é mais correto relacionar a resistência com a concentração de 
produtos sólidos da hidratação do cimento no espaço disponível para os mesmos. 
 
Figura 2.1 - Gráfico de Abrams mostrando a resistência mecânica do concreto em função 
da relação água/cimento [ NEVILLE, 1997]. 
 
Outra observação interessante é que os concretos e/ou argamassas com relação 
água/cimento mais baixa apresentam maior velocidade de endurecimento do que aqueles 
com relação água/cimento mais alta, já que os grãos de cimento ficam mais próximos e se 
 37
estabelece mais rapidamente um sistema contínuo de gel. Com relação ao grau de diluição 
da pasta de cimento, pode ocorrer que uma argamassa de relação água/cimento muito baixa 
e alto teor de cimento apresente um retrocesso de resistência. Possivelmente isso seria 
conseqüência de tensões induzidas pela retração, uma vez que a restrição oferecida pelas 
partículas do agregado causaria fissuração da pasta de cimento ou perda de aderência entre 
pasta e agregado [HANAI, 1992]. 
A relação de agregado/cimento tem influência sobre a resistência de todos os 
concretos/argamassa de resistência média e alta. Não há dúvida de que a relação 
agregado/cimento é apenas um fator secundário da resistência do concreto/argamassa, mas 
foi constatado que para uma mesma relação água/cimento os concretos/argamassas mais 
pobres tem resistência maior. No entanto, é provável que outros fatores também 
participem; por exemplo, o teor total de água por metro cúbico de concreto é menor em 
uma mistura pobre do que em uma rica. Como resultado, em uma mistura pobre os vazios 
ocupam uma fração menor de volume do concreto e são esses vazios que tem um efeito 
prejudicial sobre a resistência [NEVILLE, 1997]. 
A permeabilidade das argamassas e dos concretos é uma propriedade extremamente 
importante, uma vez que reflete a capacidade do material facilitar a penetração de líquidos 
e gases nocivos no seu interior. A permeabilidade desses materiais depende da porosidade 
dos agregados e da pasta de cimento endurecida. De modo geral, a porosidade dos grãos 
dos agregados naturais e compactados é extremamente baixa, dependendo a 
permeabilidade, portanto, das características da pasta endurecida de cimento [BUCHER, 
1983]. 
A existência de uma maior quantidade de pasta nas argamassas empregadas em 
argamassa armada poderia induzir à conclusão de que elas seriam mais permeáveis. 
Contudo, deve-se salientar que, com emprego de baixo fator água/cimento, a porosidade 
capilar da pasta de cimento endurecida é bastante reduzida, conferindo assim à argamassa a 
qualidade de material “impermeável”, uma virtude sempre citada em relatos diversos 
[HANAI, 1992]. A Figura 2.2 apresenta a relação entre a permeabilidade e relação 
água/cimento de pastas endurecidas (93% de cimento hidratado). Com relação 
água/cimento da ordem de 0,40, a permeabilidade na pasta de cimento é praticamente nula. 
A partir de 0,45, já começa a crescer até atingir valores muito altos, com relação 
água/cimento de cerca de 0,70 [NEVILLE, 1997]. 
 38
A permeabilidade da pasta de cimento diminui à medida que se processa a 
hidratação, pois a redução do coeficiente de permeabilidade é tanto maior quanto menor 
for a relação água/cimento da pasta [NEVILLE, 1997]. 
A baixa permeabilidade a líquidos e gases é uma das mais importantes propriedades 
da argamassa, a se conseguir geralmente com baixa relação água/cimento, consumo mais 
elevado de cimento, granulometria adequada de agregado, bom adensamento e cura 
adequada. 
 
Figura 2.2 - Relação entre permeabilidade e relação água/cimento de pastas 
endurecidas [NEVILLE, 1997]. 
 
2.3. Reações que Podem Ocorrer Durante a Cura ou o Envelhecimento da 
Argamassa/Concreto 
 
2.3.1. Reação Álcali-Minerais Reativos 
 
A reaçãoálcali-minerais reativos afeta a durabilidade de uma argamassa/concreto. 
A deterioração causada consiste na expansão provocada por um gel formado através da 
reação química entre os álcalis de sódio (Na) e de potássio (K), existentes no cimento 
Portland, e os minerais reativos presentes no agregado. Este gel, ao absorver água exerce 
pressões hidráulicas produzindo expansões elevadas, causando fissurações que com o 
tempo interferem negativamente na durabilidade das argamassas e das estruturas de 
concreto, com conseqüente redução da resistência à tração e compressão [VIVIAN, 1951]. 
 
 39
2.3.2. Reação Álcali-Sílica 
 
É definida como a reação que envolve a presença de sílica amorfa, assim como 
certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais. Foi inicialmente observada na 
Califórnia em 1940 por Stanton, sendo depois reconhecida em diversos países. 
A deterioração do concreto ou argamassa pela reação álcali-sílica é devida a alta 
concentração de álcalis na solução dos poros da argamassa/concreto, que resulta em uma 
elevação do pH a níveis que tornam a solução altamente agressiva, susceptíveis a reagir 
com a sílica amorfa das rochas usadas como agregado. É importante ressaltar que não são 
os álcalis que reagem, e sim os íons hidroxilas provenientes da dissociação dos hidróxidos 
alcalinos [VIVIAN, 1951]. 
O mecanismo da reação álcali-sílica pode ser dividido em dois passos: 
 
 sílica + álcalis → gel 
 
 gel + H2O → expansão 
 
Trata-se de uma reação onde o grupo silanol (Si – OH) é neutralizado pela solução 
alcalina de Na formando um gel de silicato alcalino conforme as equações 2.2 e 2.3. 
 
 Si – OH + OH- → Si – O- + H2O (2.2)
 
Si – O- + Na+ → Si – ONa (2.3) 
 
2.3.3. Reação Álcali-Silicato 
 
O princípio da reação álcali-silicato é similar ao da álcali-sílica, porém o processo 
ocorre mais lentamente devido a quantidade de minerais reativos disseminados na matriz 
(silicatos eventualmente presentes nos feldspatos, folhelhos argilosos e rochas 
sedimentares como quartzitos, magmáticas e os granitos) e principalmente a presença de 
quartzo deformado e minerais expansivos da classe dos filossilicatos como as esmectitas 
[VAN AARDT e VISSER, 1977]. 
 40
VAN AARDT e VISSER [1977] observaram que feldspatos, folhelhos argilosos e 
determinadas rochas ígneas a temperatura de 95oC, reagem com hidróxido de cálcio 
produzindo silicatos hidratados de cálcio e álcalis. A temperatura de 39oC, os feldspatos 
alcalinos produzem aluminatos tetracálcicos hidratados e álcalis. A quantidade de álcalis 
liberada depende da composição dos feldspatos em relação ao cálcio, sódio e potássio. 
A teoria que explica como os feldspatos podem ser um material reativo, tem como 
sustentação o fato de que nas primeiras idades do concreto ou argamassa desenvolve-se 
uma camada de aderência em torno do agregado formada de silicatos de cálcio hidratados e 
hidróxido de cálcio. Com o tempo, em condições de umidade o hidróxido de cálcio reage 
com o feldspato liberando álcalis sob a forma de KOH e NaOH e/ou silicatos de sódio e 
potássio, sendo este último sob a forma de gel e parcialmente solúvel em água. Quando os 
álcalis atingirem uma certa concentração, os silicatos de cálcio (camada de aderência) 
tenderão a se dissolver em silicatos de sódio e potássio formando um gel contendo cálcio, 
potássio, sódio e sílica em sua vizinhança. Este gel constitui um mau elemento de ligação, 
especialmente se considerarmos que está sujeito a contrações e dilatações conforme perda 
ou ganho de água. 
 
2.3.4. Reação Álcali-Carbonato 
 
A reação álcali-carbonato ocorre entre alguns calcários dolomíticos e soluções 
alcalinas presentes nos poros do concreto ou argamassa, causando expansões e intensas 
fissurações. Não há formação de gel alcalino como produto desta reação. Um mecanismo 
bastante aceito é que este tipo de reação está fundamentado na reação de deslomitização 
com formação de hidróxido de magnésio (brucita) e regeneração do hidróxido alcalino, 
conforme as seguintes equações [VAN AARDT e VISSER, 1977]: 
 
Formação da brucita: CaMg(CO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2CO3 (2.4) 
 
Regeneração dos álcalis: Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3 (2.5) 
 
Como conseqüência tem-se o enfraquecimento da ligação entre a pasta de cimento e 
o agregado e a presença de microfissurações. 
 
 41
2.3.5. Carbonatação 
 
A palavra carbonatação em seu sentido mais amplo significa converter em 
carbonato, ou seja, transformar qualquer sal proveniente da reação de neutralização em que 
participe o ácido carbônico (H2CO3). 
O ácido carbônico nada mais é do que a dissolução em água do dióxido de carbono 
(CO2) presente na atmosfera e, de modo geral, proveniente da queima de combustíveis 
fósseis, de queimadas, da respiração humana e animal ou de algumas reações químicas 
envolvidas no processo de putrefação de matéria orgânica. 
Em engenharia civil a carbonatação significa a neutralização do hidróxido de cálcio 
[Ca(OH)2] liberado como subproduto ao longo do processo de hidratação do C3S (silicato 
tricálcico) e do C2S (silicato dicálcico) do cimento Portland [REVISTA TÉCHNE, 1994]: 
 
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (2.6) 
 
A equação (2.7) caracteriza a formação do ácido carbônico. Como essa reação só 
ocorre em presença de água, em um ambiente de baixa umidade relativa, a carbonatação 
apenas se verificará em níveis muito baixos. Paralelamente, considerando um concreto 
saturado, a dificuldade de difusão do CO2 reduz a reação a níveis desprezíveis. 
A equação (2.8) tem como produto uma fase instável representada pelo bicarbonato 
de cálcio. A equação (2.9) apresenta a forma estável do carbonato de cálcio com liberação 
de água [REVISTA TÉCHNE, 1994]: 
 
CO2 + H2O → H2CO3 (2.7) 
 
2H2CO3 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 + 2H2O (2.8) 
 
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O (2.9) 
 
Esta reação apresentada na equação (2.8) depende, entre outros fatores, tanto da 
argamassa/concreto como do meio ambiente. Quanto ao ambiente, são condições básicas 
para a reação a presença de dióxido de carbono no ar e de umidade, a fim de que possa 
formar-se ácido carbônico dissolvente da cal. O processo ocorre em duas etapas. Uma 
 42
eminentemente química caracterizada pelo ataque do ácido carbônico aos cristais instáveis 
de hidróxido de cálcio, considerada a etapa “molhada”, já que é fundamental a penetração 
da umidade no concreto ou argamassa. A outra, a etapa seca, envolve o transporte da água 
saturada com o hidróxido de cálcio dissolvido até zonas de menor pressão, podendo ser 
estas poros ou capilares de maiores dimensões ou até a superfície da peça, onde a 
evaporação da água permite a precipitação do carbonato de cálcio. 
Quanto à argamassa, é fundamental vincular a porosidade e conseqüente 
permeabilidade com a intensidade da carbonatação. Assim, tem-se que a variável mais 
importante do processo é o fator água/cimento (a/c), desde que se comparem traços 
semelhantes. A alteração do traço, para um mesmo fator a/c, pode alterar as condições de 
retenção de água da mistura, estabelecendo processos diferenciados com a possibilidade de 
formação de uma rede capilar mais efetiva no estabelecimento da permeabilidade do 
material. Outros fatores podem ser citados como intervenientes indiretos no processo, tais 
como grau de adensamento, nível de hidratação do cimento e eficiência da cura, já que sua 
ação direta se verifica na permeabilidade da argamassa/concreto [REVISTA TÉCHNE, 
1994]. 
A exsudação, sendo um tipo especial de segregação, é a separação da água de 
amassamento que aflora à superfície da argamassa/concreto. É um fenômeno que pode