CIMENTO PORTLAND ORIGEM: do latim caementu - pedra proveniente de rochedos. ORIGEM: do latim caementu - pedra proveniente de rochedos. HISTÓRICO: pirâmides do Egito - gesso calcinado. pirâmides do Egito - gesso calcinado. Roma e Grécia antigas – monumentos com massa obtida pela hidratação de cinzas vulcânicas. Roma e Grécia antigas – monumentos com massa obtida pela hidratação de cinzas vulcânicas. Inglês John Smeaton - encontrar um aglomerante para construção do farol de Eddystone em Inglês John Smeaton - encontrar um aglomerante para construção do farol de Eddystone em James Parker - descobriu em 1791 e patenteou em 1796 um cimento com o nome de Cimento Romano - composto por sedimentos de rochas da ilha de Sheppel - pesquisas e publicações pelo engenheiro francês Louis José Vicat em James Parker - descobriu em 1791 e patenteou em 1796 um cimento com o nome de Cimento Romano - composto por sedimentos de rochas da ilha de Sheppel - pesquisas e publicações pelo engenheiro francês Louis José Vicat em Construtor inglês Joseph Aspdin - experiências envolvendo processos de mistura, queima e moagem de argila e pó de pedra calcária retirado das ruas – obtenção de um material pulverulento que após mistura com certa quantidade de água produzia uma argamassa e após secagem era obtido material de dureza parecida com as pedras utilizadas nas edificações - o construtor patenteou este pó em 1824, com o nome de cimento Portland, devido às semelhanças de seu produto final, com as rochas que eram extraídas nesta pequena península inglesa. Construtor inglês Joseph Aspdin - experiências envolvendo processos de mistura, queima e moagem de argila e pó de pedra calcária retirado das ruas – obtenção de um material pulverulento que após mistura com certa quantidade de água produzia uma argamassa e após secagem era obtido material de dureza parecida com as pedras utilizadas nas edificações - o construtor patenteou este pó em 1824, com o nome de cimento Portland, devido às semelhanças de seu produto final, com as rochas que eram extraídas nesta pequena península inglesa. Em 1845 Isaac Charles Johnson, encarregado por Aspdin a produzir o cimento Portland, após várias observações, resolveu elevar a temperatura da queima para 1400°C, moer mais o clinquer originado desta queima, obtendo assim um cimento mais fino e de excelente qualidade. Em 1845 Isaac Charles Johnson, encarregado por Aspdin a produzir o cimento Portland, após várias observações, resolveu elevar a temperatura da queima para 1400°C, moer mais o clinquer originado desta queima, obtendo assim um cimento mais fino e de excelente qualidade.

CONCEITO: O cimento Portland é um material pulverulento, constituído de silicatos e aluminosilicatos complexos, que, ao serem misturados com a água, hidratam-se, formando uma massa finamente cristalina que após contínuo processo de cristalização, endurece apresentando elevada resistência mecânica. O cimento Portland é um material pulverulento, constituído de silicatos e aluminosilicatos complexos, que, ao serem misturados com a água, hidratam-se, formando uma massa finamente cristalina que após contínuo processo de cristalização, endurece apresentando elevada resistência mecânica. É um aglomerante hidráulico resultante da moagem do clinquer com um produto de adição (uma ou mais formas de CaSO 4 ). É um aglomerante hidráulico resultante da moagem do clinquer com um produto de adição (uma ou mais formas de CaSO 4 ). Aglomerante hidráulico: material ligante que promove a união dos grãos de agregados. Endurece através de reações com a água e após endurecido forma produtos resistentes a mesma. Aglomerante hidráulico: material ligante que promove a união dos grãos de agregados. Endurece através de reações com a água e após endurecido forma produtos resistentes a mesma. Clinquer: produto obtido da mistura de argila e calcário em proporções pré- estabelecidas que passa por reações químicas a elevadas temperaturas (1450 ºC a 1550ºC). Clinquer: produto obtido da mistura de argila e calcário em proporções pré- estabelecidas que passa por reações químicas a elevadas temperaturas (1450 ºC a 1550ºC).

FABRICAÇÃO DE CIMENTO Argila: fonte de SiO 2 - A 2 O 3 - Fe 2 O 3 Calcário: CaCO 3 - fonte de CaO FABRICAÇÃO DE CIMENTO Argila: fonte de SiO 2 - A 2 O 3 - Fe 2 O 3 Calcário: CaCO 3 - fonte de CaO Argila e Calcário (após britagem) – moagem e peneiração. Forno rotativo – ocorrem as reações químicas. Alimentação do forno(óleo ou gás combustível – carvão). Formação do Clinquer. Moagem e adição de Gipsita - CIMENTO PORTLAND. COMPOSIÇÃO QUÍMICA COMPOSIÇÃO QUÍMICA ÓxidoAbreviaçãoCompostosAbreviação CaO C 3CaO.SiO 2 C 3 S SiO 2 S 2CaO.SiO 2 C 2 S A 2 O 3 A 3CaO.A 2 O 3 C 3 A Fe 2 O 3 F 4CaO.A 2 O 3.Fe 2 O 3 C 4 AF MgO M 4CaO.3A 2 O 3.SO 3 C 4 A 3 S SO 3 S 3CaO.SiO 2.3H 2 O C 3 S 2 H 3 H 2 O H CaSO 4.2H 2 O CSH 2

FORNO DE FABRICAÇÃO DE CIMENTOMICROSCOPIA DO CLINQUER

TIPOS DE CIMENTO PORTLAND NBR 5735 NBR 5736 NBR 5733 NBR * * CP III CP IV CP V – ARI RS RS NBR CP II – E CP II – Z CP II - F NBR – CP I CP I S NORMA BRASILEIRA COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO Clinquer + Escória de alto Pozolana Materiais Gesso alto forno carbonáticos CLASSEResis-tência TIPO TIPO Pascal: Pressão exercida por uma força de 1 Newton, uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1 metro quadrado de área, perpendicular à direção da força. Mega Pascal (MPa) = 1 milhão de Pascal = 10,1972 Kgf/cm². Mega Pascal (MPa) = 1 milhão de Pascal = 10,1972 Kgf/cm².

NOMENCLATURAS CP I Cimento Portland Comum CP I - S Cimento Portland Comum com adição CP II – E Cimento Portland Composto com Escória de Alto Forno CP II - Z Cimento Portland Composto com Pozolana CP II - F Cimento Portland Composto com Filler (calcário) CP III Cimento Portland de Alto Forno CP IV Cimento Portland Pozolânico CP V ARI Cimento Portland Alta resistência Inicial CP IV ARI RS Cimento Portland Alta resistência Inicial e Resistente a Sulfatos

ESTRUTURA E REATIVIDADE DOS COMPOSTOS Composição Química Real Alterações devido a altas temperaturas no forno como impurezas de Mg, K, Na, e S, podem mudar a natureza da estrutura dos compostos e suas reatividades. Alterações devido a altas temperaturas no forno como impurezas de Mg, K, Na, e S, podem mudar a natureza da estrutura dos compostos e suas reatividades. A Reatividade dos compostos do CP com água dependerá: A Reatividade dos compostos do CP com água dependerá: Tamanho da Partícula Tamanho da Partícula Temperatura de Hidratação Temperatura de Hidratação Estruturas Cristalinas Estruturas Cristalinas ESTRUTURA DOS PRINCIPAIS COMPOSTOS ESTRUTURA DOS PRINCIPAIS COMPOSTOS Silicatos de cálcio (C 2 S e C 3 S) contem pequenas quantidades de íons de Mg, A, Fe, K, Na e S. Silicatos de cálcio (C 2 S e C 3 S) contem pequenas quantidades de íons de Mg, A, Fe, K, Na e S. Suas formas Impuras são conhecidas como: Belita - C 2 S e Alita - C 3 S Suas formas Impuras são conhecidas como: Belita - C 2 S e Alita - C 3 S C 3 S - 3CAO. SiO 2, apresenta estrutura de tetraedros de SiO 2, íons cálcio e oxigênio - grandes vazios estruturais - alta reatividade e energia. C 3 S - 3CAO. SiO 2, apresenta estrutura de tetraedros de SiO 2, íons cálcio e oxigênio - grandes vazios estruturais - alta reatividade e energia. C 2 S - 2CAO. SiO 2, apresenta estrutura irregular com vazios menores que a estrutura do C 3 S - reatividade menor. C 2 S - 2CAO. SiO 2, apresenta estrutura irregular com vazios menores que a estrutura do C 3 S - reatividade menor. C 3 A -3CAO.A 2 O 3 - principal aluminato do CP. C 3 A -3CAO.A 2 O 3 - principal aluminato do CP. C 4 AF- 4CAO.A 2 O 3.Fe 2 O 3 apresenta impurezas de Mg, Na, K e sílica, com estruturas cristalinas bastante complexas, possuem grandes vazios que causam elevada reatividade. C 4 AF- 4CAO.A 2 O 3.Fe 2 O 3 apresenta impurezas de Mg, Na, K e sílica, com estruturas cristalinas bastante complexas, possuem grandes vazios que causam elevada reatividade.

MgO e CaO - proveniente do calcário. Estrutura cúbica [1 cátion circundado por 6 ânions]. CaO é mais reativo (arranjo menos compacto devido ao tamanho do íon cálcio). MgO e CaO - proveniente do calcário. Estrutura cúbica [1 cátion circundado por 6 ânions]. CaO é mais reativo (arranjo menos compacto devido ao tamanho do íon cálcio). MgO até 2% pode participar na solução sólida restante de MgO cristalino (periclásio)- reação de hidratação lenta e expansiva que pode levar a deterioração ou imperfeições podendo causar microfissuração. MgO até 2% pode participar na solução sólida restante de MgO cristalino (periclásio)- reação de hidratação lenta e expansiva que pode levar a deterioração ou imperfeições podendo causar microfissuração. CaO - quantidades pequenas no CP, porem não devem estar livre (semelhante ao MgO) CaO - quantidades pequenas no CP, porem não devem estar livre (semelhante ao MgO) CaO + H 2 O Ca(OH) 2 CaO + H 2 O Ca(OH) 2 Reações lentas Reações lentas MgO + H 2 O Mg(OH) 2 MgO + H 2 O Mg(OH) 2 Compostos Alcalinos - proveniente da argila - álcalis de Na e K. Compostos Alcalinos - proveniente da argila - álcalis de Na e K. Sulfatos - provenientes geralmente do combustível - importante nas reações de hidratação do CP - são adicionados para baixar temperatura de calcinação ou modificar compostos. Gipsita [retardar a pega do CP]. Sulfatos - provenientes geralmente do combustível - importante nas reações de hidratação do CP - são adicionados para baixar temperatura de calcinação ou modificar compostos. Gipsita [retardar a pega do CP]. Quando não há sulfato suficiente, os álcalis são consumidos por C 3 A e C 2 S. Quando não há sulfato suficiente, os álcalis são consumidos por C 3 A e C 2 S. Finura - influencia nas reações de hidratação. Finura - influencia nas reações de hidratação. Qualidade - peneiras padrão malha  200 (75  m) e malha  375 (5  m). Qualidade - peneiras padrão malha  200 (75  m) e malha  375 (5  m).

HIDRATAÇÃO DO CP Calor de Hidratação Calor de Hidratação Quantidade de calor desenvolvida nas reações de hidratação do cimento – varia com a composição do cimento, principalmente com as proporções de silicatos e aluminatos tricálcicos. Quantidade de calor desenvolvida nas reações de hidratação do cimento – varia com a composição do cimento, principalmente com as proporções de silicatos e aluminatos tricálcicos. Mecanismos da Hidratação Mecanismos da Hidratação Dissolução-precipitação: dissolução dos compostos anidros em seus constituintes iônicos, formando hidratos. Por possuírem baixa solubilidade, precipitam Solução supersaturada. (primeiros estágios de hidratação) Dissolução-precipitação: dissolução dos compostos anidros em seus constituintes iônicos, formando hidratos. Por possuírem baixa solubilidade, precipitam Solução supersaturada. (primeiros estágios de hidratação) Topoquímico ou Hidratação no estado sólido: reações ocorrem na superfície dos compostos do cimento anidro se entrarem em solução. (estágios posteriores baixa mobilidade iônica) Topoquímico ou Hidratação no estado sólido: reações ocorrem na superfície dos compostos do cimento anidro se entrarem em solução. (estágios posteriores baixa mobilidade iônica) Hidratação dos Aluminatos Hidratação dos Aluminatos CaSO 4 H 2 O C 3 A - reação imediata com grande liberação de calor formando Hidratos cristalinos. Esta reação deve ser desacelerada com adição de gipsita. C 4 AF - ao hidratar forma produtos estruturalmente semelhantes ao C 3 A.

Relação sulfato / aluminato: FORMAÇÃO DE COMPOSTOS FORMAÇÃO DE COMPOSTOS C 6 A(F)S 3 H 32 etringita: primeiro a forma-se devido a alta relação sulfato/aluninato na primeira hora de hidratação. Cristal em forma de agulhas prismáticas (alto-sulfato). C 6 A(F)S 3 H 32 etringita: primeiro a forma-se devido a alta relação sulfato/aluninato na primeira hora de hidratação. Cristal em forma de agulhas prismáticas (alto-sulfato). C 4 A(F)SH 18 monossulfato: forma-se posteriormente como placas hexagonais delgadas. C 4 A(F)SH 18 monossulfato: forma-se posteriormente como placas hexagonais delgadas. Ver CP com mais de 5% de C 3 A (comportamento na hidratação) Ver CP com mais de 5% de C 3 A (comportamento na hidratação) Aluminato sulfato (Ver figura 6.8 Mehta & Monteiro) Aluminato sulfato (Ver figura 6.8 Mehta & Monteiro) Estabelecimento do equilíbrio : Comportamento de pega Estabelecimento do equilíbrio : Comportamento de pega Enrijecimento: perda de consistência da pasta plástica do CP Enrijecimento: perda de consistência da pasta plástica do CP Tempo de Pega Tempo de Pega Processo de endurecimento aliado ao processo químico de hidratação. Processo de endurecimento aliado ao processo químico de hidratação. Grãos do cimento em suspensão se aglutinam por floculação – cimento sólido. Grãos do cimento em suspensão se aglutinam por floculação – cimento sólido. Pega – primeira fase do processo Pega – primeira fase do processo Endurecimento – segunda e última fase do processo. Ganho de consistência. Ocorre o preenchimento progressivo dos espaços vazios na pasta com os produtos das reações diminuindo a porosidade e a permeabilidade. Endurecimento – segunda e última fase do processo. Ganho de consistência. Ocorre o preenchimento progressivo dos espaços vazios na pasta com os produtos das reações diminuindo a porosidade e a permeabilidade.