MATERIAL DE CONSTRUÇÃO CIVIL AGLOMERADOS E AGREGADOS UNIDADE01

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL –MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL –
AGLOMERADOS E AGREGADOSAGLOMERADOS E AGREGADOS
INTRODUÇÃO AOS MATERIAISINTRODUÇÃO AOS MATERIAIS
DE ENGENHARIADE ENGENHARIA
Autor: Dr. Marvin Marco Chambi Peralta
R e v i s o r : Pa u l a d e L i m a S a l u m
I N I C I A R
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introdução
Introdução
Você já parou para pensar qual é importância dos materiais na vida do ser humano?
Quais são os tipos de materiais utilizados em obras de construção civil? E quais são
as suas propriedades? Já se imaginou fazendo a escolha e especi�cação de materiais
para uma determinada aplicação? Pois bem, ao longo desta unidade, vamos aprender
um pouco sobre a importância dos materiais no nosso dia a dia, sobre a importância
da normalização e especi�cação dos materiais e sobre os critérios básicos que
norteiam a escolha dos materiais para aplicações na engenharia.
Por �m, iniciaremos o estudo dos aglomerantes, apreendendo sobre a cal e o gesso, e
nos aprofundaremos no estudo do cimento Portland, que é um dos aglomerantes
mais importantes no mundo e é utilizado em inúmeras aplicações de engenharia.
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Os materiais in�uenciam a vida do ser humano, desde a idade de pedra até hoje em
dia. Os primeiros ancestrais do ser humano tinham à disposição uma pequena
porção de materiais, principalmente naturais, como rochas, ossos, madeira e �bras
vegetais (Figura 1.1) que, apesar de serem limitados, permitiram o desenvolvimento
de ferramentas para a caça e o início da agricultura e pecuária. Com a passagem das
gerações, o ser humano adquiriu conhecimentos para desenvolver técnicas para
derreter e moldar metais. O desenvolvimento de metais (inicialmente o bronze) e
ligas mais resistentes (ferros fundidos e aços) foi fundamental para o
desenvolvimento da agricultura, formação dos primeiros centros urbanos e
construções e desenvolvimento de um sistema econômico.
Nas primeiras civilizações, as construções eram predominantemente elaboradas
usando materiais naturais, principalmente pedras, madeira e barro. Os metais eram
empregados em menor escala e, ainda menos, os couros e as �bras vegetais. Aos
poucos, as exigências do homem aumentaram e, consequentemente, o desempenho
requerido dos materiais foi aumentando também progressivamente. O homem
passou a demandar materiais de maior resistência e maior durabilidade do que
aqueles até então empregados. Assim, por exemplo, tornava-se necessário um
Estudo Geral dos MateriaisEstudo Geral dos Materiais
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material de fabricação e moldagem mais fácil, que fosse trabalhável, como o barro, e
resistente, como a pedra. Surgiram, assim, em diversas culturas e lugares no mundo,
materiais de características cimentantes, similares a argamassas e concretos.
Posteriormente, para melhorar a resistência e a �exão das construções, os metais
foram adicionados a esses materiais, dando lugar ao início da tecnologia do concreto
armado (ISAIA, 2010).
Nas últimas décadas, os avanços tecnológicos têm possibilitado a produção de
materiais tradicionais com melhor desempenho e menor custo e o surgimento de
novos materiais que têm, progressivamente, substituído esses materiais
tradicionais. Por exemplo, o espaço das ligas metálicas para aplicações em diversas
áreas da engenharia vem sendo gradualmente ocupado por materiais poliméricos e
materiais compósitos (Figura 1.1), principalmente devido à sua baixa densidade, ao
seu baixo custo e à possibilidade de ser reciclado. Além disso, o número de materiais
disponíveis para aplicações em engenharias vem crescendo exponencialmente,
atingindo, na última década, dezenas de milhares (ASHBY; SHERCLIFF; CEBON,
2012).
O estudo dos materiais é de grande importância para cientistas e engenheiros das
diversas áreas da engenharia, sejam eles mecânicos, civis, químicos ou elétricos,
Figura 1.1 – Evolução dos materiais ao longo da história da humanidade
Fonte: Ashby (2012, p. 1).
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principalmente em problemas que envolvam o projeto de componentes ou a escolha
de materiais para uma aplicação em particular.
Classi�icação dos Materiais de Construção
Antes de qualquer coisa, vamos de�nir o que são materiais de construção. Eles
podem ser de�nidos como todos os corpos, objetos ou substâncias utilizadas em
obras de engenharia civil (BAUER, 2000). Existem diversas maneiras de classi�car os
materiais e uma das classi�cações mais utilizadas na engenharia divide os materiais
sólidos em quatro grandes grupos. Segundo Callister e Rethwisch (2018), eles
podem ser de�nidos como:
Metais: são materiais compostos por um ou mais elementos metálicos (por
exemplo, ferro, alumínio, cobre, titânio, ouro e níquel), frequentemente
com a presença de elementos não metálicos (por exemplo, carbono,
nitrogênio, oxigênio) em quantidades relativamente pequenas (na forma de
saiba mais
Saiba mais
Você sabia os romanos utilizavam um tipo de
concreto mais durável que o moderno? Quando
em contato com água do mar, o concreto
moderno é atacado e entra em colapso em
poucas décadas, enquanto que estruturas
marítimas construídas há dois mil anos, na época
do Império Romano, ainda continuam em pé.
Para saber mais sobre o assunto acesse o link
disponível em:
ACESSAR
https://crea-am.org.br/src/site/noticia.php?id=298
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impurezas). Metais são bons condutores de eletricidade e de calor e
apresentam considerável rigidez e resistência mecânica e ainda assim são
dúcteis (isto é, podem se deformar intensamente sem sofrer fratura), por
isso são amplamente utilizados em aplicações estruturais. Alguns exemplos
são vergalhões, cordoalhas e �os de aço, arame recozido, per�s de aço e
esquadrias metálicas.
Cerâmicas: são materiais formados por elementos metálicos e não
metálicos formados, na maioria das vezes, por óxidos, nitretos e carbetos.
Cerâmicas também são materiais tipicamente isolantes à passagem de
calor e eletricidade, relativamente rígidos e resistentes, com valores de
rigidez e de resistência comparáveis aos dos metais. Entretanto, as
cerâmicas são tipicamente muito duras e extremamente frágeis
(suscetíveis à fratura). Alguns exemplos são o cimento Portland, tijolos e
blocos de cerâmica, manilhas, pisos cerâmicos, porcelanatos, vidros planos
e blocos de vidros.
Polímeros: são materiais compostos de carbono, hidrogênio e outros
elementos não metálicos (por exemplo, O, N e Si). Os polímeros têm baixa
condutividade elétrica, apresentam baixa densidade e muitos polímeros
são extremamente dúcteis e �exíveis (plásticos), o que signi�ca que são
facilmente conformados em formas complexas. Alguns exemplos são
esquadrias, forros e painéis de PVC, colas, componentes à base de tintas e
vernizes, emulsões e mantas asfálticas.
Compósitos: são aqueles formados por dois (ou mais) materiais individuais,
os quais se enquadram nas categorias discutidas anteriormente (metais,
cerâmicas e polímeros). O objetivo de projetar um compósito é atingir uma
combinação de propriedades que não é exibida por nenhum material
isolado e incorporar as melhores características de cada um dos materiais
que o compõem. Alguns exemplos são concreto armado, concreto
protendido, caixas-d’água, piscinas e telhados de resina epóxi reforçada
com �bra de vidro.
Os materiais de construção podem ser também classi�cados de acordo com sua
função na construção civil, podendo ser divididosem:
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Materiais estruturais: são materiais que têm por função suportar e
transmitir cargas sem sofrer ruptura ou deformação excessiva. Alguns
exemplos são concreto armado, concreto protendido, tijolos e blocos
estruturais, madeira, cordoalhas e �os de aço em pontes estaiadas.
Materiais não estruturais: são materiais que não têm função estrutural, ou
seja, não transmitem cargas, porém podem suportar cargas menores.
Normalmente são destinados a compartimentar espaços (tijolos e blocos
cerâmicos de vedação, chapas de drywall, blocos e painéis de vidro, forros
de isopor etc.) ou proteger outros materiais de agentes nocivos e aumentar
a durabilidade e a vida útil da construção (tintas e vernizes, mantas e
emulsões asfálticas etc.).
praticarVamos Praticar
Materiais usados em engenharia podem ser classi�cados em três grandes grupos:
cerâmicos, metálicos e poliméricos. Cada grupo de materiais apresenta comportamentos e
propriedades diferentes quando expostos a estímulos ou mudanças no seu meio ambiente.
Utilizando os conhecimentos aprendidos na unidade sobre propriedades mecânicas,
assinale a alternativa correta.
a) Todos os materiais poliméricos são dúcteis e �exíveis.
b) Materiais metálicos são muito resistentes e não sofrem deformação antes da
fratura.
c) Materiais poliméricos apresentam valores baixos de condutividade térmica
semelhantes aos materiais metálicos.
d) Os materiais cerâmicos apresentam valores de rigidez e deformação
semelhantes aos dos metais.
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e) Materiais cerâmicos são rígidos e resistentes, porém suscetíveis a fraturas.
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Para auxiliar na escolha dos materiais a serem utilizados na construção civil, um dos
pontos importantes é conhecer as propriedades dos materiais. As propriedades
mecânicas e físicas terão destaque a seguir.
Propriedades Mecânicas
Podemos de�nir propriedades mecânicas como o comportamento ou a resposta
peculiar que um material apresenta quando sujeito a cargas de diversas naturezas
(estáticas, dinâmicas ou oscilantes). As propriedades mecânicas são de grande
importância, particularmente em aplicações estruturais (por exemplo, estruturas de
concreto armado e concreto protendido) e em elementos submetidos a desgaste
(por exemplo, apoios de viadutos e pavimentos). A seguir, serão apresentadas
algumas das principais propriedades mecânicas:
Resistência mecânica: pode ser de�nida como a propriedade que o grau de
resposta de um material apresenta frente a uma carga ou esforço aplicado.
É uma das propriedades mais importantes dos materiais, principalmente
para no projeto estrutural de obras de engenharia (BAUER, 2000).
Propriedades Mecânicas ePropriedades Mecânicas e
Físicas dos MateriaisFísicas dos Materiais
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Dureza: é a medida da resistência que um material oferece a uma
deformação plástica (permanente) localizada (por exemplo, uma
indentação ou um risco) (CALLISTER; RETHWISCH, 2018).
Tenacidade: é a medida da capacidade de um material absorver energia
durante a deformação (elástica e plasticamente) até sofrer a fratura.
Materiais com grande tenacidade têm boa resistência a impactos (BAUER,
2000).
Resiliência: é a medida da capacidade do material absorver energia
durante sua deformação elástica e após a remoção da carga permitir a
recuperação dessa energia (CALLISTER; RETHWISCH, 2018).
Ductilidade: é a medida do grau de deformação plástica que um material
pode desenvolver até a fratura. Os materiais extremamente dúcteis podem
ser reduzidos a �os sem se romperem. Materiais que apresentam elevadas
deformações plásticas são denominados dúcteis. Por outro lado, materiais
que apresentam pequenas ou nenhuma deformação plástica são
denominados frágeis (CALLISTER; RETHWISCH, 2018).
Resistência à abrasão: É a resistência que um material apresenta ao
desgaste super�cial gerado pela ação de outro material sólido ou �uido
(BAUER, 2000).
Índices Físicos
Os índices físicos correspondem a características especí�cas que estão ligadas em
particular a uma determinada substância. Os índices físicos incluem massa, volume,
massa especí�ca real, massa especí�ca aparente, ponto de fusão, permeabilidade
etc.
Densidade relativa e massa especí�ca: A massa especí�ca (ρ), também
conhecida como densidade absoluta, corresponde à relação entre a massa
(m) de uma substância e seu volume (v), descrita pela equação 1. Segundo o
sistema internacional (SI), a massa especí�ca é expressa em quilogramas
por metro cúbico (kg/m3), quilograma por litro (kg/L) ou em gramas por
centímetro cúbico (g/cm3).
 (Equação 1)ρ = m
Vs lidó o
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Densidade relativa: é a relação entre massa especí�ca (densidade absoluta)
de uma determinada substância pela massa especí�ca de outra substância
tomada como referência. Normalmente, a substância de referência usada é
água destilada a 4 ºC, que apresenta uma massa especí�ca de
aproximadamente 1000 Kg/m3. Assim, a densidade relativa é um número
adimensional, isto é, o valor é somente numérico, sem unidades.
Massa especí�ca real e massa especí�ca aparente: a massa especí�ca real
de uma substância pode ser de�nida como a relação entre sua massa e seu
volume real, isto é, o volume considerado é referente somente à porção
sólida da substância descontando os espaços vazios. Por outro lado, a
massa especí�ca aparente (δ), também conhecida como massa unitária, é a
relação entre a massa da substância e seu volume aparente (equação 2), ou
seja, o volume é calculado incluindo os espaços.
 (Equação 2)
A massa especí�ca aparente é geralmente menor do que a massa especí�ca real,
uma vez que o volume aparente é maior do que o volume de sólidos. O volume
aparente é medido geralmente pelas dimensões externas do corpo ou pelo volume
do recipiente preenchido. É importante mencionar que o volume aparente ainda
pode ser in�uenciado pelo grau de compactação e também pela umidade do material
(BAUER, 2000).
A massa especí�ca real pode ser utilizada na dosagem de misturas de argamassas e
concretos. A massa especí�ca aparente (massa unitária) é usada frequentemente
para calcular as quantidades de materiais granulares (solos, areias e britas) em
volume (latas, padiolas ou caçambas) ou em massa (quilogramas ou toneladas).
Compacidade: é a relação entre o volume de sólidos (sem vazios) e o
volume total (aparente), dado em porcentagem, descrita na equação 3.
 (Equação 3)
A compacidade pode ser expressa pelas massas especí�cas aparente e real como:
 (Equação 4)
δ = m
Vaparente
C = x100V  s lidosó
Vaparente
C = x100 δ
ρ
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Porosidade: é a relação do volume de vazios para o volume total × 100 %,
descrita na equação 5. A compacidade e a porosidade (p) podem in�uenciar
consideravelmente várias outras propriedades dos materiais, tais como:
resistência mecânica, absorção da água, permeabilidade, condutibilidade
térmica, resistência ao congelamento e resistência a agentes agressivos.
 ou   •     (Equação 5)
Absorção: a absorção (A) é o grau da capacidade de um material absorver e
reter um �uido, especialmente a água. A determinação é feita dividindo-se
o valor da massa da água presente na amostra (diferença entre a massa de
uma amostra saturada e sua massa seca) pela massa da amostra seca,
expressando-se em porcentagem da massa do material seco.
 (Equação 6)
Permeabilidade: é a capacidade do material de permitir a passagemde
gases ou líquidos, em particular a água.
Resistência ao congelamento: é a capacidade de o material não se
deteriorar sob a ação do congelamento e degelo sucessivos.
Resistência ao fogo: é a capacidade de o material não ser atacado pelo
fogo. Segundo Bauer (2000), esses materiais podem ser classi�cados como:
- incombustíveis: aqueles que não se in�amam sob a ação do fogo ou de altas
temperaturas, podendo ou não se deformar;
- fracamente combustíveis: os que di�cilmente se in�amam, mas se consomem e
calcinam sob a ação do fogo ou de alta temperatura;
- combustíveis: os que se in�amam e se consomem sob a ação do fogo ou de altas
temperaturas.
Resistência ao calor: é a capacidade de o material resistir à ação
prolongada de altas temperaturas, sem se deformar ou sofrer fratura por
choque térmico, isto é, fratura devido a tensões originadas por mudanças
bruscas de temperaturas. Segundo Bauer (2000), os materiais podem ser
classi�cados como:
p = x100
Vaparente −Vs lidosó
Vaparentev
p = 1 − x100V  s lidosó
ρ
p = x100
massa saturada −massa seca
massa seca
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- refratários: resistem a temperaturas acima de 1580 oC;
- di�cilmente fundidos: resistem a temperaturas de 1300 a 1580 oC;
- facilmente fundidos: resistem a temperaturas abaixo de  1300 oC.
Critérios Básicos na Escolha dos Materiais
Para escolher adequadamente um material, primeiramente é preciso ter evidente
qual será a função do componente ou da estrutura (por exemplo, se tem função
estrutural ou de vedação), suas restrições ou requisitos (resistência mecânica, custo,
tempo de execução, densidade, forma etc.) e variáveis livres (parâmetros que
podemos mudar livremente). Essas informações devem ser especi�cadas
adequadamente tanto no projeto, como na construção e execução das obras de
engenharia civil. Normalmente, além do uso de plantas, desenhos e cálculos,
memoriais descritivos são utilizados para descrever as especi�cações dos materiais
e dos serviços de execução (BAUER, 2000).
Ao especi�car os materiais, é necessário que se use da maior exatidão possível,
procurando sempre citar os dados técnicos do material desejado. Além disso, é
imprescindível conhecer as propriedades físicas, químicas e mecânicas daqueles
materiais a serem utilizados, pois delas dependerão seu desempenho adequado
(BAUER, 2000).
Com base nas informações colhidas da especi�cação, é possível pré-selecionar um
grupo reduzido de materiais candidatos (materiais que podem cumprir a função
requerida do componente) e comparar as qualidades e os defeitos de cada material,
com base em critérios adequados que garantam a qualidade. Segundo Bauer (2000),
os critérios básicos que norteiam a escolha de materiais são:
de ordem técnica: o material deve atender aos requisitos solicitados de
forma racional e seguros;
de ordem econômica: o material deve ter um preço viável, levando em
conta sua qualidade e quantidade;
de ordem estética: o material deve apresentar, se necessário, um
acabamento agradável e a conservação da estética (cor, textura e forma).
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Nos últimos anos, o conceito de sustentabilidade tem ganhado espaço em diversas
áreas, inclusive no setor da construção civil. Assim, o quarto critério a ser
considerado na escolha de um material está relacionado a todos os possíveis
impactos ambientais que o material apresenta ao longo do seu ciclo de vida
(extração das matérias-primas, consumo de energia, emissões de gases de efeito
estufa, disposição, etc.).
Controle da Qualidade na Construção Civil
e Normalização
Para que a qualidade nas obras de construção civil seja alcançada, não é su�ciente
especi�car e escolher adequadamente os materiais. É necessário realizar a
veri�cação da qualidade dos materiais recebidos no canteiro de obra, seguindo
rigorosamente os critérios mínimos de aceitação estabelecidos pelas normas
técnicas.
saiba mais
Saiba mais
Você sabe o que são edi�cações sustentáveis?
Uma edi�cação sustentável é, entre outras
coisas, aquela que procura reduzir os impactos
ambientais e sociais negativos e otimizar seu
desempenho econômico. Para saber um pouco
mais sobre o assunto, assista ao vídeo:
ASS I ST IR
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As normas técnicas têm o objetivo de regulamentar a qualidade, a classi�cação, a
produção e o emprego dos diversos materiais e produtos (BAUER, 2000). As normas
são elaboradas e regulamentadas por organismos o�ciais regionais, nacionais ou
internacionais de normalização, tais como a Organização Internacional para
Padronização (ISO), a Associação Mercosul de Normalização (AMN) e a Comissão
Pan-Americana de Normas Técnicas (COPANT).
No Brasil, a normalização técnica é regulamentada pela Associação Brasileira de
Normas Técnicas (ABNT). As Normas Brasileiras são denominadas NBR e são fontes
de referência em diferentes áreas para estabelecer especi�cações, métodos de
ensaio, terminologias, simbologias e classi�cações. Além das normas técnicas, na
construção civil, é comum o uso de documentos que ajudem a garantir o
atendimento a padrões de qualidade. Por exemplo, Fichas de Veri�cação de Material
(FVM) são usadas para o controle de qualidade dos materiais recebidos no canteiro
de obras e Fichas de Veri�cação de Serviço (FVS) são usadas para garantir a
qualidade dos procedimentos de execução de um serviço.
praticarVamos Praticar
Os critérios básicos que norteiam a escolha de um material para uma determinada
aplicação na construção civil são os critérios de ordem técnica, ordem econômica e ordem
estética. Além desses três critérios, que outros critérios devem ser considerados para fazer
a seleção de um material? Assinale alternativa correta.
a) Critério de sustentabilidade.
b) Critério de segurança.
c) Critério estrutural.
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d) Critério de localização.
e) Critério de durabilidade.
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Podemos de�nir os aglomerantes como materiais pulverulentos que, quando
misturados com água, formam uma pasta resistente capaz de aglutinar agregados
(por exemplo, areias e britas), dando origem a argamassas e concretos (RIBEIRO,
2002). Um conceito muito importante durante o manuseio dos aglomerantes é a
pega, que corresponde ao início da solidi�cação da pasta (quando começa a perder
sua plasticidade) até o �m da pega (quando a pasta está completamente sólida).
Após o �m da pega, ocorre o endurecimento do material, que corresponde ao
período de tempo em que o material começa a ganhar resistência ao longo do tempo.
Classi�icação dos Aglomerantes
Os aglomerantes podem ser quimicamente inertes, como é o caso das construções
de barro cru, que endurecem por simples secagem sem que ocorram mudanças
químicas na sua composição, ou eles podem ser quimicamente ativos, ou seja,
endurecem por reações químicas, como é o caso da cal, do gesso e do cimento
Portland.
Os aglomerantes ativos podem ser classi�cados em dois grupos que são:
Introdução ao Estudo dosIntrodução ao Estudo dos
AglomerantesAglomerantes
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aglomerantes hidráulicos: aqueles que enrijecem por reações de
hidratação e, quando completamente solidi�cados, são resistentes à ação
da água;
aglomerantes aéreos: aqueles que endurecem quando expostos ao ar, pela
reação química do gás carbônico presente no ar. Esses aglomerantes não
apresentam resistência quando expostos à água. 
Cal
Cal é o nome genérico que se dá aos produtos derivados da calcinação de rochacalcária, a qual, por sua vez, é formada basicamente por carbonatos de cálcio
(CaCO3). As cales são compostas basicamente de cálcio e magnésio e podem ser
encontradas na forma de pedras ou pó muito �no. Existem duas formas de cal no
mercado: a cal virgem e a cal hidratada.
A cal virgem é constituída predominantemente de óxidos de cálcio e magnésio,
enquanto a cal hidratada (de uso mais comum na construção) é constituída de
hidróxidos de cálcio e magnésio com a presença de pequenas quantidades de óxidos
não hidratados (ISAIA, 2010).
Calcinação da Cal
A cal é produzida a partir da calcinação de rochas carbonáticas, calcário ou dolomito,
a elevadas temperaturas, entre 900 e 1100 °C, utilizando fornos industriais
contínuos ou descontínuos. Independentemente do tipo de forno empregado na
calcinação, a rocha denominada calcário, essencialmente constituída por calcita
(CaCO3), dá origem à cal virgem cálcica (CaO) através de um processo de
dissociação térmica que envolve a liberação de CO2, descrito pela reação:
 —> 
Hidratação da Cal
Um dos principais usos da cal virgem é a produção de cal hidratada. A cal virgem é
um produto bastante higroscópico, isto é, tem elevada a�nidade com a água. A
formação da cal hidratada ocorre pela reação da cal virgem com a água, portanto,
por hidratação da cal virgem. Essa reação química se dá com forte liberação de calor.
CaCO3 CaO + CO2
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A cal virgem cálcica (CaO) dá origem à cal hidratada cálcica, constituída
essencialmente por hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] através da reação:
CaO + —> Ca(OH)2
Nos últimos anos, o mercado nacional da construção civil tem optado pelo uso da cal
hidratada comercial, no lugar da cal virgem, uma vez que a cal virgem é um produto
cáustico, de elevada reatividade química e liberação de calor ao reagir com a água,
por isso, exigindo cuidados especiais e demorados no seu manuseio e na etapa de
hidratação ou “apagamento” (BAUER, 2000).
Endurecimento da Cal
O endurecimento da pasta de cal ocorre por meio de reação com o dióxido de
carbono (CO2) do ar. Esse fenômeno é denominado carbonatação e envolve a
liberação e evaporação da água, conforme a reação:
+ —> + 
O fenômeno da carbonatação transforma a cal hidratada basicamente num
carbonato tão sólido quanto o calcário que a originou.
Ciclo da Cal
Os processos de calcinação, hidratação e endurecimento da cal envolvem
transformações químicas sequenciais que ocorrem inicialmente com a
descarbonatação térmica das rochas carbonáticas, seguindo a hidratação da cal
virgem e a recarbonatação da cal hidratada. Essas transformações formam um ciclo
de transformações denominado ciclo das cales (Figura 1.2).
  OH2
 Ca(OH)2 CO2 CaCO3 OH2
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Requisitos da Normalização Técnica da Cal
A cal virgem utilizada na construção civil, para ser comercializada no país, deve
atender a alguns requisitos químicos e físicos especí�cos estabelecidos na ABNT
NBR 6453:2003 e apresentados no Quadro 1.1. A cal virgem pode apresentar três
tipos de categorias: cal virgem especial (CV-E), cal virgem comum (CV-C) e cal
virgem em pedra (CV-P). Os óxidos totais (produtos efetivamente calcinados) e o
conteúdo de anidrido carbônico (corresponde a carbonatos que foram dissociados
termicamente) são indicativos da qualidade de cada tipo de cal virgem.
Figura 1.2 – Ciclo de transformações da cal
Fonte: Isaia (2010, p. 702).
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Quadro 1.1 – Exigências químicas e físicas para cal virgem, estabelecidas pela ABNT NBR
6453:2003
Fonte: Bauer (2000, p. 45).
Por sua vez, a cal hidratada para argamassas, para ser comercializada no país,
também deve atender a alguns requisitos químicos e físicos especí�cos
Exigências Parâmetros
Limites especi�cados na
ABNT NBR 6453:2003
CV-E
(%)
CV-C
(%)
CV-P
(%)
Químicas
Anidrido
carbônico (
)
Na fábrica ≤ 6,0 ≤ 12,0 ≤ 6,0
No
depósito
ou na obra
≤ 8,0 ≤ 15,0 ≤ 15,0
Óxidos totais na base não
volátil ( + 
)
≥ 90,0 ≥ 88,0 ≥ 88,0
Água
combinada
Na fábrica ≤ 3,0 ≤ 3,5 ≤ 3,0
No
depósito
ou na obra
≤ 3,6 ≤ 4,0 ≤ 3,6
Física
Finura (%
retida
acumulada)
Peneira
1,00 mm
≤ 2,0 ≤ 5,0 ≥ 85,0
Peneira
0,30 mm
≤ 15 ≤ 30 –
CO2
CaOtotal
MgOtotal
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estabelecidos na ABNT NBR 7175:2003 e apresentados no Quadro 1.2. O teor de
óxidos totais e óxidos de cálcio e magnésio não hidratados é indicativo relevante
vinculado ao desempenho desses materiais.
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Exigências Parâmetros
Limites especi�cados na
ABNT NBR 7175:2003b, por
tipo de cal
CH-I
(%)
CH-II
(%)
CH-III
(%)
Químicas
Água
combinada
Na
fábrica
≤ 5 ≤ 5 ≤ 7
No
depósito
ou na
obra
≤ 7 ≤ 7 ≤ 15
Óxidos de cálcio e
magnésio (CaO + MgO) não
hidratados
≤ 10 ≤ 15 ≤ 15
Óxidos totais na base não
volátil ( + 
)
≥ 90 ≥ 88 ≥ 88
Físicas
Finura (%
retida
acumulada)
Peneira #
0,6 mm
≤ 0,5 ≤ 0,5 ≤ 0,5
Peneira #
0,075
mm
≤ 10 ≤ 15 ≤ 15
Retenção de água ≥ 75 ≥ 75 ≥ 70
Incorporação de areia ≥ 3,0 ≥ 2,5 ≥ 2,2
CaOtotal
MgOtotal
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Quadro 1.2 – Exigências químicas e físicas para cal hidratada, estabelecidas pela ABNT
NBR 7175:2003
Fonte: Bauer (2000, p. 46).
In�uência da Cal nas Propriedades das Argamassas
O uso principal da cal na construção civil é como ligante em argamassas mistas de
cimento, cal e areia. A presença da cal na argamassa confere aumento de
plasticidade (devido ao papel lubri�cante das suas partículas �nas). A retenção de
água da cal permite que essa água seja liberada posteriormente durante o processo
de carbonatação e, então, aproveitada na cura do cimento, evitando a formação de
trincas por retração da massa. Adicionalmente, a cal melhora a durabilidade de
argamassa, diminuindo as e�orescências (fenômeno de lixiviação de sais minerais do
interior da argamassa para a superfície) e combatendo a presença de fungos e
bactérias (RIBEIRO, 2002).
Gesso
O gesso é um aglomerante aéreo constituído predominantemente de sulfato de
cálcio, CaSO4, obtido pela desidratação da mineral gipsita. O processo de
desidratação da gipsita consiste na queima a temperaturas especí�cas que variam
em função do tipo de gesso a ser obtido. A gipsita, quando calcinada entre 130 e 180
oC, perde uma e meia molécula de água, transformando-se em um sulfato de cálcio
hemidratado, produto que é denominado comercialmente como gesso de
construção ou simplesmente de hemidrato, ou gesso rápido ou também gesso paris
(BAUER, 2000).
—> 
Estabilidade Ausência de cavidades ou
protuberâncias
Plasticidade ≥ 110 ≥ 110 ≥ 110
 CaS .2 OO4 H2 CaS .0, 5 O  +  1, 5 OO4 H2 H2
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O endurecimento da pasta de gesso ocorre, essencialmente, devido à reação
química de hidratação do gesso, na qual o material anidro é transformado em di-
hidrato, conforme a reação:
 —> 
O gesso é um dos materiais de acabamento mais utilizados devido, principalmente, à
sua versatilidade. Dentro das suas características, destacam-se a sua boa
trabalhabilidade e elevada plasticidade, a dispensa da aplicação de revestimentos
que facilitem a aderência à parede (chapisco), elevada resistência ao fogo, rápido
endurecimento (de até 15 minutos para o gesso paris e de até 45 minutos para o
gesso de revestimento), isolamentos térmico e acústico.
praticarVamos Praticar
Os processos de calcinação, hidrataçãoe endurecimento da cal envolvem transformações
químicas sequenciais que ocorrem inicialmente com a descarbonatação térmica das rochas
calcárias, seguida do processo de hidratação do material calcinado e terminando na
recarbonatação da pasta. Assinale a alternativa que apresenta os produtos obtidos,
sequencialmente, durante cada um dos processos do ciclo da cal.
a) Cal virgem, cal hidratada e carbonato de cálcio.
b) Cal hidratada, cal virgem e carbonato de cálcio.
c) Rocha calcária, cal virgem e cal hidratada.
d) Cal virgem, cal hidratada e rocha calcária.
e) Carbonato de cálcio, cal hidratada e cal virgem.
CaS .0, 5H2O  =  1, 5  OO4 H2 CaS .2 O  +  calorO4 H2
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O cimento Portland é o aglomerante mais utilizado em construção no mundo. Ele é
um material na forma de pó �no de cor acinzentada que é constituído basicamente
por silicatos e aluminatos de cálcio. A denominação Portland é decorrente da
semelhança do cimento fabricado industrialmente com a pedra de Portland, rocha
calcária extraída da ilha britânica de Portland (RIBEIRO, 2002).
Fabricação
O cimento Portland é obtido pela moagem de um produto denominado clínquer,
junto com sulfato de cálcio (gesso). O clínquer é obtido pela calcinação, a 1450 oC,
de uma mistura de calcário e argila, dosados e homogeneizados convenientemente
(RIBEIRO, 2002). O processo de obtenção do clínquer é denominado de
clinquerização e é um dos processos mais importantes da fabricação do cimento,
uma vez que os compostos responsáveis pelas propriedades do cimento são
formados durante esse processo.
Após a calcinação, o clínquer resfriado é conduzido para o processo de moagem, no
qual é realizada a adição de gesso, cuja função essencial é a de retardar e controlar o
Estudo dos Aglomerantes:Estudo dos Aglomerantes:
Cimento PortlandCimento Portland
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tempo de pega do cimento. Durante a operação de moagem, certos materiais
(adições) podem ser adicionados no cimento, com a �nalidade de reduzir o custo do
cimento, utilizando um material de enchimento, aproveitar subprodutos de outras
indústrias ou modi�car as características dos cimentos, por exemplo, melhorar a
trabalhabilidade, aumentar a resistência química e reduzir o calor de hidratação
(calor gerado durante a solidi�cação da pasta de cimento). As adições mais utilizadas
comercialmente são a escória de alto-forno, pozolanas e materiais carbonáticos.
Após a moagem, o produto acabado, o cimento Portland, é então, ensacado em sacos
de papel apropriados ou simplesmente encaminhado a granel para os veículos de
transporte.
Compostos Químicos do Clínquer
Durante o processo de clinquerização, ocorrem combinações químicas,
principalmente no estado sólido, que conduzem à formação dos principais
reflita
Re�ita
Cada ano, o mundo consome ao redor de 1,5 bilhão de toneladas
de cimento Portland. A produção de cimento gera consideráveis
quantidades de poluentes ao ar. Para cada tonelada de clínquer
produzida, quase uma tonelada de dióxido de carbono, um dos
gases responsáveis pelo efeito estufa, é liberada à atmosfera.
Entretanto, ao longo da sua vida útil, o cimento chega a absorver
metade do dióxido de carbono produzido na sua fabricação. Re�ita
sobre esse fato.
Fonte: Allen e Iano (2013).
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compostos químicos do clínquer: alita ( ), belita ( ),
aluminato tricálcico ( ) e ferro aluminato tricálcico (
). A proporção desses compostos dentro no clínquer tem uma
grande in�uência nas propriedades do cimento Portland (endurecimento,
resistência mecânica e calor de hidratação). No Quadro 1.3, são apresentados os
principais compostos químicos do clínquer e suas propriedades:
3CaO. SiO2 2CaO. SiO2
3CaO. Al2O3
4CaO. A F Ol2O3 e2
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Compostos Fórmula Abrev. Propriedades
Silicato
tricálcico
 50-
65%
ALITA
Endurecimento
rápido Alto calor
de hidratação Alta
resistência inicial
Responsável pela
resistência
Silicato
dicálcico
 15-
25%
BELITA
Endurecimento
lento Baixo calor
de hidratação
Baixa resistência
inicial
Aluminato
tricálcico
 6-1%
Pega muito rápida
Suscetível ao
ataque de sulfatos
Alto calor de
hidratação Alta
retração Baixa
resistência �nal
Responsável pela
pega instantânea
Ferro
aluminato
tetracálcico
3-8%
Endurecimento
lento Resistente a
meios sulfatados
Não tem
contribuição para a
resistência Cor
escura.
Cal livre CaO 0,5-1,5% C Aceitável somente
3CaO. SiO2
SC3
2CaO. SiO2
SC2
3CaO. Al2O3 AC3
4CaO. A F Ol2O3 e2
AFC4
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Quadro 1.3 – Principais compostos químicos do clínquer
Fonte: Ribeiro (2002, p. 36).
Hidratação do Cimento Portland
Na presença de água, os silicatos e aluminatos que formam o cimento Portland se
hidratam, formando compostos hidratados que, com o passar do tempo, produzem
uma massa sólida e resistente. As reações de hidratação desses compostos são
exotérmicas, ou seja, é gerada uma quantidade de calor por grama de cimento até a
hidratação completa. Esse aumento de temperatura é denominado de calor de
hidratação. Nos cimentos Portland usuais, cerca de 50% do calor de hidratação é
liberado entre o 1º e o 3º dia, cerca de 75% em 7 dias e ao redor de 90% em 6 meses
(NEVILLE; BROOKS, 2013).
Tipos de Cimento Portland
No Brasil, são comercializados vários tipos diferentes de cimento Portland que se
diferenciam quanto às propriedades, à composição química do clínquer e pelo tipo
de adições empregadas na sua fabricação. No Quadro 1.4, são apresentados os
principais tipos de cimento Portland, normalizados pela ABNT, e sua composição. As
siglas RS e BC são su�xos adicionados no �nal da sigla do tipo de cimento (CPI, CPII,
CPIII, CPIV e CPV) e são utilizadas para designar, respectivamente, os tipos comuns
de cimentos que apresentam, além das suas propriedades usuais, características de
resistência a sulfatos e de baixo calor de hidratação. Por exemplo, a sigla CPII-F-32
RS corresponde a um cimento Portland composto com adição de �ller calcário,
resistência a compressão de 32 MPa após 28 dias e resistente a sulfatos. De forma
em pequenas
quantidades Em
maiores
quantidades, causa
aumento de
volume e �ssuras
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semelhante, a sigla CPIII-25 BC corresponde a um cimento Portland de alto-forno
de resistência à compressão de 25 MPa após 28 dias e de baixo calor de hidratação.
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Tipo Sigla
Conteúdo (%)
Clínquer
+ gesso
Escória Pozolana
Fíller
calcário
Cimento
Portland
Comum
CPI 100 0
Cimento
Portland
comum com
adição
CPI-S 99-95 1-5
Cimento
Portland
composto com
adição de
escória
CPII-
E
94-56 6-34 0 0-10
Cimento
Portland
composto com
adição de
pozolana
CPII-
Z
94-76 0 6-14 0-10
Cimento
Portland
composto com
adição de fíller
CPII-
F
94-90 0 0 6-10
Cimento
Portland de
Alto-forno
CPIII 65-25 35-70 0 0-5
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Cimento
Portland
Pozolânico
CPIV 85-45 0 15-50 0-5
Cimento
Portland de
Alta resistência
inicial
CPV-
ARI
100-95 0 0 0-5
Resistente a
sulfatos
RS
(*)
Baixo calor de
hidratação
BC
Branco
estrutural (**)
CPB — — — —
(*) são su�xosadicionados no
�nal da sigla e
classe dos
cimentos
Portland; a
composição
depende do
tipo original do
qual é derivado.
(**) Também é
produzido o
cimento
Portland
branco não
estrutural.
         
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Quadro 1.4 – Tipos de cimentos Portland normalizados no Brasil e sua composição
Fonte: Adaptado de Bauer (2000, p. 92).
Resistência à Compressão do Cimento
Portland
A resistência à compressão do cimento Portland é expressa pela relação entre a
carga de ruptura e a área de seção transversal de corpos de prova normalizados pela
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). As dimensões do corpo de prova
são 5 x 10 cm, e a argamassa utilizada para sua confecção é preparada usando um
traço 1:3 a/c=0,48 e areia normal (RIBEIRO, 2002).
A resistência à compressão é uma das propriedades mais importantes do cimento
Portland. Por esse motivo, além da sigla, os cimentos são também caracterizados e
especi�cados pela classe de resistência mínima à compressão aos 28 dias de idade.
O Quadro 1.5 indica os valores de resistência à compressão a diferentes idades de
vários tipos e classes de resistência.
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Quadro 1.5 – Evolução da resistência à compressão do cimento Portland em função das
idades
Fonte: Ribeiro (2002, p. 45).
Aplicações do Cimento Portland
As aplicações dos cimentos Portland são de�nidas conforme suas características
químicas e resistência mecânica. No Quadro 1.6, são apresentadas de forma
resumida as aplicações mais comuns na construção civil em relação ao tipo de
cimento.
Tipos e classes de
resistência do
cimento
Resistência à compressão (MPa) por idade (dia s)
1 d 3 d 7 d 28 d 90 d
CPI – 32   10 20 32 -
CP II E – 32 - 10 20 32 -
CP II E – 40 - 15 25 40 -
CP III – 32 - 10 20 32 40
CP IV – 32 - 10 20 32 40
CP V – ARI 11 22 32 >32 >32
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Tipo Sigla Usos indicados
 
 
Cimento Portland
Comum
CPI Usados em trabalhos de construção civil
geral, quando não são exigidas
propriedades especiais do cimento
utilizado. Eles não devem ser utilizados
quando há exposição a sulfatos do solo
ou de águas subterrâneas.
 
Cimento Portland
comum com
adição
CPI-
S
Cimento Portland
composto com
adição de escória
CPII-
E
Usados em obras em geral, desde o
preparo de argamassas de
assentamento ou revestimento;
argamassa armada; concreto simples,
armado, protendido, projetado, rolado
ou magro; concreto-massa; elementos
pré-moldados e artefatos de concreto;
pisos e pavimentos de concreto; solo-
cimento, entre outros.
 
Cimento Portland
composto com
adição de
pozolana
CPII-
Z
Cimento Portland
composto com
adição de fíler
CPII-
F
Alto-forno CPIII Apresenta baixo calor de hidratação e
alta resistência à expansão, é também
resistente a sulfatos. Recomendado em
usos de obras de grande volume de
concreto (concreto-massa), como
barragens, peças de grandes dimensões,
fundações de máquinas, pilares, obras
 
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Quadro 1.6 – Aplicações mais comuns dos tipos de cimentos Portland normalizados no
Brasil
Fonte: Adaptado de Pinheiro e Crivelaro (2016).
em ambientes agressivos, esgotos e
e�uentes industriais, pilares de pontes
ou obras submersas, pavimentação de
estradas e pistas de aeroportos.
Pozolânico CPIV
Usos em obras em geral, especialmente
indicado para obras expostas à ação de
água corrente e a ambientes agressivos.
 
Alta resistência
inicial
CPV-
ARI
Apresenta valores inicias de resistência
à compressão elevados, usados em pré-
moldados, túneis, concretos
protendidos e obras que solicitem
ganho de resistência rápido.
 
Resistente a
sulfatos
RS
Usos em ambientes agressivos, tais
como redes de esgotos e águas servidas,
água salgada do mar e solos ácidos.
 
Baixo calor de
hidratação
BC
Recomendado em usos de obras de
grande volume de concreto (concreto-
massa), como barragens, peças de
grandes dimensões
 
Branco estrutural CPB
Usos com objetivos arquitetônicos e
estéticos.  
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Armazenamento do cimento Portland
O cimento deve ser estocado em local seco e protegido da umidade, e os sacos
devem ser colocados sobre estrados de madeira a 30 cm do chão e das paredes. As
pilhas de sacos de cimento (sacos de 50 kg) devem ser amarradas (para evitar
quedas durante o transporte) e ter, no máximo, 10 unidades. Os sacos devem ser
dispostos em forma de lotes de diferentes tipos e marcas para evitar possíveis
misturas. A validade do cimento Portland em sacos de papel é de três meses (90
dias). Por esse motivo, os sacos mais antigos devem ser usados preferencialmente.
Sacos de cimento que excederem a validade apresentam, normalmente, nódulos que
não se desmancham com a pressão dos dedos durante a hidratação. Esse tipo de
cimento pode ser usado, após peneiramento, porém somente em serviços
secundários não estruturais, como argamassas e pavimentos secundários (BAUER,
2000; RIBEIRO, 2002).
praticarVamos Praticar
Os cimentos Portland comerciais utilizados em obras de construção civil são especi�cados
em função do seu tipo, classe de resistência à compressão e características de resistência a
sulfatos ou baixo calor de hidratação. Durante o processo de compra, veri�cação e
aceitação de materiais, é necessário identi�car corretamente o tipo de material recebido.
Consideremos o recebimento de sacos de cimento com a denominação CPIII-40RS.
Assinale alternativa que descreve corretamente as características do cimento Portland
recebido.
a) Cimento Portland pozolânico, com resistência à compressão a 28 dias de 40 MPa
e resistente a sulfatos.
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b) Cimento Portland de alto-forno, com resistência à compressão a 28 dias de 40 kN
e resistente a sulfatos.
c) Cimento Portland de alto-forno, com resistência à compressão a 28 dias de 40
MPa e resistente a sulfatos.
d) Cimento Portland pozolânico, com resistência à tração a 28 dias de 40 kPa e
resistente a sulfatos.
e) Cimento Portland de alto-forno, com resistência à tração a 28 dias de 40 MPa e
resistente a sulfatos.
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indicações
Material
Complementar
L I V R O
O edi�ício até sua cobertura
Hélio Alves de Azeredo
Editora: Blucher
ISBN: 8521214235, 9788521214236
Comentário: ótimo livro para todos os estudantes e
pro�ssionais que estão começando a se envolver na
tecnologia de construção de edi�cações. Os conhecimentos
e termos técnicos aprendidos nesta unidade facilitarão a
leitura do livro que tem a vantagem de apresentar de forma
clara e objetiva as diferentes etapas que envolvem a
construção de uma edi�cação, desde a etapa de estudos
preliminares, anteprojeto, projeto até a execução.
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F I L M E
Maravilhas Modernas: o concreto (episódio
14 da sétima temporada)
Ano: 2000
Comentário: o concreto é um material fabricado a partir da
mistura de cimento Portland, areia e brita; é um dos
materiais mais utilizados pelo ser humano no mundo. Neste
documentário do The History Channel, você poderá
acompanhar a evolução da tecnologia de edi�cações, o
surgimento do concreto, sua fabricação e suas aplicações
modernas.
T R A I L E R
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conclusão
Conclusão
Nesta unidade, você teve a oportunidade de aprender a importância dos materiais
no desenvolvimento das sociedades humanas, conhecer quais são os tipos de
materiais utilizados em obras de engenharia civil, as propriedades físicas e
mecânicas gerais dos materiais e os critérios básicos que devem ser seguidos para
escolher um material de forma adequada. Foram apresentados, também, conceitos
relacionados ao estudo de aglomerantes (pega, tempo de pega e endurecimento), à
classi�cação de aglomerantes e, �nalmente, foram apresentados a composição, a
fabricação, os tipos e as características dos principais aglomerantes utilizados em
diversas aplicações na construção civil (cal, gesso e cimento Portland).
referências
Referências
Bibliográ�cas
ALLEN, E.; IANO, J. Fundamentos da Engenharia de Edi�cações. Materiais e
Métodos. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.
ASHBY, M. F. Seleção de materiais no projeto mecânico. Rio de Janeiro: Elsevier,
2012.
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ASHBY, M.; SHERCLIFF, H.; CEBON, D. Materiais Engenharia, Ciência,
Processamento e Projeto. 2. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012.
BAUER, L. A. F. Materiais de Construção. 5. ed. São Paulo: LTC, 2000.
CALLISTER JR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma
introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018.
ISAIA, G. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de
Materiais. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2010.
NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre:
Bookman, 2013.
PINHEIRO, A. C. D. F. B. A.; CRIVELARO, M. Materiais de construção. 2. ed. São
Paulo: Érica, 2016.
RIBEIRO, C. C. Materiais de construção civil. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2002.