UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC

CENTRO DE CINCIAS TECNOLGICAS CCT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEC

LLAABBOORRAATTRRIIOO DDEE MMAATTEERRIIAAIISS DDEE CCOONNSSTTRRUUOO -- II

11AA PPAARRTTEE -- CCIIMMEENNTTOO Professor: Lgia Vieira Maia Siqueira. Disciplina: Materiais de Construo I MCC-I

Joinville, 19 de fevereiro de 2008.

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ENSAIOS TECNOLGICOS

DISCIPLINA: Materiais de Construo I CDIGO : MCC-I

CAPTULOS : Cimento Portland

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RREEVVIISSOO BBIIBBLLIIOOGGRRFFIICCAA -- CCIIMMEENNTTOO PPOORRTTLLAANNDD DEFINIO

Cimento Portland o produto obtido pela pulverizao de clinker constitudo essencialmente de

silicatos hidrulicos de clcio, com uma certa proporo de sulfato de clcio natural, contendo,

eventualmente, adies de certas substncias que modificam suas propriedades ou facilitam seu emprego.

O clinker um produto de natureza granulosa, resultante da calcinao de uma mistura daqueles

materiais, conduzida at a temperatura de sua fuso incipiente.

CONSTITUINTES

Os constituintes fundamentais do cimento Portland so a cal (CaO), a slica (SiO2), e alumina

(Al2O3), o xido de ferro (Fe2O3), certa proporo de magnsia (MgO) e uma pequena porcentagem de

anidrido sulfrico (SO3), que adicionado aps a calcinao para retardar o tempo de pega do produto.

Tem ainda, como constituintes menores impurezas, xido de sdio (Na2O), xido de potssio (K2O), xido

de titnio (TiO2) e outras substncias de menor importncia. Os xidos de potssio e sdio constituem os

denominados lcalis do cimento.

Cal, slica, alumina e xido de ferro so os componentes essenciais do cimento Portland e

constituem, geralmente, 95 a 96% do total na anlise de xidos. A magnsia, que parece permanecer livre

durante todo o processo de calcinao, est usualmente presente na proporo de 2 a 3%, limitada, pelas

especificaes, a um mximo permissvel de 5%. No Brasil, esse limite um pouco superior (6,4%). Os

xidos menores comparecem em proporo inferior a 1%, excepcionalmente 2%.

A mistura de matrias-primas que contenha, em propores convenientes, os constituintes

anteriormente relacionados, finamente pulverizada e homogeneizada, submetida ao do calor no

forno produtor de cimento, at a temperatura de fuso incipiente, que resulta na obteno do clinker.

Nesse processo ocorrem combinaes qumicas, principalmente no estado slido, que conduzem

formao dos seguintes compostos:

- silicato triclcico (3CaO SiO2 = C3S);

- silicato biclcico (2CaO SiO2 = C3S);

- aluminato triclcico ( 3CaO Al2O3 = C3A);

- ferro aluminato tetraclcico ( 4CaO Al2O3 Fe2O3 = C4AFe).

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A anlise qumica dos cimentos Portland resulta na determinao das propores dos xidos

inicialmente mencionados. As propriedades do cimento so, entretanto, relacionadas diretamente com as

propores dos silicatos e aluminatos. As propores destes ltimos podem ser determinadas a partir do

resultado da anlise em xidos. Denomina-se essa operao a determinao da composio potencial do

cimento. Normalmente, usa-se para clculo o chamado mtodo de Bogue.

A importncia do conhecimento das propores dos compostos constituintes do cimento reside na

correlao existente entre estes e as propriedades finais do cimento tambm do concreto.

O silicato triclcico (C3S) o maior responsvel pela resistncia em todas as idades

especialmente at o fim do primeiro ms de cura. O Silicato biclcico (C2S) adquire maior importncia no

processo de endurecimento em idades mais avanadas, sendo largamente responsvel pelo ganho de

resistncia a um ano ou mais.

O aluminato triclcico (C3A) tambm contribui para a resistncia, especialmente o primeiro dia. O

ferro aluminato de clcio (C4AFe) em nada contribui para a resistncia.

O aluminato de clcio (C3A) muito contribui para o calor de hidratao, especialmente no incio do

perodo de cura. O silicato triclcico o segundo componente em importncia no processo de liberao de

calor. Os dois outros componentes contribuem pouco para a liberao de calor.

O aluminato de clcio, quando presente em forma cristalina, o responsvel pela rapidez de pega.

Com a adio de proporo conveniente de gesso, o tempo de hidratao controlado. O silicato triclcico

(C3S) o seguindo componente com responsabilidade pelo tempo de pega do cimento. Os outros

constituintes se hidratam lentamente, no tendo efeito sobre o tempo de pega.

PROPRIEDADES FSICAS

As propriedades fsicas do cimento Portland so consideradas sob trs aspectos distintos;

propriedades do produto em sua condio natural, em p, da mistura de cimento e gua e propores

convenientes de pasta e, finalmente, da mistura da pasta com agregado padronizado as argamassas.

As propriedades da pasta e argamassa so relacionadas com o comportamento desse produto

quando utilizado, ou seja, as suas propriedades potenciais para a elaborao de concretos e argamassas.

Tais propriedades se enquadram em processos artificialmente definidos nos mtodos e especificaes

padronizados, oferecendo sua utilidade quer para o controle de aceitao do produto, quer para a

avaliao de suas qualidades para os fins te utilizao dos mesmos.

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Densidade

A densidade absoluta do cimento Portland usualmente considerada como 3,15, embora, na

verdade, possa variar para valores ligeiramente inferiores. A utilidade do conhecimento desse valor se

encontra nos clculos de consumo do produto nas misturas geralmente feitas com base nos volumes

especficos dos constituintes. Nas compactaes usuais de armazenamento e manuseio do produto, a

densidade aparente do mesmo da ordem de 1,5.

Na pasta do cimento, a densidade um valor varivel com o tempo, aumentando medida, que

progride o processo de hidratao. Tal fenmeno; de natureza extremamente complexa, conhecido pelo

nome de retrao. Esta ocorre nas pastas, argamassas e concretos. Pode atingir, em 24 horas, cerca de

7mm por metro na pasta pura, 4,5mm por metro na argamassa-padro e 2mm por metro em concretos

dosados a 350kg/cimento/m3. Dada a excepcional importncia que o fenmeno da retrao tem na

tecnologia do concreto, ele ser tratado pormenorizadamente no estudo das propriedades do concreto

endurecido.

Finura

A finura do cimento uma noo relacionada com o tamanho dos gros do produto. usualmente

definida de duas maneiras distintas: pelo tamanho mximo do gro, quando as especificaes

estabelecem uma proporo em peso do material retido na operao de peneiramento em malha de

abertura definida, e, alternativamente, pelo valor da superfcie especfica (soma das superfcies dos gros

contidos em um grama de cimento).

A finura, mais precisamente a superfcie especfica do produto, o fator que governa a velocidade

da reao de hidratao do mesmo e tem tambm sua influncia comprovada em muitas qualidades de

pasta, das argamassas e dos concretos.

O aumento da finura melhora a resistncia, particularmente a resistncia da primeira idade,

diminui a exsudao e outros tipos de segregao, aumenta a impermeabilidade, a trabalhabilidade e a

coeso dos concretos e diminui a expanso em autoclave.

Exsudao o fenmeno que consiste na separao espontnea da gua de mistura, que

naturalmente aflora pelo efeito conjunto da diferena de densidades entre o cimento e a gua e o grau de

permeabilidade que prevalece na pasta. um tipo de segregao, fenmeno mais geral, entendido como

separao dos diversos constituintes das argamassas e dos concretos por via de ao de diferentes

causas, conduzindo, finalmente, a uma heterogeneidade indesejvel. A coeso nos concretos e

argamassas frescas responsvel pela estabilidade mecnica dos mesmos, antes do incio da pega, e

medida pelo valor de resistncia do cisalhamento

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Trabalhabilidade uma noo subjetiva, aproximadamente definida como o estado que oferece

maior ou menor facilidade nas operaes de manuseio com as argamassas e concretos frescos. So

todos atributos importantes das misturas frescas, tratadas minuciosamente no captulo correspondentes da

mistura fresca.

A finura do cimento determinada naturalmente durante o processo de fabricao para controle

do mesmo, co tambm nos ensaios de recepo do produto, quando deve estar dentro dos limites de

determinados nas especificaes correspondentes. As especificaes brasileiras NBR 5732 (EB-1) e NBR

5733 (EB-2) prescrevem limite de reteno na peneira n 200 de malha de 75 micra de abertura. Para o

cimento Portland comum, o resduo deixado nessa peneira no deve exceder 15% em peso. Para os

cimentos Portland de alta resistncia inicial, tal ndice no deve baixar a 6%. A especificao admite,

nesse caso, a determinao das superfcies especficas pelo turbidmetro de Wagner, no devendo, ento,

ser superior a 1900cm2/g o valor obtido para essa superfcie.

As peneiras normalizadas empregadas na determinao da mistura de materiais pulvurulentos tm

caractersticas geomtricas diferentes de um pas para outro. No Brasil, so geralmente utilizadas as

peneiras americanas padronizadas pela ASTM.

Verificou-se ser impraticvel a operao de separao de gros de tamanhos inferiores a 60

micra. Desenvolveram-se, entretanto, processos indiretos de anlises granulomtricas que se baseiam na

medida de tempo