O documento descreve: 1) os processos de produção da cal e da cal extinta; 2) as reações químicas que ocorrem durante a hidratação dos componentes do cimento Portland, incluindo a formação de compostos hidratados; 3) os tipos de cimento Portland e suas aplicações.

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Ca CO3 + calor (900 0C) ⇒ Ca O + CO2
Calcário + calor ⇒ cal virgem + gás carbônico
Produção da cal virgem ou calcinação
CaO + H2O => Ca (OH)2
Cal virgem + água => Cal extinta + calor
Produção de cal extinta ou apagada
Ca (OH)2 + CO2 ⇒ CaCO3 + H2O
Cal extinta + gás carbônico ⇒ Carbonato de cálcio + água
Reação da cal aérea
1ª Fase - gesso rápido ou gesso estuque
(CaSO4 + 2H2O) + calor = 150 0C ⇒ (CaSO4 + ½ H2O)
2ª Fase - gesso anidro solúvel
(CaSO4 + 2H2O) + 150 0C < calor < 300 0C ⇒ CaSO4
3ª Fase - gesso anidro insolúvel
(CaSO4 + 2H2O) + Calor > 300 0C ⇒ CaSO4
C3A aluminato tetracálcico
hidratado
• Hidratação do C3A :
O aluminato tricálcico reage rapidamente com a água,
começando a cristalizar-se dentro de poucos minutos e
aumentando, em seguida, os cristais em tamanho e número. A
mistura do aluminato tricálcico com a água para formar uma
massa plástica dá lugar a um calor de hidratação tão elevado,
que o material quase seca.
3CaOAl2O3 + CaO + 12H2O  Al2O3 . 4CaO . 12H2O

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•A hidratação dos compostos de cimento Portland dá
origem a compostos cristalinos hidratados e gel
(estado gelatinoso).
O gel inicialmente apresenta-se “instável” e, à proporção
que perde água para os cristais que vão surgindo, vai
ficando estável (gel rígido), sendo esse gel rígido o
principal responsável pela resistência mecânica das
partes hidratadas.
Os cristais resultantes da hidratação dos compostos do
cimento Portland têm formas alongadas, prismáticas ou
de agulhas de monossilicato de cálcio hidratado (SiO2 .
CaO . 2,5H2O) e de aluminatos hidratados (tri e
tetracálcicos) – (Al2O3 . 3CaO . 12H2O e Al2O3 . 4CaO .
12H2O).
•Hidratação do C3S  (3CaO . SiO2) :
Inicialmente, o silicato tricálcico (C3S) se hidrolisa, isto é, separa-
se em silicato bicálcico (C2S) e hidróxido de cálcio Ca(OH)2. Este
último precipita-se como cristal em solução supersaturada de cal.
A seguir, o silicato bicálcico (C2S) existente, resultante da
hidrólise do C3S, combina-se com água no processo de
hidratação, adquirindo 2 moléculas de água e depositando-se a
temperaturas normais, no estado gel. Esse processo, quando
conduzido em temperaturas elevadas, resulta numa estrutura de
natureza cristalina.
C3S + 4,5H2O  SiO2 . CaO . 2,5H2O + 2Ca(OH)2
hidróxido de cálciosilicato monocálcico hidratado
•Hidratação do C2S :
O silicato é atacado muito lentamente pela água. Depois
de algumas semanas, os cristais estão recobertos por
uma camada fina de um silicato hidratado, cuja
espessura vai aumentando lentamente com o tempo.
Durante essa reação, forma-se também hidróxido de
cálcio, porém em quantidades muito inferiores à
formada pela hidratação do C3S.
C2S + 3,5H2O  SiO2 . CaO . 2,5H2O + Ca(OH)2
silicato monocálcico
hidratado
hidróxido de
cálcio
•Hidratação do C4AF :
Reage rapidamente com a H2O, produzindo cristais de
alumínio tricálcico hidratado, não havendo liberação de
cal, formando, entretanto, um ferrito monocálcico
hidratado.
C4AF + CaO + 12H2O  Al2O3 . 3 CaO . 12H2O + Fe2O3 . CaOH2O
aluminato tricálcico
hidratado
ferrito monocálcico
hidratado
Parte do aluminato tricálcico hidratado reage com o
hidróxido de cálcio, liberado pela hidratação dos
silicatos, formando o aluminato tetracálcico hidratado
(Al2O3 . 4CaO . H2O).
Al2O3 . CaO . 12H2O + CaSO4 . 2H2O  3CaO . Al2O3 . 3CaSO4 . 31H2O
aluminato de cálcio hidratado sal de Candlot
Al2O3 . 3CaO . 12H2O + Ca(OH)2  Al2O3 . 4CaO . 12H2O
aluminato tricálcico hidratado aluminato tetracálcico hidratado
Na massa hidratada de um cimento Portland encontramos:
•Hidróxido de cálcio = Ca(OH)2 ;
•Silicatos de cálcio hidratados = SiO2 . CaO. 2,5H2O ;
•Aluminato tri e tetracálcicos hidratados = Al2O3. 3CaO. 12H2O e Al2O3 . 4CaO . 12H2O ;
•Sulfoaluminato de cálcio (sal de Candlot) = Al2O3 . 3CaO. 3CaSO4 . 31H2O;
•Ferrito monocálcico hidratado = Fe2O3 . CaO . H2O ;
•Além de magnésia hidratada e óxidos alcalinos (Na2O e K2O)  álcalis.

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Dos compostos hidratados formados pelo cimento, o hidróxido de cálcio Ca (OH)2 é o
único que é solúvel na água, sendo essa solubilidade a principal causa da degradação do
cimento depois do endurecimento.
Essa solubilidade é tanto mais importante quanto maior for a quantidade de hidróxido de
cálcio formado (nos Portlands comuns, atinge de 13 a 17% do peso do cimento).
O hidróxido de cálcio dissolve-se na água absorvida da umidade do ar e, escorrendo até
a superfície exposta das obras de concreto, entra em contato direto com o anidrido
carbônico (CO2) existente na atmosfera, transformando-se em carbonato de cálcio. O
carbonato de cálcio adere à superfície do concreto sob forma de eflorescências brancas.
Essa reação não traz problemas ao concreto. Contudo, quando o hidróxido de cálcio entra
em contato com a água do mar, os fenômenos são mais complexos, em virtude dos sais que
ela contém em dissolução. Um dos sais em dissolução na água do mar é o sulfato de
magnésio, que reage com o hidróxido de cálcio, transformando-se em sulfato de cálcio e
depositando hidróxido de magnésio, que é uma substância gelatinosa, de fraca resistência.
O sulfato de cálcio substitui uma parte do hidróxido de cálcio primitivo e, como a sua
molécula é maior, nota-se no fim de algum tempo uma expansão na massa do cimento.
Tanto o sulfato de cálcio formado por essa reação como também o sulfato de cálcio
existente na água do mar entram em combinação com a alumina do cimento, dando lugar à
formação do sulfoaluminato de cálcio (sal de Candlot), cuja cristalização, que já foi
comentada aqui antes, absorve muita água e pode fragmentar a massa de concreto com o
tempo.
Em resumo: em contato com a água do mar, temos as seguintes reações:
O hidróxido de cálcio é eliminado, sendo substituído pelo hidróxido de magnésio e
sulfato de cálcio, com diminuição da resistência mecânica e aumento de volume
ALGUNS TIPOS DE CIMENTO
Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CPV-ARI)
Altas resistências já nos primeiros dias de aplicação. Tem uma moagem mais
fina (superfície específica – Blaine – 500m2 / kg), maior porcentagem de (C3S)
e uma redução do teor de (C2S) e, portanto, uma rápida progressão do
endurecimento. utilizado na fabricação de pré-moldados, construção de
edifícios, pontes, viadutos e pisos industriais
Cimento Pozolânico (CP IV)
As pozolanas têm a propriedade de fixar a cal liberada na hidratação do
cimento Portland. Em ambientes marinhos a cal é dissolvida formando um
concreto poroso. Mais nocivo ainda, é quando a cal entra em contato com os
sulfatos (de cálcio e magnésio), formando-se o sal de Candlot (sulfoaluminato
de cálcio) insolúvel, que tem efeitos expansivos, podendo desagregar a massa.
As pozolanas liberam menos calor de hidratação, pois fazem endurecer os
cimentos lentamente
Cimento de alto-forno (CP III)
A escória de alto-forno, resfriada bruscamente, fica sob forma granulada e
sua mistura bem homogênea com o clínquer e gesso. O cimento de escória
exige uma cura prolongada, a fim de que se dê a fixação da cal liberada na
hidratação do Portland. Após 90 dias, sua resistência supera a resistência do
cimento Portland comum.
Cimento Portland resistente aos sulfatos (R.S.)
Os meios agressivos sulfatados são encontrados nas redes de
esgoto de águas servidas ou industriais e também na água do
mar e subterrâneas.
Cimento Portland de baixo calor de hidratação (B.C.)
O aumento da temperatura no interior de grandes estruturas de
concreto, devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do
cimento, pode levar ao aparecimento de fissuras de origem
térmica
Cimento Portland branco
suas matérias-primas (calcário / argila branca / caulim) possuem baixos teores de
óxidos de ferro (0,2% a 0,8%) e manganês. O cimento comum tem entre 2 e 3,5%.
Estrutural para fins arquitetônicos, já os não estruturais são utilizados nos rejuntes de
cerâmicas e fabricação de ladrilhos hidráulicos
Cimento colorido
Cimento Portland branco com 5 a 10% de pigmento:
Amarela e preta  utilizando pigmentos de ferro ;
Preta e marrom  utilizando óxidos de manganês ;
Verde  utilizando óxidos de cromo ;
Azul  utilizando pigmentos azuis ;
Preta  utilizando pigmentos de carvão
Cimento Portland para poços petrolíferos (CPP) / NBR 9831 / 93
Cimentos expansivos
Cimento de pega regulada
Cimento (NÃO PORTLAND) cirúrgico (cimento de zinco)