3 Introdução ao estudo dos aglomerantes - Cimento ppt [Modo de Compatibilidade](1)

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Prof° Newton Chwartzmann 
newtonc@ufrgs.br
CONSTRUÇÃO CIVIL I – AIM0216
Introdução as estudo dos aglomerantes - cimento
2019
INTRODUÇÃO
Argamassas de assentamento, revestimento 
ou para concretos são compostas de:
Meio aglomerante: cimento hidráulico, cal 
e água; 
Agregados: material granular como areia, 
pedregulho, pedra britada ou escória de 
alto forno;
 Em casos especiais pode-se adicionar 
aditivos, corantes ou fibras para alterar as 
características do material.
INTRODUÇÃO
AGLOMERANTE
Material ligante, geralmente pulverulento, 
que promove a união entre os grãos dos 
agregados.
Os aglomerantes são utilizados na 
obtenção de pastas, argamassas, e 
concretos.
INTRODUÇÃO
AGREGADOS
São composto por grãos (naturais ou 
artificiais) de minerais duros, compactos, 
duráveis, estáveis, limpos e que não 
interfiram no endurecimento e hidratação 
de cimentos e argamassas. 
Os agregados são considerados materiais 
inertes e constituem 60 a 80% de um 
concreto. (+ baratos).
Os principais aglomerantes são: 
 Cimento;
 Cal;
 Gesso;
 Betumes;
 Argila. 
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Os aglomerantes podem ser:
 Materiais quimicamente inertes:
Endurecem por simples secagem.
Exemplo: argilas e betumes. 
 Materiais quimicamente ativos: 
Endurecem devido a reações químicas.
Exemplo: cimento, cal e gesso.
Em concretos, se emprega cimento 
portland como aglomerante, que reage 
com a água e endurece com o tempo.
INTRODUÇÃO
 Aéreos;
 Hidráulico Simples;
 Hidráulico Composto;
 Misto.
CLASSIFICAÇÃO DOS AGLOMERANTES
 Necessitam de presença de ar para 
endurecer.
 Não resistem bem a água.
 Endurecem pela ação química ao CO² do 
ar.
Exemplo: Cal.
AGLOMERANTES AÉREOS
HIDRÁULICO SIMPLES
São aglomerantes que reagem em 
presença de água. 
Constituídos de um único aglomerante, 
podendo ser misturados a outras 
substâncias, em pequenas quantidades, 
com a finalidade de regular sua pega.
Exemplo: Cimento Portland Comum, Cal 
Hidráulica.
HIDRÁULICO COMPOSTO
São aglomerantes simples, com adição
de materiais com propriedades 
cimentícias, tais como a Pozolana, 
Escórias, etc.
Exemplo: CPZ - Cimento Portlan 
Pozolânico
CLASSIFICAÇÃO DOS AGLOMERANTES
Misto
É a mistura de dois ou mais aglomerantes 
simples. 
Exemplo: Cimento + cal
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CIMENTO
Cimento Portland é a denominação 
técnica do material usualmente conhecido 
como cimento.
Criado e patenteado em 1824, por um 
construtor inglês Joseph Aspdin.
Aglomerante hidráulico, que endurece pela 
ação da agua e depois de endurecido, 
resiste bem a água.
INTRODUÇÃO
O cimento é produzido pela moagem do 
clínquer, (silicatos de cálcio hidráulicos), 
podendo ter adições para alterar suas 
propriedades.
Características:
 Aglomerante: aglomera partículas, ou 
seja, tem a propriedade de unir outros 
materiais; 
 Hidráulico: porque reage (se hidrata) ao 
se misturar com a água e depois de 
endurecido ganha resistência.
INTRODUÇÃO
CONSTITUIÇÃO DO CIMENTO 
a) Calcário 
O calcário é o carbonato de cálcio (CaCO3) 
que se apresenta na natureza com impurezas, 
como óxidos de magnésio (MgO).
Carbonato de cálcio puro ou calcita, sob ação 
do calor, decompõe-se do seguinte modo:
CaCO3
100%
CaO + CO2
56% 44%
CONSTITUIÇÃO DO CIMENTO 
b) Argila 
A argila empregada na fabricação do cimento é 
constituída de um silicato de alumíno
hidratado, geralmente contendo ferro e outros 
minerais, em menores proporções.
Ela fornece SiO2 (sílica), Al2O3 (alumina) e 
Fe2O3 (óxido de ferro) necessários ao 
processo de fabricação do cimento.
CONSTITUIÇÃO DO CIMENTO 
CONSTITUIÇÃO DO CIMENTO 
c) Gesso (gipsita)
É o tipo estrutural de gesso mais 
consumido na indústria cimenteira.
É o produto de adição final no processo de 
fabricação do cimento portland. 
Tem a função de regular o tempo de 
pega. 
CONSTITUIÇÃO DO CIMENTO 
Os clínqueres são “bolotas” de 5 a 25mm de
diâmetro obtido pela calcinação de uma 
mistura calcário-argilosa (minério de ferro e 
sílica).
MATÉRIAS-PRIMAS
Mina de calcário Mina de argila
Ainda é adicionada certa proporção de 
magnésia (MgO) e uma pequena 
porcentagem de anidrido sulfúrico (SO3), 
(para retardar o tempo de pega do produto 
final).
Tem ainda, em menor proporção, impurezas
como: o óxido de sódio (Na2O), óxido de 
potássio (K2O) e óxido de titânio (TiO2). 
Os óxidos de potássio e sódio são os 
denominados álcalis do cimento.
MATÉRIAS-PRIMAS
A fabricação do cimento consiste na moagem
da matéria-prima, em determinadas 
proporções e na queima, onde o material é 
sintetizado e parcialmente fundido, 
tomando a forma de esferas conhecidas como 
clínqueres.
FABRICAÇÃO
O clínquer e ́ resfriado e recebe a adição 
de um pequeno teor de sulfato de cálcio, 
sendo então moído até se tornar um pó́ 
bastante fino.
O material resultante é o cimento 
Portland, utilizado em todo o mundo.
Dois métodos são utilizados: via seca e a 
via úmida. Nos dois métodos produz-se 
clínquer e o cimento final é idêntico.
FABRICAÇÃO
A matéria prima é moída e homogeneizada 
dentro da água.
Processo mais antigo e mais eficaz para 
obter homogeneização de materiais 
sólidos. 
Está em desuso pois requer maior 
consumo de energia e está sendo 
substituída por via seca.
FABRICAÇÃO – VIA ÚMIDA
O processo seco tem a vantagem 
determinante de economizar 
combustível (não tem água para 
evaporar no forno).
O processo por via seca é mais curto que 
por via úmida, porém suas instalações de 
são muito mais complexas.
Um forno de via úmida consome cerca de 
1250 kcal por kg de clínquer contra 750 
kcal de um forno por via seca.
FABRICAÇÃO – VIA SECA
 Extração da matéria-prima
 Britagem
 Pré-homogeneização e Dosagem
 Moagem do cru
 Homogeneização
 Pré-aquecimento
 Clinquerização
 Resfriamento
 Moagem e adições
 Embalagem e Expedição
ETAPAS DE FABRICAÇÃO
O primeiro passo na produção de cimento 
é extrair as matérias-primas, calcário e 
argila, das pedreiras.
A exploração de pedreiras é feita 
normalmente a céu aberto e a extração da 
pedra pode ser mecânico ou com 
explosivos.
Quase metade da matéria-prima se 
perde no processo.
EXTRAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA
Extração do calcário – Caçapava do Sul/RS
O material, após extração, apresenta-se 
em blocos, sendo necessário reduzir o 
seu tamanho a uma granulometria 
adequada.
BRITAGEM
O material britado é transportado para a 
fábrica e armazenado em silos verticais 
ou armazéns horizontais.
Essa armazenagem pode ser combinada 
com uma função de pré-homogeneização
que consiste em colocar por camadas o 
calcário e a argila.
As matérias-primas selecionadas são depois 
dosificadas (qualidade do produto).
PRÉ-HOMOGENEIZAÇÃO E DOSAGEM
Essa dosagem é efetuada com base em 
parâmetros químicos pré-estabelecidos.
A composição do Clínquer pode variar:
 20-25% de argila;
 75-80% de calcário.
PRÉ-HOMOGENEIZAÇÃO E DOSAGEM
Definida a proporção das matérias-primas, 
elas são transportadas para moinhos 
onde se produz o chamado “cru” (mistura 
finamente moída).
Simultaneamente à moagem ocorre um 
processo de adição de outros materiais: 
sílica (SiO2), cinzas de pirite (Fe2O3) e 
bauxite (Al2O3), de forma a obter os 
compostos: cálcio, sílica, alumínio e ferro, 
essenciais na fabricação do cimento.
MOAGEM DO CRU
Moinhos de CRU, onde a mistura é moída e se 
transforma em farinha de cimento.
A mistura de cru, devidamente dosada e 
com a finura adequada, deve ter a sua 
homogeneização assegurada para permitir 
uma perfeita combinaçãodos elementos 
formadores do Clínquer.
A homogeneização é executada em silos 
verticais de grande porte, através de 
processos pneumáticos e por 
gravidade.
HOMOGENEIZAÇÃO
Silo de homogeneização do CRU.
Antes do cru entrar no forno, este será 
pré-aquecido ao passar pela torre de 
ciclones, onde é iniciado a fase de pré-
aquecimento (850-900ºC).
A torre é composta de vários cilindros e 
cones que criam vários “ciclones”, 
liberando gases (90-100°C) na parte 
superior que são encaminhados para 
filtros.
PRÉ-AQUECIMENTO
TORRE DE CICLONES
Com as transformações físico-químicas 
ocorridas na torre de ciclones devido às 
variações térmicas, o cru dá lugar à 
farinha pronta para entrar no forno.
Ao entrar no forno, a farinha desloca-se 
lentamente até ao fim deste passando por 
um processo de clinquerização (1300-
1500ºC), resultando no clinquer, produto 
com aspecto de bolotas escuras.
CLINQUERIZAÇÃO
Estima-se que para cada tonelada de 
clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 
quilos de gás carbônico (CO²).
O uso de adições na produção do cimento 
é uma forma de reduzir poluição 
ambiental, pois além liberar menos gases 
na natureza são aproveitados os 
subprodutos de outras indústrias 
(pozolanas, escórias e fíller).
CLINQUERIZAÇÃO
FORNO ROTATIVO
Uma vez cozido, o clínquer sai do forno e 
segue para o arrefecedor onde sofre uma 
diminuição brusca de temperatura que 
fornece características importantes ao 
cimento.
Como consequência macroscópica, o 
clinquer se modifica criando tons 
acinzentados.
RESFRIAMENTO
Contribuição de cada fase:
 C3S (silicato tricálcico): É o maior 
responsável pela resistência em 
todas as idades;
 C2S (silicato dicálcico): É o mais 
importante no processo de 
endurecimento em idades mais 
avançadas (principalmente depois de 
1 ano ou mais);
FASES DO CLÍNQUER
Contribuição de cada fase:
 C3A (aluminato tricálcico): Contribui 
para a resistência do concreto no 
primeiro dia, além de ser a fase 
responsável pela pega;
 C4AF (ferroaluminato tetracálcico): É 
responsável pela coloração cinzenta 
do clínquer. Não contribui para a 
resistência a compressão. 
FASES DO CLÍNQUER
É a fase final do processo de fabricação.
O resultado da moagem do Clínquer, 
gesso e aditivos (cinzas volantes, escórias 
de alto forno, filler calcário) irão dar as 
características ao cimento.
Após a moagem, o cimento é 
transportado por via pneumática ou 
mecânica e armazenado em silos ou 
armazéns horizontais.
MOAGEM E ADIÇÕES
MOAGEM DO CLÍNQUER
Agora, o cimento está habilitado para ser 
distribuído a granel ou ensacado para 
chegar ao consumidor final.
O cimento é um produto perecível
Necessita cuidados durante o seu 
transporte e armazenamento 
(conservação de suas propriedades, pelo 
maior tempo possível). 
EMBALAGEM E EXPEDIÇÃO
EMBALAGEM E EXPEDIÇÃO
O cimento é embalado em sacos de papel 
kraft de múltiplas folhas. 
O papel não impede a ação direta da 
água.
Trata-se de uma embalagem usada no 
mundo inteiro e é o único que permite o 
preenchimento com o material ainda 
bastante aquecido, por ensacadeiras 
automáticas.
ARMAZENAMENTO
Deve ser estocado em local seco, coberto 
(com lona), bem como afastado do 
chão, do piso e das paredes externas ou 
úmidas, longe de tanques, torneiras, etc.
ARMAZENAMENTO
Nas regiões de clima frio, a temperatura 
ambiente pode ser tão baixa que 
ocasionará um retardamento da pega 
(estocar o cimento em locais protegidos de 
temperaturas abaixo de 12ºC).
O cimento é próprio para uso por três 
meses, no máximo, a partir da data de 
sua fabricação (verificar embalagem).
ARMAZENAMENTO
Para a fabricação de 1 tonelada de 
Clínquer é necessário aproximadamente:
 1.250 kg de Calcário;
 300 kg de Argila;
 14 kg de Minério de Ferro;
 Combustível e Energia.
FABRICAÇÃO
Dentre as adições minerais que alteram as 
propriedades do cimento pode-se citar:
 Fíller calcário (f);
 Escória de alto forno (e);
 Pozolanas (z).
ADIÇÕES MINERAIS
As adições minerais são duplamente 
importantes:
1. Durante a produção do clínquer existe 
a liberação de gás carbônico (CO²). 
Menos clínquer = menos poluição.
2. As adições que são subprodutos de 
outras indústrias deixam de ser 
descartadas na natureza.
ADIÇÕES MINERAIS
Características gerais: material finamente 
dividido, que tem um efeito benéfico sobre as 
propriedades do concreto, como a 
trabalhabilidade. Possuem baixo custo. 
Origem: É um subproduto da fabricação de 
agregado artificial.
Atuação física: Tem menor efeito de 
densificação da matriz cimentícia, quando 
comparada com as pozolanas e a escória de 
alto forno. 
Usos: CP II-F e CP V ARI
FÍLLER CALCÁRIO (F)
Características gerais: É um aglomerante 
que em contato com a água reage formando 
compostos hidratados. Precisam do contato 
com o cimento para acelerar as reações.
Origem: É um subproduto da fabricação de 
ferro gusa.
Atuação física e química: Reduz o tamanho 
dos poros deixados pelo cimento, densificando 
a matriz cimentícia. 
Usos: CP II-E e CP III
ESCÓRIA DE ALTO FORNO (E)
Características gerais: somente quando 
finamente divididas (e com água), reagem, 
formando compostos com propriedades 
aglomerantes (ex: cinza volante – mais
utilizada em cimentos, sílica ativa, 
metacaulim, cinza de casca de arroz).
Origem: É um subproduto da queima de 
carvão mineral nas usinas termoelétricas.
Atuação física e química: Reduz o tamanho 
dos poros deixados pelo cimento, densificando 
a matriz cimentícia. 
Uso: CP II-Z E CP IV
POZOLANAS (Z)
Durante a produção do cimento, a sílica, a 
alumina, o óxido de ferro e a cal reagem 
dando origem ao clínquer, cujos compostos 
principais são os seguintes:
 C3S (silicato tricálcico); 
 C2S (silicato dicálcico); 
 C3A (aluminato tricálcico); 
 C4AF (ferroaluminato tetracálcico).
Esses compostos no momento, da produção 
do concreto, reagem com a água, dando 
origem a compostos hidratados.
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
Silicato de cálcio hidratado (C-S-H)
Representa de 50 a 60% dos sólidos 
formados de uma pasta de cimento 
completamente hidratada.
Fornece resistência a compressão e 
durabilidade a longo prazo. Por isso, é a 
fase mais importante.
PRODUTOS DA HIDRATAÇÃO
Hidróxido de cálcio (CH)
Também chamado de Portlandita
(Ca(OH)2). Representa de 20 a 25% dos 
sólidos formados, normalmente, na forma 
de grandes cristais.
Baixa contribuição a resistência. 
É o único que é solúvel na água, sendo essa 
a principal causa de manifestações 
patológicas (redução do PH e despasivação 
da armadura).
PRODUTOS DA HIDRATAÇÃO
Hidróxido de cálcio (C-A-S-H)
Representa de 15 a 20% dos sólidos 
formados.
Baixa contribuição a resistência. 
Tem um papel secundário nas 
propriedades do cimento hidratado. 
PRODUTOS DA HIDRATAÇÃO
HIDRATAÇÃO
HIDRATAÇÃO
1 2
3 4
Cimento + água
Não iniciou a reação.
Início da formação 
do C-S-H e cristais.
Evolução da hidratação / 
diminuição das partículas de 
cimento.
Pasta hidratada.
HIDRATAÇÃO
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BIBLIOGRAFIA
BAUER, L. A. F., Materiais de Construção. Rio de 
Janeiro, LTC. 5ª Ed, 2000.
CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de 
Materiais - Uma Introdução São Paulo, LTC - 5ª 
Ed., 2002.
ISAIA, G. Materiais de Construção Civil e 
Princípios de Ciência e Engenharia de 
Materiais. 2 ed. São Paulo: IBRACON, 2010.
69
BIBLIOGRAFIA
SILVA, Moema Ribas. Materiais de Construção. 
São Paulo: PINI, 1991.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 
7211: Agregados para concreto. Rio de Janeiro: 
2009.
Associação Brasileira deNormas Técnicas. NBR 
7225: Materiais de pedra e agregados naturais. 
Rio de Janeiro: 1993.
Aulas da Profª Paula Salum – Uniritter 2018.