Quais são os produtos de hidratação do cimento? São formados a partir de quais reações químicas? Explique como cada produto de hidratação influencia as propriedades do cimento endurecido? (1,5)

Passo 1

O enunciado pede para listar os produtos de hidratação do cimento Portland, mostrar de que reações químicas eles se formam e explicar como cada um afeta as propriedades do cimento endurecido. O conteúdo envolve a química de hidratação dos principais minerais do clínquer: o silicato tricálcico ( C_3S), o silicato dicálcico ( C_2S), o aluminato tricálcico ( C_3A) e o ferroaluminato tetracálcico ( C_4AF).

Passo 2

Os silicatos do clínquer reagem com a água formando gel de silicato de cálcio hidratado (C–S–H) e hidróxido de cálcio (portlandita, CH). Em notação simplificada:
2\,C_3S + 6\,H_2O \rightarrow C_3S_2H_3 + 3\,CH
2\,C_2S + 4\,H_2O \rightarrow C_3S_2H_3 + CH
Aqui C_3S_2H_3 representa o gel C–S–H, responsável pela maior parte da resistência mecânica, e CH é a portlandita, que confere alcalinidade ao meio.

Passo 3

O aluminato tricálcico reage primeiro com o gesso ( CaSO_4\cdot2H_2O) adicionado ao clínquer para controlar a pega, formando etringita:
C_3A + 3\,CaSO_4\cdot2H_2O + 26\,H_2O \rightarrow C_6A\bar S_3H_{32}
Depois de consumado o gesso, a etringita pode converter-se em monosulfo:
C_6A\bar S_3H_{32} + 2\,C_3A + 4\,H_2O \rightarrow 3\,C_4A\bar SH_{12}
onde A\bar S indica grupo sulfato.

Passo 4

O ferroaluminato tetracálcico hidrata-se de forma análoga ao C_3A, porém mais lentamente, gerando sulfoaluminatos férricos e um pouco de C–S–H:
C_4AF + CaSO_4\cdot2H_2O + H_2O \rightarrow C_2(F\!-\!A)\bar SH_{8} + C\!-\!S\!-\!H
Esses minerais têm papel secundário na resistência, mas influenciam cor e durabilidade.

Passo 5

Cada produto impacta as propriedades do cimento endurecido:
\bullet Gel C–S–H ( C_3S_2H_3): sua microestrutura colmata os poros, gera coesão interna e responde pela maior parte da resistência mecânica e impermeabilidade.
\bullet Portlandita (CH): eleva o pH do pore-solution, protegendo armaduras de aço, mas é relativamente cristalina e forma zonas frágeis com maior porosidade, reduzindo a durabilidade se em excesso.
\bullet Etringita ( C_6A\bar S_3H_{32}): na primeira fase controla a pega e evita pega rápida excessiva; em excesso ou formação tardia pode causar expansão e fissuração (reação álcali-sílica ou recaída de sulfato).
\bullet Monosulfo ( C_4A\bar SH_{12} e derivados férricos): contribui para a estabilidade dimensional após a formação da etringita; sua formação equilibrada evita expansão tardia.
\bullet Resíduo não hidratado ( C_2S, C_3S): continua hidratando lentamente, fornecendo ganho de resistência a longo prazo.

Resposta

Produtos de hidratação:
(a) Gel C–S–H ( C_3S_2H_3) — formado pela hidratação de C_3S e C_2S; gera resistência e impermeabilidade.
(b) Portlandita (CH) — formado junto ao C–S–H; aumenta alcalinidade mas pode criar zonas frágeis.
(c) Etringita ( C_6A\bar S_3H_{32}) — formado pela reação de C_3A com gesso; regula a pega e pode causar expansão.
(d) Monosulfo ( C_4A\bar SH_{12} e teor férrico) — resultado da conversão da etringita; estabiliza dimensionalmente o gel aluminato.
(e) Resíduos de C_2S e C_3S não hidratados — continuam hidratando a longo prazo e aumentam a resistência gradual.

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