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Aglomerantes - Cimento
Aglomerantes - Cimento
Aglomerantes - Cimento
Cimento
Adições
Cal
Gesso
Aglomerante
Material ligante que tem por objetivo promover a união
entre os grãos dos agregados.
Quimicamente inertes
argila
betume
Cimento
O cimento é um material existente na forma de um pó fino,
com dimensões médias da ordem dos 50 µm, que resulta
da mistura de clínquer com outros materiais, tais como o
gesso, pozolanas, ou escórias siliciosas, em quantidades
que dependem do tipo de aplicação e das características
procuradas para o cimento.
Histórico
PEDRA NATURAL DE
CIMENTO CAEMENTU ROCHEDOS NÃO
ESQUADREJADA
CLÍNQUER
Calcários
Constituídos basicamente de carbonato de cálcio CaCO3 e podem
conter várias impurezas, como magnésio, silício, alumínio ou
ferro;
O carbonato de cálcio é conhecido desde épocas muito remotas,
sob a forma de minerais tais como a greda, o calcário e o
mármore;
O calcário é um rocha sedimentar, sendo a terceira rocha mais
abundante na crosta terrestre e somente o xisto e o arenito são
mais encontrados;
O elemento cálcio, que abrange 40% de todo o calcário, é o
quinto mais abundante na crosta terrestre, após o oxigênio,
silício, alumínio e o ferro.
O uso de calcário com alto teor de MgO causa desvantagens na
hidratação do cimento:
MgCO3(sólido)(340°C)→MgO(sólido)+CO2(gasoso)-270 cal/g
CP I 25 100 0
32 NBR 5732
CPI- S
40 95 - 99 1-5
CP II - E 25 56 - 94 6 - 34 0 - 10 NBR
CP II - Z 32 76 - 94 6 - 14 0 - 10 11578
CP II - F 40 90 - 94 6 - 10
25
CP III 32 25 - 65 35 - 70 0 0-5 NBR 5735
40
25 45 - 85 0 15 - 50 0-5 NBR 5736
CP IV 32
CP V - ARI -
95 - 100 * * 0-5 NBR 5737
RS
* CP V-ARI-RS admite adição de escória ou material pozolânico, porém a NBR-5737 (Cimentos Portland resistentes a
sulfatos) não fixa limites.
Exigências físicas
Finura Tempo de Pega Expansibilidade Resistência à Compressão
Classe
Tipos 28
(MPa) # 200 Blaine Início Fim A Frio A quente 1 Dia 3 Dia 7 Dias
Dias
(75 um) (m²/Kg) (h) (h) (mm) (mm) (MPa) (MPa) (MPa)
(MPa)
> 34,0
CP V - ARI < 6,0 > 300 >1 < 10,0 < 5,0 < 5,0 > 14,0 > 24,0 -
> 34,0
CP V - ARI - RS < 6,0 > 300 >1 < 10,0 < 5,0 < 5,0 > 11,0 > 24,0 -
Exigências químicas
Resíduo Insolúvel Perda ao Fogo MgO SO3 CO2
Tipos
% % % % %
CP I < 1,0 < 2,0 < 1,0
< 6,5 < 4,0
CP I - S < 5,0 < 4,5 < 3,0
CP II - E < 2,5
CP II - Z < 16,0 < 6,5 < 6,5 < 4,0 < 5,0
CP II - F < 2,5
CP III < 1,5 < 4,5 --- < 4,0 < 3,0
* * < 3,5% para C3A < 8,0% e < 4,5% para C3A > 8,0%
Aplicações dos tipos de cimento
Cimento Portland Comum CP I e CP I-S (NBR 5732)
Sem quaisquer adições além do gesso, é muito adequado para o
uso em construções de concreto em geral quando não há
exposição a sulfatos do solo ou de águas subterrâneas;
É usado em serviços de construção em geral, quando não são
exigidas propriedades especiais do cimento;
Também é oferecido ao mercado o Cimento Portland Comum com
Adições CP I-S, com 5% de material pozolânico em massa,
recomendado para construções em geral, com as mesmas
características.
Cimento Portland CP II (NBR 11578)
Gera calor em uma velocidade menor do que o gerado pelo
Cimento Portland Comum;
Seu uso é mais indicado em lançamentos maciços de concreto,
onde o grande volume da concretagem e a superfície
relativamente pequena reduzem a capacidade de resfriamento
da massa;
Apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no
solo;
Recomendado para obras correntes de engenharia civil sob a
forma de argamassa, concreto simples, armado e protendido,
elementos pré-moldados e artefatos de cimento.
Cimento Portland CP II-Z (com adição de material pozolânico):
empregado em obras civis em geral, subterrâneas, marítimas e
industriais;
Cimento Portland Composto CP II-E (com adição de escória
granulada de alto-forno): combina com bons resultados o baixo
calor de hidratação com o aumento de resistência do Cimento
Portland Comum;
Cimento Portland Composto CP II-F (com adição de material
carbonático - fíler): para aplicações gerais. Pode ser usado em
argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armada,
concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro,
concreto-massa, elementos pré-moldados e artefatos de concreto,
pisos e pavimentos de concreto, solo-cimento, dentre outros.
Cimento Portland de Alto Forno CP III – (com escória -
NBR 5735)
Maior impermeabilidade e durabilidade, baixo calor de
hidratação, alta resistência à expansão - reação álcali-agregado,
resistente a sulfatos;
Pode ter aplicação geral, mas é particularmente vantajoso em
obras de concreto-massa.
Cimento Portland CP IV – 32 (com pozolana - NBR 5736)
Para obras correntes, sob a forma de argamassa, concreto
simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e
artefatos de cimento;
É especialmente indicado em obras expostas à ação de água
corrente e ambientes agressivos;
Torna o concreto mais impermeável, mais durável, apresentando
resistência mecânica à compressão superior à do concreto feito
com Cimento Portland Comum, a idades avançadas;
Apresenta características particulares que favorecem sua
aplicação em casos de grande volume de concreto devido ao
baixo calor de hidratação.
Cimento Portland CP V ARI - (Alta Resistência Inicial -
NBR 5733)
Possui valores aproximados de resistência à compressão de 26
MPa a 1 dia de idade e de 53 MPa aos 28 dias;
É recomendado no preparo de concreto e argamassa para
produção de artefatos de cimento elementos arquitetônicos pré-
moldados e pré-fabricados;
Pode ser utilizado em todas as aplicações que necessitem de
resistência inicial elevada e desforma rápida. O desenvolvimento
dessa propriedade é conseguido pela utilização de uma dosagem
diferente de calcário e argila na produção do clínquer, e pela
moagem mais fina do cimento.
Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a sulfatos - NBR
5737)
Oferece resistência aos meios agressivos sulfatados. De acordo
com a norma NBR 5737, cinco tipos básicos de cimento - CP I,
CP II, CP III, CP IV e CP V-ARI - podem ser resistentes aos
sulfatos, desde que se enquadrem em pelo menos uma das
seguintes condições:
Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições
carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente;
Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de
escória granulada de alto-forno, em massa;
Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de
material pozolânico, em massa;
Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de
longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.
Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) -
(NBR 13116)
Designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC. Por
exemplo: CP III-32 (BC) é o Cimento Portland de Alto-Forno
com baixo calor de hidratação, determinado pela sua
composição;
Este tipo de cimento tem a propriedade de retardar o
desprendimento de calor em peças de grande massa de
concreto.
Cimento Portland Branco (CPB) – (NBR 12989)
Classificado em dois subtipos:
Estrutural: aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos,
com classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos demais tipos
de cimento;
Não estrutural: não tem indicações de classe e é aplicado, por
exemplo, em rejuntamento de azulejos e em aplicações não
estruturais.
A cor branca é obtida a partir de matérias-primas com baixos teores
de óxido de ferro e manganês, em condições especiais durante a
fabricação, tais como resfriamento e moagem do produto e,
principalmente, utilizando o caulim no lugar da argila. O índice de
brancura deve ser maior que 78%.
Armazenamento
Granel
Silos hermeticamente fechados
Tempo máximo: 180 dias
Sacos
Galpões fechados
Estrados de madeira a 30cm do solo e a 30cm das paredes
Empilhamento máximo: 15 sacos
Distância entre pilhas: 60cm
Tempo máximo: 30 dias (canteiro)
Maiores grupos cimenteiros
Lafarge Taiheiyo
Origem: França Origem: Japão
Capacidade (ton): 144 milhões Capacidade (ton): 39 milhões
Holcim Votorantim
Origem: Suíça Origem: Brasil
Capacidade (ton): 95 milhões Capacidade (ton): 24 milhões
Cemex Dyckerhoff
Origem: México Origem: Alemanha
Capacidade (ton): 77 milhões Capacidade (ton): 23 milhões
Heidelberger Zement Cimpor
Origem: Alemanha Origem: Portugal
Capacidade (ton): 59 milhões Capacidade (ton): 18 milhões
Italcementi Group
Origem: Itália
Capacidade (ton): 51 milhões Fonte: www.cimento.org
Adições
As adições são matérias-primas que, misturadas ao
clínquer na fase de moagem, permitem a fabricação dos
diversos tipos de cimento portland hoje disponíveis no
mercado.
Fíler calcário;
Escórias de alto-forno;
Materiais pozolânicos;
Sílica ativa.
Fíler calcário
Material finamente moído, com aproximadamente a mesma
finura do cimento Portland. Podem ser materiais naturais
ou minerais inorgânicos processados.
Sua adição proporciona benefícios às propriedades do
concreto, como:
Trabalhabilidade;
Densidade;
Permeabilidade;
Capilaridade;
Exsudação;
Tendência à fissuração.
Os fillers não devem aumentar a demanda de água da
mistura quando usados em concreto, a menos que usados
com aditivo redutor de água, para não prejudicar a
resistência do concreto às intempéries ou a proteção do
concreto à armadura.
Como a ação dos fillers é predominantemente física, eles
devem ser fisicamente compatíveis com o cimento com os
quais vão ser usados.
Escória de alto-forno
Resíduo da produção de ferro-gusa, obtendo-se cerca
de 300Kg de escória por tonelada de ferro-gusa.
Quimicamente, é uma mistura de cal, sílica e alumina.
A composição e estrutura física da escória de alto-forno
são muito variáveis e dependem do método de
resfriamento. No resfriamento rápido, a escória se
solidifica como material vítreo, evitando-se quase
completamente a cristalização. Quando utiliza-se água
no processo, o material sofre fragmentação em forma
granulada.
A escória pode ser usada juntamente com calcário, como
matéria-prima para fabricação convencional de cimento
Portland, por via seca. Seu uso é economicamente
vantajoso porque a cal está presente como CaO, de modo
que não é necessária energia para descarbonatação.
Quando moída até uma finura adequada, pode ser utilizada
como material cimentício, mas na presença de um álcali
ativador ou iniciador. Nessa forma é usada em argamassas
para alvenaria e em outras construções.
Vantagens conferidas ao concreto
Melhor trabalhabilidade;
Desprendimento de calor de forma lenta;
Microestrutura mais densa da pasta;
Durabilidade.
Desvantagens
Perda rápida de abatimento;
Retardamento de pega em temperaturas normais;
Sensível a variações de água.
Materiais pozolânicos
Materiais silicosos ou sílico-aluminosos que têm pouca ou
nenhum valor cimentício, mas, quando finamente
subdivididos e na presença de umidade, reagem
quimicamente com o hidróxido de cálcio à temperatura
ambiente formando compostos com propriedades
cimentícias.
Materiais mais comumente encontrados:
Cinzas vulcânicas – pozolana original;
Pumicita;
Opalina;
Micas e calcedônias;
Terras diatomáceas calcinadas;
Argila calcinada.
Cinza volante
Pozolana artificial, obtida por precipitação mecânica ou
eletrostática dos gases de exaustão de estações
alimentadas por carvão.
Suas partículas são esféricas, com diâmetros entre 1μm e
100μm, e têm finura elevada, normalmente entre 250 e
600m²/Kg.
Suas características são influenciadas, principalmente, por:
Natureza do carvão;
Modo de pulverização;
Operação da fornalha;
Processo de retirada por precipitação dos gases de exaustão;
Grau de classificação das partículas pelo sistema de exaustão.
Influência nas propriedades do concreto
Redução de 5 a 15% da demanda de água, para uma
mesma trabalhabilidade;
Proporciona um concreto coesivo e com menor
tendência à exsudação;
As variações no teor de carvão interferem na
incorporação de ar;
Altos teores de carvão provocam efeitos adversos sobre
a trabalhabilidade;
Possui efeito retardador sobre o concreto, tipicamente,
de 1 hora.
Sílica ativa
Subproduto da fabricação de silício ou liga de ferro silício a
partir da redução de quartzo e carvão em forno elétrico de
eletrodos de arco submerso em altas temperaturas
(2000°C).
A sílica ativa é composta basicamente de sílica, SiO2, com
teor que varia entre 85% a 90%, dependendo do tipo de
liga a ser produzida. Quanto maior o teor de silício
empregado para a fabricação das ligas maior o teor de
sílica amorfa da sílica ativa.
1952: primeira utilização do subproduto da fabricação
silício metálico e das ligas de ferro silício é relatada em por
um pesquisador norueguês, Bernhardt;
Década de 70: começa a ser utilizada como material
cimentício suplementar ao concreto, pela Escandinávia,
chegando a América do Norte no início dos anos 80.
A sílica ativa apresenta variações de cor, do cinza escuro
até o branco. Uma exceção é o SiMn-CSF, que é marrom.
O teor de carbono e de ferro tem influencia preponderante
na coloração da sílica ativa.
O uso de toras de madeira no processo de queima pode
influenciar na composição da sílica ativa, especialmente no
teor de carbono.
O formato do forno, com ou sem sistema de cobertura,
não apenas influencia na cor da sílica ativa, como também
em sua composição química, principalmente o teor de
carbono. Quando o forno é equipado com sistema de
cobertura, os gases aquecem o topo do forno a até 800° C,
temperatura esta em que quase todo o carbono é
queimado. Em fornos convencionais, os gases aquecem o
forno em torno de 200° C, liberando partículas de madeira
e carbono não queimados nos filtros, juntamente com a
sílica ativa.
Composição química típica de algumas sílicas ativa
Silício cinza Ferro-silício cinza Ferro-silício branco
SiO2 93,7 87,3 90,0
Al2O3 0,6 1,0 1,0
CaO 0,2 0,4 0,1
Fe2O 0,3 4,4 2,9
MgO 0,2 0,3 0,2
Na2O 0,2 0,2 0,9
K2O 0,5 0,6 1,3
Perda na queima
2,9 0,6 1,2
O grão de sílica ativa é muito pequeno, com a específica da
ordem de 20.000 m²/kg e grande parte das partículas têm
diâmetro entre 0,03 μm e 0,3 μm.
Um material tão fino apresenta uma massa unitária muito
baixa: 200 kg/m³ a 300 kg/m³.
A sílica ativa atualmente é disponível em quatro formas:
em bruto, em forma de lama, densificada e misturada ao
cimento Portland. Por ser um material muito fino, existem
problemas referentes ao seu manuseio.
Principais propriedades físicas da sílica ativa
Propriedade Descrição
Tamanho médio Em média 100 vezes mais fino que o cimento
Área específica De 15.000 m²/kg a 25.000 m²/kg
Forma das partículas Esféricas
Massa específica Da ordem de 2.200 kg/m³
Massa unitária Em torno de 600 kg/m³ para produto
compactado
Coloração Cinza
Descrição esquemática da formação da zona de transição
CALCINAÇÃO
CALCINAÇÃO
Aplicações diversas
Tratamento de água
Fabricação de açúcar cristal
Cristalização de doces
Gesso
Aglomerante obtido da desidratação parcial ou total da
gipsita, uma espécie de rocha sedimentária que é formada
basicamente de sulfato de cálcio hidratado.
CaSO4.2H2O + CALOR
Aéreos
150 a 250°C – gesso de estuque
250 a 400°C – anidrita solúvel
Hidráulicos
400 a 600°C – anidrita insolúvel
900 a 1200°C – gesso hidráulico ou de pavimentação
Propriedades
Pega
Início: 2 a 5 minutos
Fim: 10 a 15 minutos
Isolante térmico
Isolante acústico
Retração
Cor
Altamente corrosivo
Dilatação térmica
Aplicações na construção civil
Placas para forro
Sancas
Molduras
Simalhas
Revestimento de paredes
Divisórias
Gesso acartonado
Constituído de chapas que variam entre 12,5 a 15mm de
espessura;
O gesso, que como qualquer liga rochosa resiste muito
bem à compressão, mas é péssimo em resistir à tração e
flexão, envolto por uma camada de um papel cartão
especial, com resistência a flexão e tração, adquirindo
assim a resistência a impactos que lhe atribui além do
uso bastante divulgado como forro, a possibilidade de
uso em divisões de ambientes substituindo muito bem a
alvenaria, quando recebendo as devidas adaptações;
É produzido industrialmente com qualidade controlada
favorecendo a tendência atual do fortalecimento da
ligação entre a indústria e a construção civil.