Aula 2 Cimento compostos adições e tipos 2017 br

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Adições dos Cimentos
PCC 3222
2017
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Objetivo da aula
�Apresentar os diferentes tipos de adições 
dos cimentos comerciais
�Compreender como as adições podem alterar 
as propriedades desses cimentos
�Analisar os cimentos comerciais e as 
condições mais indicadas de uso.
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Nomenclatura dos Cimentos
CIMENTO PORTLAND
CIMENTO COMPOSTO
II 32CP RS
CLASSE DE RESISTÊNCIA (AOS 28 DIAS)
Z
RESISTÊNCIA A SULFATOS
Fonte: adaptado da apresentação de Silva Vieira – Conceitos básicos sobre cimentos (Votorantim Cimentos )
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Composições dos Cimentos (normas)
Cimento Clínquer + 
gesso
Escória de 
alto forno
Pozolana Fíler 
calcário
Classe
Comum CP I 100 -
25
32 
40
Comum com 
adição CP I-S 95-99 - - 1-5
Composto
CP II-E 56-94 6-34 - 0-10
CP II-Z 76-94 6-14 0-10
CP II-F 90-94 - 0-10
Com escória 
de alto forno CP III 25-65 35-70
0-5
25
32
Pozolânico CP IV 45-85
-
15-50
Alta 
Resistência 
Inicial (ARI)
CP V 95-100 -
Fonte: adaptado da apresentação de Silva Vieira – Conceitos básicos sobre cimentos (Votorantim Cimentos )
www.abcp.org.br/cms/wp-content/uploads/2016/05/BT106_2003.pdf
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Uso das adições no cimento
Cinzas volantes no S
Escórias no SE
Pozolanas no NE
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Uso de adições no Brasil
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5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
1.990 2.000 2.005 2.006 2.007 2.008 2.009 2.010 2.011 2.012 2.013 
Gypsum Limestone Slag Fly ash Puzzolana Others 
7%
13
%
3%
3%
Ano 2013
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Mercado predominante
(ensacado, consumidor formiga)
Dados: Sindicato Nacional da Indústria de Cimento
34,3 65,7
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Norte
Nordeste
Centro-Oeste
Sudeste
Sul
Total
Granel Saco
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Razões para o uso das adições
� Econômicas
� Reduz o teor do clínquer no cimento
�Ambiental
� Uso de resíduos (outras indústrias), redução de aterros
� Emissões de CO2 de resíduos � zero.
(%)
(%)(%))( 2
adiçõesclinquer
adiçõesEclinquerE
COE adiçõesclinquercimento +
×+×
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Emissões do CO2 (Cimentos Brasileiros)
Média brasileira: ~600kg/t, teor de clínquer 69% 
Fonte: Heinrich (2015)
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Efeito das adições no cimento
� Alteram o calor de hidratação
�Escória, pozolana, fíler calcário (REDUZ)
� Metacaulim, microsílica (AUMENTA) 
� Alteram a resistência do cimento no tempo 
• Depende do tipo de adição, da área específica e da idade.
• As resistências nas primeiras idades (< 28 dias) reduzem
• As resistências nas idades avançadas (> 28 dias) aumentam
� Alteram a durabilidade
• Menos permeável (a agentes agressivos)
• Ataque por sulfatos
• Reduzir Al2O3 no cimento (< 8%)
• Reação álcali-agregado
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Idade (dias)
CP I-S CP II CP III CP IV CP V
Curva de resistência típica dos cimentos
Mesmo teor de água (relação água/ligante)
www.abcp.org.br/cms/wp-content/uploads/2016/05/BT106_2003.pdf
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Como agem as adições no cimento?
Fonte:Lothenbach et al. Supplementary cementitious materials. Cement and Concrete Research 41 (2011) 1244–1256
SÃO MATERIAIS NÃO CRISTALINOS, COMPOSTOS 
PELOS ÓXIDOS PRINCIPAIS DO CIMENTO
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A + B + C = 100%
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Identificação de fase não cristalina
Análise mineralógica (Difração de Raios-X)
Fonte: Hoppe Filho (2008).
Fase não cristalina
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Escórias de Alto Forno (EAF)
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De onde vem?
Fonte:https://sites.google.com/site/tecnologiaprocessometalurgico/_/rsrc/1369619383569/fundicao-i/2-fornos/9-f-especiais/Auto-Forno.png
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Escória de alto-forno
agregados
lento
Moída, em meio alcalino
aglomerante Agregado
(inerte)
rápido
EnergiaEnergia
1550oC
Adição
(reativa)
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Escória de alto forno: características e efeitos 
no cimento
� Reatividade
� depende de quantidade de fase não cristalina, 
contaminantes, alcalinidade do meio
� reação lenta (reduz calor)
� Resistência à compressão (mat. cimentícios)
� Menor nas primeiras idades (<28 dias)
� Maior nas idades avançadas (> 28 dias)
� Durabilidade (mat. cimentícios)
� Forma mais produtos hidratados
� Menos poros
� Retração (maior)
�poros menores (maior quantidade)
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Pozolanas naturais
Cinzas vulcânicas (as primeiras pozolanas naturais)
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Pozolanas (argilas calcinadas)
Argila alimentada no forno (à esquerda) e argila calcinada em ambiente redutor (à direita)
Desenvolvimento do IPT para atender à exigência de cor pelo usuário.
Fonte: www.ipt.br/noticia/1082-argila_calcinada_no_cimento.htm
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Pozolanas (resíduos industriais)
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Cinza volante Sílica ativa (NBR13956)
Metacaulinita (NBR15894)Cinza de casca de arroz
(pouco usada)
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Microestrutura (pozolanas)
Materiais geralmente mais finos que o cimento Portland (aglomeram)
Vítreos/amorfos (não cristalinos)
MetacaulinitaCinza volante
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Área Específica (pozolanas)
Adição Área específica (m2/kg)
Metacaulinita 10.000 – 25.000
Cinza volante 300-700
Sílica ativa 13.000-30.000 (*)
(*) Aditivo dispersante é essencial para 
reduzir consumo de água
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Como ocorre a reação pozolânica no 
cimento?
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Reação de Hidratação: cimento Portland
Silicatos de Cálcio (Clínquer)
� Mais Rápida
2C3S + 6H → C3S2H3 + 3 CH
� Mais Lenta
2C2S + 4H → C3S2H3 + CH
PREENCHEM VAZIOS!!!!
Simbologia: C = CaO S=SiO2 H=H2O CH = Ca(OH)2
C-S-H CAL HIDRATADA
C-S-H CAL HIDRATADA
SUBPRODUTO DA 
HIDRATAÇÃO
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Entendendo a reação pozolânica
Reação Pozolânica (condições):
3CH + 2S → 2C3S2H3 
Subproduto da hidrataçãodo cimento portland
Sílica vítrea (amorfa), solúvel em meio alcalino
Produtos de hidratação (C-S-H)
REAÇÃO LENTA!!!!
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Pozolanas: características e efeitos no 
cimento
� Reatividade
• depende do tipo, da fração não cristalina (amorfa), 
área específica, etc
• a reação é geralmente lenta.
� Resistência à compressão (mat. cimentícios)
� Menor nas primeiras idades (<28 dias)
� Maior nas idades avançadas (> 28 dias)
�Durabilidade (mat. cimentícios)
� Forma menos cal hidratada
� Menos poroso (mais C-S-H)
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É possível produzir um cimento 
integralmente composto por pozolana?
Quais características são desejáveis para uma 
pozolana?
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Teor crítico de adição
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Teor de cinza (%)
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28
3
dias
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Fíler: por que adicionar?
� Usado para reduzir o teor de clínquer em 
materiais cimentícios
� Quando mais fino que o cimento, pode reduzir 
demanda de água dos materiais cimentícios
� Tem pouco efeito químico (reação), mas pode 
gerar um pequeno aumento na resistência à 
compressão. 
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(Efeito) Fíler
QUANDO O FÍLER CALCÁRIO É MAIS FINO QUE O CIMENTO, 
O MESMO PODE GERAR EMPACOTAMENTO DOS SÓLIDOS E 
REDUZIR A DEMANDA DE ÁGUA.
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(Efeito) Fíler
QUANDO MAIS FINOS QUE O CIMENTO, PODEM ACELERAR A 
REAÇÃO DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO (EFEITO NUCLEADOR)
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Exercício 1
• Estime a geração de escória de alto forno no 
Brasil.
• Discuta se a produção do cimento poderia 
ser integralmente substituída pela escória de 
alto forno. 
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Resposta
•Produção de Cimento (2015)
• 65,3 milhões de t/ano
•Produção de ferro gusa (2015)
• 27,016 milhões de t/ano
• Geração de escória de alto forno
• 0,300 t de escória/ t de ferro gusa
•Produção de escória de alto forno (2015)
• 27,016 x 0,30 = 8,105 milhões de t/ano
•Teor estimado de substituição
• 8,1/65,3=12% !!!!
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Exercício 2
� Defina um cimento comercial para uso em 
uma obra de fundação de grande porte na 
cidade de São Paulo. 
•No solo local, foi identificada a presença de 
sulfatos.
� Justifique a sua escolha.
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Bibliografia
DAL MOLIN, D.C.C. Adições minerais. In: Geraldo 
Cechella Isaia. (Org.). Concreto: Ciência e Tecnologia. 
2ed.São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto 
(IBRACON), 2011, v. 1, p. 185-232.
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