O documento fornece uma introdução sobre os diferentes tipos de cimentos, incluindo sua definição, história de uso, composição química e aplicações. Descreve os principais tipos de cimento como cimento Portland, cimento de argamassa, cimento pozolânico e cimento de alta alumina, explicando suas características e usos.

1. 1
APOSTILA - CIMENTOS
1. História
2. Empregos e Economia
3 – Definição
Cimento é o nome dado a materiais pulverulentos que, ao serem
misturados com água formam uma pasta que pode ser facilmente
moldada, endurecendo gradativamente até produzir uma massa
compacta e de grande dureza.
4 – Tipos de cimento
A depender do uso, podem ser divididos em três grupos
principais: a) cimentos endurecidos ao ar (pela ação do CO2); b)
endurecidos em água e c) resistentes a ácidos.
4.1 – Cimentos endurecidos ao ar
Compreendem cimentos de cal aérea, gipsita, e cal magnesiana.
Para construções e rebocos emprega-se a cal, artigos estruturais e
decorativos o gesso e no papel sulfite a cal magnesiana. A cal é obtida
do calcário, do mármore, dolomita (CaCO3, MgCO3), giz e ostras por

2. 2
ação do calor; CaCO3 →
∆
CaO (cal) + H2O e durante seu
endurecimento, reage com a água formando o hidróxido de cálcio que
ao absorver o gás carbônico do ar regenera o carbonato de cálcio. O
gesso, por sua vez, é obtido a partir da gipsita também por ação do
calor; CaSO4.2H2O →
∆
CaSO4.0,5H20 (gesso) + 1,5H2O
4.2 – Cimentos hidráulicos
São usados na fabricação de concreto reforçado pré-fabricado,
partes de concreto estrutural e partes de concretos de edifícios,
estruturas de subsolo e de engenharia hidráulica. Neste grupo incluem-
se a cal hidráulica, cimentos Portland e cimentos compostos de várias
misturas (cimentos de alumina, Trass e de escória). A cal hidráulica é
obtida calcinando-se calcário com argila.
Em construção, os cimentos são usados em diversos tipos de
massas como; a) massa simples (cimento e água); b) argamassa de
construção (cimento, água e areia fina); c) concretos (cimento, água,
areia fina e cascalho) e d) concreto reforçado (possui vergalhões).
As matérias primas para a fabricação de cimentos são geralmente
materiais de ocorrência natural e, por vezes refugos industriais. Entre
estes materiais temos:
- gipsita – CaSO4.2H2O

3. 3
- anidrita – CaSO4
- rocha calcária – calcário, giz, dolomita e mármore
- argila – enxofre monoclínico, caulinita Al4Si4O10(OH)3 (branca),
montmorilonita Al2(Mg, Fe)3Si4O10(OH)2.nH2O (rosada) e ilita
KAl2Si4O10(OH)2 (branca)
- marga – rocha sedimentar constituída de carbonato de cálcio argiloso
- bauxita – depósitos residuais aluminosos contendo argila, gibsita
(H3AlO3 ou Al2O3.3H2O) e diásporo (Al2O3.H2O)
Entre os refugos industriais temos a escória metalúrgica, lama da
obtenção do NaOH (contém CaCO3), cinzas de pirita, e lama da
manufatura industrial de alumínio.
Dentro desta classe existe uma grande variedade de cimentos.
entre eles o Portland.
4.2.1 - Cimento Portland : produto que se obtém pela pulverização
do clínquer constituído essencialmente por silicatos de cálcio
hidráulicos, a que não se fizeram adições subsequentes à calcinação,
exceto a de água e/ou a de sulfato de cálcio bruto, além da de outros
materiais, que podem ser intercominuídos com o clínquer, em teor que
não exceda a 1,0 %, à vontade do fabricante.

4. 4
Compostos do clínquer:
2CaO.Si02 Silicato de dicálcio C2S
3CaO.Si02 Silicato de tricálcio C3S
3CaO.Al2O3 Aluminato de tricálcio C2S
4CaO.Al2O3.Fe2O3 Aluminoferrito de tetracálcio C2S
MgO Óxido de magnésio livre MgO
O cimento Portland pode ser fabricado de várias maneiras:
Tipo I. Cimentos Portland Comuns: produto usual para as
construções de concreto.
Tipo II. Cimentos Portland com baixo calor de endurecimento e
resistentes ao sulfato: pequeno calor de hidratação, 70 e 80 cal/g
depois de 7 e 28 dias, respectivamente. Usado onde necessita-se de
um calor de hidratação moderado ou construções expostas a uma
moderada ação de sulfatos.
Tipo III. Cimentos de alta resistência inicial ou endurecimento
rápido: também conhecido como cimento HES (high early strength),
neste cimento a razão de cal/sílica é maior que para o tipo I, possui

5. 5
maior proporção de C3S que os cimentos comuns. Esta proporção
juntamente com a moagem mais fina, provoca um endurecimento mais
rápido e uma evolução de calor mais rápida.
Tipo IV. Cimentos Portland de baixo calor de hidratação: % menor
de C3S e de C3A, uma vez que a quantidade de C4AF é aumentada
pela adição de Fe2O3, o que diminui o desprendimento de calor. O
calor desprendido não deve exceder a 60 cal/g depois de 7 dias, e a 70
cal/g depois de 28 dias, e é de 15-30% menor que o calor de
hidratação dos cimentos comuns ou dos cimentos do tipo III.
Tipo V. Cimentos Portland resistentes aos sulfatos: resistem melhor
aos sulfatos que os outros quatro tipos. Tem menos C3A que os
cimentos comuns. Por isso o teor de em C4AF é mais elevado.
4.2.2 - Cimentos de argamassa: são misturas finamente moídas de
cimento Portland, calcáreo e agentes aeradores.
Aeradores: são agentes de arraste de ar (materiais resinosos, graxas
ou sebos).
4.2.3 - Cimento Pozolana (cimento Romano): 2 a 4 partes de
pozolana com 1 parte de cal hidratada. As pozolanas naturais são tufos
vulcânicos; uma pozolana artificial importante é a moinha de cinzas.

6. 6
O cimento de Pozzolana foi fabricado na Roma antiga com
calcário calcinado, água e cinzas vulcânicas da região de Pozzuoli.
Atualmente, este cimento é constituído por clínquer com aditivos
hidráulicos adicionados em quantidades que variam entre 20 a 50% e
que podem ser rocha vulcânica porosa, rochas sedimentares
constituídas principalmente por sílica amorfa (diatomita e trípoli) ou
sílica contendo resíduos industriais. O cimento de Pozolana é usado
principalmente para estruturas submersas e de subsolo, mas não
podem ser usados em locais onde ocorrem grandes variações de
temperatura além de secarem lentamente.
4.2.4 - Cimento a Alta Alumina: essencialmente um cimento de
aluminato de cálcio é fabricado pela fusão de uma mistura de calcáreo
e bauxita. Taxa muito rápida de endurecimento e resistência superior à
água do mar e às águas portadoras de sulfatos.
4.2.5 - Cimentos de argamassas especiais, resistentes à corrosão:
cimentos de furano, os fenólicos, os de enxofre e os de silicato são os
mais importantes.

7. 7
4.2.6 - Cimento Controlado: não se contrai nem fendilha durante a
pega. 10 a 20% de sulfoaluminato de cálcio (proveniente da bauxita,
do gesso e do calcáreo) com o cimento portland.
4.2.7 - Cimento Ferrari: a razão entre Al2O3 e Fe2O3 é de 0,64 a 1,
tem maior resistência ao ataque químico.
4.2.8 – Cimento a prova d’água: clínquer normal com pequenas
quantidades de estearato de Ca ou óleo não saponificável.
4.2.9 - Cimento hidrofóbico: clínquer com ácidos graxos para reduzir
a velocidade de deterioração na estocagem em local desfavorável ou
no transporte.
4.2.10 - Os cimentos de escória: onde adiciona-se escória siderúrgica
(do alto forno) finamente dividida ao clínquer para conferir-lhe maior
resistência à água e podem ser usados em estruturas de concreto,
concreto reforçado que não sejam submetidos a altas temperaturas ou
variações grandes de umidade;
5 – Cimentos Portland
Matérias Primas: o cimento Portland é feito pela mistura e
calcinação de materiais calcáreos e argilosos.
Os cimentos Portland constituem 50% de toda a produção
mundial de cimentos. Feitos de matéria prima barata, objetos feitos

8. 8
com eles possuem alta resistência mecânica, resistência total ao ar e a
baixas temperaturas, endurecem rapidamente tanto no ar quanto na
água. Obtidos através da calcinação do calcário argiloso (1400 a
1450o
C) o produto calcinado chama-se clínquer e consiste
essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos que podem ser
classificados em fases distintas:
constituinte da fase estrutura sigla
silicato dicálcio 2CaO.SiO2 C2S
silicato tricálcio 3CaO.SiO2 C3S
aluminato tricálcio 3CaO.Al2O3 C3A
aluminoferrato
tetracálcio
4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF
óxido de magnésio
livre
MgO MgO
Por vezes associa-se a fabricação do cimento à de outros
produtos como na França, na Inglaterra e na Alemanha, onde queima-
se CaSO4 (anidrita ou gipso), argila, coque e areia com Fe2O3 para
corrigir as proporções (CaSO4 + 3C → CaS + 2CO2 ∴ 3CaSO4 + CaS
→ 4CaO + 4SO2). A cal liberada reage com a alumina, sílica e óxido
de ferro para formar o clínquer. O coque promove uma rápida
decomposição do CaSO4 a 1400o
C. Os gases contém 9% de SO2 que é

9. 9
transferido para uma planta onde, pelo processo de contato, é
transformado em ácido sulfúrico ( 4
2
O
H
3
O
V
2 SO
H
SO
SO 2
5
2

 →


 →
 ).
Quando a sílica e o calcário são aquecidos juntos, formam quatro
compostos distintos: o metassilicato de cálcio (CaO.SiO2) que não faz
parte do cimento Portland; a rankinita ou C3S2 (3CaO.2SiO2) que
também não está presente nos cimentos; o ortossilicato de cálcio ou
C2S, presente no cimento e o C3S que é o principal constituinte do
cimento.
O sistema cal e alumina apresenta quatro compostos estáveis: o
3CaO.Al2O3 (C3A) presente no cimento Portland; CaO.Al2O3 (CA)
um dos principais constituintes do cimento aluminoso; CaO.2Al2O3
(CA2) presente no cimento aluminoso porém inativo e CaO.6Al2O3.
Os sistemas que envolvem cal, sílica e alumina são fundamentais
pois os três óxidos que o constituem são 90% dos cimentos Portland e
80% dos cimentos aluminosos. Estas fases podem ainda formar sub-
fases com outros compostos presentes no cimento como o sistema
binário que envolve C2S e 2FeO.SiO2 (F2S), forma-se uma olivina de
cal e ferro (CaO.FeO.SiO2). O composto entra em solução sólida com
C2S.
As fases que podem ter alguma relevância na constituição dos
cimentos Portland são CaO-C3S-solução sólida de FeO em CaO e

10. 10
C3S-C2S-solução sólida de CaO em FeO. Existem ainda os sistemas
que envolvem MgO e o sistema quaternário CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3
que constitui 95% ou mais da composição do cimento Portland.
Os álcalis são encontrados em pequena quantidade na matéria
prima dos cimentos. Ocorre alguma volatilização durante a queima e
as cinzas da obtenção do cimento são ricas em álcalis. O cimento
Portland possui aproximadamente de 0,5 a 1,3% de K2O + Na2O.
A relação entre os componentes minerais básicos no clínquer é
de 42-60% em peso de C3S, 15-35% em peso de C2S, 5-14% de C3A e
10-16% em peso de C4AF. Na prática, a composição da carga é
calculada pela proporção dos óxidos no clínquer. Essas proporções são
chamadas módulos. O módulo de sílica (n) e o de alumina (p) onde:
3
2
3
2
3
2
3
2
2
O
Fe
%
O
A
%
p
O
Fe
%
O
A
%
SiO
%
n
l
l
=
+
=
A característica mais importante na composição mineral de um
cimento Portland é o coeficiente de saturação de sílica com cal (KS),
que expressa a proporção entre a quantidade de cal que permanece no
clínquer após a formação dos silicatos e sulfatos e a quantidade de cal
necessária para se combinar com a sílica para formar 3CaO.SiO2.
( ) ( )
( )
livre
2
total
2
3
3
2
3
2
livre
total
SiO
SiO
8
,
2
SO
7
,
0
O
Fe
35
,
0
O
A
65
,
1
CaO
CaO
KS
−
+
+
−
−
=
l

11. 11
Este coeficiente tem utilidade no sentido em que tanto a queima
quanto as reações podem ser incompletas, levando a um aumento da
quantidade de cal livre no clínquer, diminuindo o teor de C3S e a
quantidade de cal livre é uma medida da ineficiência da queima (do
processo). De posse do valor desejado de KS e dos dados obtidos das
análises químicas das matérias primas (rocha calcária e argila),
calcula-se suas porcentagens na carga. Para o cimento Portland, o
coeficiente de saturação está entre 0,8 e 0,95 e quanto menor o valor
de KS, maior será o conteúdo de C2S no clínquer e menor a atividade
do cimento.
6 – O processo de manufatura
A manufatura do cimento passa por duas fases, primeiramente a
feitura do produto intermediário, seguido da pulverização, adição de
cargas e aditivos, estocagem e empacotamento. Para a obtenção do
produto intermediário existem dois métodos industriais, o método
seco e o úmido.
O método úmido inicia-se pela desintegração do calcário em
moinho de bolas e sua mistura com uma pasta de argila e água,
seguido de trituração fina em homogeneizador mecânico ou
pneumático. Após esta etapa, a mistura é carregada em uma fornalha
cilíndrica inclinada e giratória de tal modo que o material desce em
contracorrente ao fluxo de calor. Durante esta fase ocorre a calcinação

12. 12
e a formação do clínquer. Ao final do forno, uma abertura permite ao
material cair em recipientes onde será resfriado e, em seguida,
estocado para extinção da cal viva presente no clínquer.
O forno é aquecido com coque, gás ou óleo combustível. A
interação resulta nos processos sucessivos de evaporação da água,
desidratação mineral, dissociação do calcário e reações entre o óxido
formado (CaO) e os compostos da argila (SiO2, Al2O3 e Fe2O3). Na
zona de sinterização, o clínquer é finalmente formado a 1450o
C.
Resfriado com ar até 50-60o
C através de grades de resfriamento e
estocado para extinção (hidratação) da cal livre, admissão de aditivos,
para se combinar com a cal extinta, e gesso (controle do tempo de
estocagem). Por fim, a moagem e embalagem do material.
Vários aditivos são misturados ao cimento para dar-lhe
propriedade específicas ou para diminuir-lhe o custo. Neste sentido,
temos a) aditivos hidráulicos como a sílica ativa, que aumenta a
resistência de um cimento aos efeitos da água e permite seu
endurecimento sob a água e os plastificantes, substâncias tensoativas
que aumentam a elasticidade e as propriedades adesivas do cimento;
b) cargas inertes como a areia, calcário e dolomita; c) componentes
resistentes a ácidos como a andesita e o granito e d) aditivos de
controle de estocagem (gesso). Um dos mais importantes aditivos é a
sílica amorfa que, combinando-se com a cal extinta para formar
hidrossilicato de cálcio, aumenta significativamente a densidade do

13. 13
concreto. Isto leva a um aumento da resistência do cimento à água e
diminui a corrosão pelo CO2 dissolvido na água.
7 – Pega e endurecimento
Pega e Endurecimento do Cimento: hidratação e a hidrólise
participam do processo.
Função dos compostos:
C3A - Provoca a pega, mas precisa ser retardado (pelo gesso).
C3S - Responsável pela resistência inicial (em 7 a 8 dias).
C2S e C3S - Responsável pela resistência final (em 1 ano).
Fe2O3, Al2O3, Mg e álcalis - Abaixam a temperatura de formação do
clínquer.
A opinião geral é de que o endurecimento se dá pela hidratação e
hidrólise e os produtos de hidratação têm baixa solubilidade em água.
Além disso, a velocidade de endurecimento está relacionada ao calor
de hidratação dos compostos no cimento e estão na ordem : C3A >
C3S > C4AF > C2S.
O C3A promove a pega, mas necessita de retardamento (pelo
gesso); o C3S é responsável por uma rápida tomada de resistência (em

14. 14
7 a 8 dias). C2S e C3S são ambos responsáveis pela resistência final
(em um ano) e os óxidos de ferro, alumínio, magnésio e os álcalis
abaixam a temperatura de formação do clínquer.
Quando o cimento é misturado com uma quantidade adequada de
água e de carga, produz-se primeiramente uma massa plástica capaz
de ser moldada e espalhada na superfície. O endurecimento ocorre em
duas etapas. Na primeira etapa a massa perde sua plasticidade, de tal
forma que, se for remisturada com água a plasticidade não retorna ou
então retorna parcialmente. Na segunda etapa ocorre a consolidação
até que a massa adquire textura rochosa. No caso de cimentos
hidráulicos, a mudança é acompanhada por um quase completo
desaparecimento da permeabilidade à água.
O mecanismo dessas mudanças não é o mesmo para todos os
tipos de aglomerantes; podem ocorrer do seguinte modo: a) a
cristalização de uma substância vinda de uma solução supersaturada
produzindo uma massa de cristais entrelaçados; b) a formação de gel
semi-sólido; c) uma reação química entre duas ou mais substâncias em
presença de água, produzindo tanto produtos cristalinos quanto
coloidais; e d) a transformação de um composto metaestável em uma
forma mais estável.

15. 15
8 – Endurecimento do óxido de cálcio
Ao longo do tempo, um aglomerante pode exibir um ou mais
tipos destes mecanismos, como por exemplo, o óxido de cálcio (cal
viva), que inicia seu endurecimento pela sua reação com água
formando o hidróxido de cálcio (cal extinta) mas, com o passar do
tempo, vai absorvendo o CO2 do ar e transformando-se novamente em
CaCO3, que é a matéria prima original. Em prédios com mais de 100
anos, observou-se que nas peças confeccionadas com cal, a parte
externa era constituída por carbonato de cálcio enquanto que o interior
da peça ainda possuía cal extinta.
9 – Endurecimento do gesso
No caso do gesso, ocorre a cristalização de uma solução
supersaturada. Em 1765, Lavoisier observou que o endurecimento do
gesso ocorre devido à recombinação do CaSO4 com água de
cristalização que foi retirada por calor. A gipsita (CaSO4.2H2O)
parcialmente calcinada perde ¾ de sua água de cristalização formando
o semihidrato (CaSO4.0,5H2O) que possui uma solubilidade 5 vezes
maior que a gipsita e, quando misturada com água forma uma solução
supersaturada que tende a depositar os cristais de dihidrato. A massa é
de cristalização confusa devido à aglomeração e desordenação das
agulhas cristalinas.