Apostila da Disciplina MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II - 2008
Autoria: Prof. Dr. Espedito Felipe Teixeira de Carvalho
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO............................................................................................................................. 1
MATERIAIS CERÂMICOS PARA CONSTRUÇÃO .............................................................. 18
MADEIRAS ................................................................................................................................ 37
VIDROS ...................................................................................................................................... 67
FIBROCIMENTO ...................................................................................................................... 78
CIMENTO AMIANTO............................................................................................................... 81
MATERIAIS BETUMINOSOS ................................................................................................. 86
METAIS .................................................................................................................................... 109
PRODUTOS SIDERÚRGICOS ............................................................................................... 115
NBR 7480................................................................................................................................... 118
O PLÁSTICO NA CONSTRUÇÃO......................................................................................... 125
COMPÓSITOS ......................................................................................................................... 141
TINTAS ..................................................................................................................................... 147
A -TINTAS A ÓLEO ................................................................................................................ 152
B – TINTAS PLÁSTICAS EMULSIONÁVEIS: PVA ............................................................ 152
C – TINTAS PARA CAIAÇÃO ............................................................................................... 153
D – TINTAS ESPECIAIS ......................................................................................................... 154
E - VERNIZES, LACAS E ESMALTES ................................................................................. 154
INTRODUÇÃO
1 - A CIÊNCIA E A ENGENHARIA DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL
Definições:
Materiais: Sob o ponto de vista utilitário, materiais são substâncias com propriedades úteis
na construção de máquinas, estruturas, dispositivos e produtos, ou seja, são substâncias com as
quais se fazem “coisas” (Cohen, 1987).
A designação materiais de engenharia é usada, por vezes, em referência específica aos materiais
que se utilizam para o fabrico de produtos técnicos. Contudo, não há uma linha de separação clara
entre as duas designações, visto que ambas são usadas indistintamente.
Ciência e Engenharia dos Materiais (CEM) definida, segundo Cohen (1987), como “a área da
atividade humana associada com a geração e aplicação de conhecimento que relaciona composição,
estrutura e processamento dos materiais às suas propriedades e usos”.
Trata-se do acoplamento, por um lado, da Ciência dos Materiais que engloba disciplinas
científicas tradicionais (Física, Química, Matemática) e, de outro lado, com a Engenharia dos
Materiais que estuda e desenvolve processos e aplicações dos materiais.
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Figura 1 - Ciclo global dos materiais
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Visão histórica dos materiais de construção (Patton, 1988).
Estrutura Atômica e Molecular dos Materiais:
A estrutura de um material pode ser dividida em quatro níveis:
estrutura atômica;
arranjo atômico;
microestrutura;
macroestrutura.
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Ligações Atômicas
Ligações primárias (fortes):
• Ligação iônica;
• Ligação covalente;
• Ligação metálica.
Ligações secundárias – forças de van der Waals:
• Moléculas polares;
• Dipolos induzidos;
• Pontes de hidrogênio.
Ligação iônica – ex. do NaCl: a) ionização dos elementos e b) atração e ligação iônica
(SHACKELFORD, 1996).
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Exemplos de ligação covalente: a) molécula do oxigênio (O2) e b) molécula do metano (CH4).
Modelo explicativo da ligação metálica, em que se têm os elétrons de valência deixando os seus
átomos originais para formarem uma “nuvem” eletrônica, que mantém presos (ligados) os
íons positivos (oriundos da saída dos elétrons) (ASKELAND, 1998).
Ligações secundárias – forças de van der Waals:
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Exemplo de molécula polar, o HF (a), em que se tem ligação covalente intramolecular e forças
de van der Waals intermoleculares – dadas pela atração entre os dipolos (b) e (c).
(adaptada de VAN VLACK, 1970).
Ligações secundárias – forças de van der Waals:
Ligações secundárias – forças de van der Waals:
Esquema ilustrativo da atração das moléculas de H2 O, na formação da água, por pontes de
hidrogênio. Percebe- se a atração entre os núcleos “expostos” de hidrogênio de uma molécula
pelos elétrons não compartilhados do oxigênio das moléculas adjacentes.
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Espaço interatômico
Energia de ligação
Faixas de energia em função do tipo de ligação atômica.
Ligações atômicas características dos principais materiais
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Arranjos atômicos – estrutura dos materiais
Os arranjos atômicos, que propiciam a formação dos materiais, podem ser de três tipos
básicos, gerando, então, três classes estruturais principais:
• estruturas moleculares;
• estruturas cristalinas;
• estruturas amorfas.
Estrutura molecular:
• A estrutura molecular pode ser genericamente caracterizada por um agrupamento de
átomos;
• Existem grupos limitados de átomos fortemente ligados entre si, formando moléculas, e essas
moléculas se ligam entre si por meio de ligações secundárias.
Exemplos de materiais típicos com estrutura molecular:
• Gases: O2 , N2 , CO2 ;
• Água: H2O;
• Ácido nítrico: (HNO3 );
• Polímeros (em geral);
• Materiais betuminosos;
• Enorme gama de outros gases e líquidos.
Em geral, as ligações fortes que caracterizam as estruturas moleculares são as ligações
covalentes, mas ligações iônicas podem existir.
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Ilustração esquemática de um reticulado cristalino com o destaque para a célula unitária
(região em azul) (ASKELAND, 1998).
• Tal nível de organização permitiu uma classificação da estrutura cristalina em sete sistemas
cristalinos principais, conforme a geometria do cristal:
Cúbico, tetragonal, ortorrômbico, romboédrico, hexagonal, monoclínico e triclínico.
Estrutura cristalina
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Descrição das direções no cristal:
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Formas alotrópicas do ferro:
Células unitárias cúbica de corpo centrado – ccc (a) e cúbica de faces centradas – cfc (b),
representando duas diferentes formas alotrópicas do ferro. As esferas e suas frações
designam, respectivamente, os átomos de ferro e suas partes contidas na célula unitária.
Alguns exemplos:
Materiais típicos de estrutura cristalina:
• O ferro e os aços de construção: são exemplos clássicos de materiais cristalinos,
que se alternam entre as formas alotrópicas estruturais cúbicas de corpo centrado
(ccc) – em temperatura ambiente – e de face centrada (cfc);
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• A areia natural: constituída essencialmente de sílica em sua forma cristalina, que
é o quartzo de estrutura trigonal (romboédrica), a areia constitui um exemplo de
material natural cristalino;
• Os compostos principais do cimento Portland, assim como seus derivados
hidratados: em geral, são fases cristalinas - silicatos de cálcio anidros C3S e C2S; as
fases aluminato e ferroaluminato C3A e C4AF; compostos hidratados da pasta de
cimento - o hidróxido de cálcio, a etringita, o monossulfato, e alguns tipos de
C – S – H.
Diferentes arranjos atômicos de materiais:
Diferentes arranjos atômicos de materiais. a) gás inerte, sem nenhum ordenamento regular de
átomos (estrutura amorfa); b) e c) vapor de água e estrutura do vidro, com ordem em
pequenas distâncias (estruturas amorfas); e d) metal, com um ordenamento regular de átomos
que se estende por todo o material (estrutura cristalina) (ASKELAND, 1998).
Fases dos materiais
•Fase : trata-se de uma ou mais partes do material que resguarda homogeneidade do ponto de
vista estrutural, ou seja, que mantém um arranjo atômico próprio;
•Material unifásico e homogêneo: material que possui como um todo um mesmo arranjo
atômico;
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•Material polifásico: caso coexistam em um mesmo material partes com identidades
estruturais próprias, o material será bifásico, trifásico ou, de modo genérico, polifásico (ou
multifásico), em função do número de partes estruturalmente homogêneas (fases) existentes
nesse material.
Fases impuras – soluções sólidas ou estruturas de cristais mistos
Solução sólida substitucional característica do latão, em que se têm os átomos de zinco (soluto)
substituindo, de forma aleatória, os átomos de cobre do solvente (modelo de descrição planar,
sendo os átomos de zinco os círculos escuros e os átomos de cobre os círculos claros) (VAN
VLACK, 1970).
Solução sólida intersticial:
• o aço de construção: correspondente ao ferro em sua forma alotrópica de ferro
(chamada de austenita).
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Solução de carbono na austenita cfc. O maior interstício no ferro tem quase o tamanho de
um átomo de carbono, favorecendo o estabelecimento de uma solução sólida intersticial (VAN
VLACK, 1984).
2 - CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO PELOS TRÊS GRUPOS
FUNDAMENTAIS:
Materiais cerâmicos
Materiais metálicos
Rochas: Rocha ornamental
Agregados para concreto:
Areia e Brita.
Minerais argilosos:
Tijolo e Telha;
Placa de revestimento;
Louça sanitária
Compostos (compósitos):
Argamassa e Concreto
Vidro
Extraídos de minérios naturais
(óxidos ou sulfetos de metais):
- Ferro (Hematita)
- Alumínio (Bauxita),
- etc
Vantagens:
- Relativamente baratos quando
comparados com os metais ou
com materiais orgânicos;
- Duráveis;
- Resistentes
- Rígidos
Desvantagens:
- Frágeis e
- Elevado peso
Utilizados para resistir a esforços
de tração;
Susceptíveis à corrosão.
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Materiais orgânicos
- Mais deformáveis e têm, em
geral, menor resistência;
São quimicamente baseados no
- São muito dúcteis (borrachas)
Carbono:
- Sofrem muito o efeito de
- Madeira, betuminosos, papel,
altas temperaturas;
borrachas, plásticos, tintas e
- São muito leves;
vernizes.
-Tem baixa condutibilidade
térmica.
Materiais metálicos: Os metais são compostos da combinação de elementos metálicos que
possuem grande quantidade de elétrons livres, não ligados a qualquer átomo em particular,
constituindo-se na denominada ligação metálica, que se configura numa “nuvem” eletrônica com o
compartilhamento dos elétrons entre átomos vizinhos. As propriedades dos metais derivam dessa
sua constituição: bons condutores de eletricidade e de calor, muito resistentes e deformáveis. A
título de exemplo, citam-se o ferro, o aço, o alumínio, o cobre, etc.
O estudo da estrutura dos metais se baseia no diagrama de fases, no contorno de grãos e nas
curvas de resfriamento.
SOLIDIFICAÇÃO DOS METAIS
Tempo
CURVAS DE RESFRIAMENTO
Representação esquemática para uma liga ferro-carbono
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Materiais metálicos ferrosos: materiais metálicos que contem uma porcentagem elevada de ferro,
tais como os aços e os ferros fundidos.
Materiais metálicos não-ferrosos: materiais metálicos que não contém ferro ou em que o ferro
surge apenas em pequena quantidade. O alumínio, o cobre, o zinco, o titânio e o níquel, bem como
as respectivas ligas, são exemplos de materiais não ferrosos.
Materiais cerâmicos: Os materiais cerâmicos podem ser definidos como sendo materiais formados
por compostos de elementos metálicos (Al, Na, K, Mg, Ca, Si, etc.) e um dos cinco seguintes
elementos não-metálicos: O, S, N, C e P. Esses elementos são unidos por ligações fortes iônicas
e/ou covalentes, com elétrons ligados em posições definidas e fixas, o que lhes confere propriedades
características como resistência mecânica, até maior que a dos metais, visto que os átomos não
podem se deslocar de suas posições originais.
Por isso, apresenta baixa deformação na ruptura, o que lhes confere fragilidade, propriedade
oposta à tenacidade dos metais. Outras propriedades derivadas de suas ligações químicas fortes são
estabilidade a altas temperaturas, resistência ao ataque químico e isolamento elétrico.
Os materiais feitos de argila, o vidro e o óxido de alumínio compactado e densificado a partir de
pós, constituem exemplos de materiais cerâmicos.
Exemplo típico de composto cerâmico:
MgO:
• com relação 1:1 entre átomos metálicos (Mg) e não-metálicos (O);
• é amplamente presente como constituinte de materiais refratários, pois pode suportar altas
temperaturas sem se dissociar ou fundir.
• Outros exemplos:
• SiO2 (sílica);
• Al2 O3 (alumina);
• Argilas: também são materiais cerâmicos comuns, só que bem mais complexos do que o
MgO;
Uma das argilas mais simples é a caulinita, ou Al4Si4O10(OH)8, que forma sua estrutura
cristalina com quatro diferentes unidades: Al, Si, O e o radical (OH).
• Mecanismos de escorregamento
Comparação dos mecanismos de escorregamento entre metais monoatômicos e
materiais cerâmicos biatômicos:
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Materiais poliméricos: Os polímeros se constituem em moléculas de cadeia longa com grupos
repetitivos que apresentam ligações covalentes, geralmente muito fortes. Os principais elementos
desta cadeia são C, H, O, N, F e outros elementos não metálicos. As cadeias se unem entre si por
ligações secundárias (forças de van der Waals) relativamente fracas, resultando em deslizamento
entre si quando são aplicadas forças externas, conferindo-lhes resistências mecânicas baixas.
Os polímeros apresentam como vantagens baixo custo, baixa densidade, facilidade de
conformação em formas complexas. Em contrapartida, a sua resistência mecânica é relativamente
baixa, são de difícil reparação e, em geral, possuem baixa resistência aos raios UV. A maioria dos
materiais poliméricos tem uma condutividade elétrica baixa.
O polietileno e o cloreto de polivinila (PVC) são exemplos de materiais poliméricos.
Materiais eletrônicos: materiais usados em eletrônica, e especialmente em micro eletrônica.
Citam-se como exemplo o silício e o arsenieto de gálio.
Materiais compósitos: também denominados de materiais conjugados ou compostos, são a união
de dois ou mais materiais com o objetivo de obterem-se propriedades especiais não apresentadas
isoladamente pelos seus componentes por meio da utilização de métodos convencionais.
• Existem compósitos naturais tradicionais, como a madeira em que a matriz e o reforço são
poliméricos, assim como a madeira compensada. No concreto estrutural, tanto a matriz à base de
pasta de cimento como os agregados (partículas granulares) são materiais cerâmicos, podendo ainda
ser utilizadas barras ou fibras de aço para aumentar a resistência à tração.
Tem-se ainda como compósitos:
• Materiais compósitos de aglomerantes minerais: solo-cimento, pastas, argamassas,
fibrocimento, concreto, produtos de concreto, materiais à base de cal e gesso.
•
Materiais compósitos poliméricos: materiais para impermeabilização e isolamento,
concreto asfáltico, materiais aglutinados por polímeros.
Materiais Semicondutores: Os semicondutores são materiais de composição como o silício e o
germânio, além do gálio, arsênio, cádmio e telúrio, que formam ligações covalentes semelhantes às
dos materiais cerâmicos, podendo ser considerados como uma subclasse de cerâmica, porque suas
propriedades mecânicas são muito próximas.
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Possuem características diferentes das cerâmicas quanto à tecnologia empregada e ao nível
de miniaturização e de higiene e limpeza para a sua produção. Além das características elétricas e
isolantes, são muito sensíveis a impurezas, que são rigidamente controladas para que não seja
ultrapassada a proporção de poucos átomos estranhos por um bilhão de átomos do material
(Schaffer et al., 2000).
Os elementos semicondutores podem ser tratados quimicamente para transmitir e controlar
uma corrente elétrica. Seu emprego é importante na fabricação de componentes eletrônicos tais
como diodos, transístores e outros de diversos graus de complexidade tecnológica,
microprocessadores, e nanocircuitos usados em nanotecnologia. Portanto atualmente o elemento
semicondutor é primordial na indústria eletrônica e confecção de seus componentes.
Biomateriais: Os biomateriais são empregados em implantes no corpo humano para substituição de
partes danificadas, principalmente ossos. Não podem produzir substâncias tóxicas e devem ser
compatíveis com os tecidos do corpo, ou seja, não causar rejeição.
Os materiais empregados são metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores
que servem para fabricar próteses, que são dispositivos implantados no corpo para suprir a falta de
um órgão ausente ou para restaurar uma função comprometida, como articulações de bacias
fraturadas (Callister Jr, 2002).
Materiais não convencionais: por questões de sustentabilidade do planeta, alguns setores da
construção têm desenvolvido projetos e utilizado materiais ecologicamente mais corretos, além de
utilizar maior quantidade de resíduos e de materiais e produtos reciclados.
Alguns materiais ou técnicas utilizadas pelo homem há milênios foram reintroduzidas na
execução de construções para economizar recursos e contribuir para a sustentabilidade dos
ecossistemas. Técnica milenar reintroduzida em algumas obras atuais é a terra crua, seja sob a
técnica de taipa de pilão, taipa de mão ou pau-a-pique, ou ainda pela utilização de tijolos de barro
crus (adobe). Terra crua, bambu, fibras vegetais, materiais reciclados, resíduos industriais e
agrícolas.
Materiais Avançados: Geralmente se utiliza o nome de materiais avançados àqueles que possuem
aplicações em alta tecnologia (high-tech), isto é, dispositivos ou produtos que operam ou funcionam
utilizando princípios relativamente sofisticados, como equipamentos eletrônicos, sistemas de fibra
ótica, espaçonaves, aeronaves, foguetes, etc.
Esses materiais muitas vezes são tipicamente tradicionais cujas propriedades foram
aprimoradas ou, ainda, materiais novos de alto desempenho. Podem ser de várias classes, como
metais, cerâmicos ou polímeros ou composições de dois ou mais tipos e, geralmente, são de alto
custo unitário (Callister Jr., 2002).
Exemplo: revestimento de ônibus espacial.
Materiais de construção no futuro: materiais nanoestruturados.
MATERIAIS CERÂMICOS PARA CONSTRUÇÃO
1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE CERÂMICAS
A cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, obtidos geralmente após
tratamento térmico em temperaturas elevadas.
Os materiais cerâmicos são fabricados a partir de matérias-primas classificadas em naturais e
sintéticas. As naturais mais utilizadas industrialmente são: argila, caulim, quartzo, feldspato, filito,
talco, calcita, dolomita, magnesita, cromita, bauxita, grafita e zirconita. As sintéticas incluem, entre
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outras, alumina (óxido de alumínio) sob diferentes formas (calcinada, eletrofundida e tabular);
carbeto de silício e produtos químicos inorgânicos os mais diversos.
Dependendo do produto a ser obtido e das propriedades desejadas, as matérias-primas são
selecionadas e submetidas a uma série de operações, sendo que, pelo menos em uma delas, ocorre
tratamento térmico em temperaturas elevadas. Nesta operação, uma série de alterações podem
ocorrer nas características das matérias-primas, principalmente nas naturais, como: perda de massa,
composição química, estrutura cristalina com surgimento de novas fases cristalinas ou formação de
fase vítrea. Portanto, em função do tratamento térmico e das características das diferentes matériasprimas são obtidos produtos para as mais diversas aplicações.
As principais etapas do processamento dos materiais cerâmicos incluem de uma forma geral a
preparação das matérias-primas e da massa, a conformação, o processamento térmico e o
acabamento.
O setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que induz a dividi-lo em subsetores ou segmentos em
função de diversos fatores, como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização. Dessa forma,
a seguinte classificação, em geral, é adotada:
CERÂMICA VERMELHA - compreende aqueles materiais com coloração avermelhada empregados
na construção civil (tijolos, blocos, telhas e tubos cerâmicos / manilhas) e também argila expandida
(agregado leve), utensílios domésticos e adorno. As lajotas muitas vezes são enquadradas neste
grupo e outras, em Cerâmicas ou Materiais de Revestimento.
CERÂMICA OU MATERIAIS DE REVESTIMENTO - compreende aqueles materiais usados na
construção civil para revestimento de paredes, pisos e bancadas, tais como azulejos, placas ou
ladrilhos para piso e pastilhas.
CERÂMICA BRANCA - este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais constituídos
por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e que eram assim
agrupados pela cor branca de massa, necessária por razões estéticas e/ou técnicas. Com o advento
dos vidrados opacificados, muitos dos produtos enquadrados nesse grupo passaram a ser fabricados,
sem prejuízo das características para uma das aplicações, com matérias-primas com certo grau de
impurezas, responsáveis pela coloração. Muitas vezes prefere-se subdividir este grupo em função da
utilização dos produtos em:
Louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos para linhas de transmissão e de distribuição,
utensílios domésticos, cerâmica técnica para fins diversos, tais como: químico, elétrico, térmico e
mecânico.
MATERIAIS REFRATÁRIOS - este grupo compreende uma gama grande de produtos, que têm como
finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação dos
equipamentos industriais, que em geral envolvendo esforços mecânicos, ataques químicos,
variações bruscas de temperatura e outras solicitações. Para suportar estas solicitações e em função
da natureza das mesmas, foram desenvolvidos inúmeros tipos de produtos, a partir de diferentes
matérias-primas ou mistura destas. Dessa forma podemos classificar os produtos refratários, quanto
à matéria-prima ou componente químico principal em: sílica, sílico-aluminoso, aluminoso, mulita,
magnesiano-cromítico, cromítico-magnesiano, carbeto de silício, grafita, carbono, zircônia,
zirconita, espinélio e outros.
ISOLANTES TÉRMICOS - os produtos deste segmento podem ser classificados em:
a) refratários isolantes que se enquadram no segmento de refratários,
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b) isolantes térmicos não refratários, compreendendo produtos, tais como vermiculita expandida,
sílica diatomácea, diatomito, silicato de cálcio, lã de vidro, lã de escória e lã cerâmica, que são
obtidos por processos distintos ao do item a) e que podem ser utilizados, dependendo do tipo de
produto até 1100oC;
c) fibras ou lãs cerâmicas que apresentam características físicas semelhantes às citadas no item b),
porém apresentam composições tais como sílica, sílica-alumina, alumina e zircônia, que
dependendo do tipo, podem chegar a temperaturas de utilização de 2000oC ou mais.
FRITAS E CORANTES - Estes dois tipos de produtos são importantes matérias-primas para diversos
segmentos cerâmicos cujos produtos requerem determinados acabamentos.
Frita (ou vidrado fritado) é um vidro moído, fabricado por indústrias especializadas a partir da fusão
da mistura de diferentes matérias-primas. Este pó é aplicado na superfície do corpo cerâmico, que
após a queima, adquire aspecto vítreo. Este acabamento tem por finalidade aprimorar a estética
(embelezamento), tornar a peça impermeável, aumentar a resistência mecânica e melhorar ou
proporcionar outras características.
Corantes constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos obtidos a partir da
mistura de óxidos ou de seus compostos. Os pigmentos são fabricados por empresas especializadas,
inclusive por muitas das que produzem fritas, cuja obtenção envolve a mistura das matérias-primas,
calcinação e moagem.
Os corantes são adicionados aos vidrados (cru, frita ou híbrido) ou aos corpos cerâmicos para
conferir-lhes colorações das mais diversas tonalidades e efeitos especiais.
ABRASIVOS - Parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e processos
semelhantes ao da cerâmica, constituem-se num segmento cerâmico. Entre os produtos mais
conhecidos podemos citar o óxido de alumínio eletrofundido e o carbeto de silício.
VIDRO, CIMENTO E CAL - São três importantes segmentos cerâmicos e que, por suas
particularidades, são muitas vezes considerados à parte da cerâmica.
CERÂMICA DE ALTA TECNOLOGIA / CERÂMICA AVANÇADA - O aprofundamento dos
conhecimentos da ciência dos materiais proporcionaram ao homem o desenvolvimento de novas
tecnologias e aprimoramento das existentes nas mais diferentes áreas, como aeroespacial,
eletrônica, nuclear e muitas outras e que passaram a surgir materiais com qualidade
excepcionalmente elevada. Tais materiais passaram a ser desenvolvidos a partir de matérias-primas
sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados.
Estes produtos, que podem apresentar os mais diferentes formatos, são fabricados pelo chamado
segmento cerâmico de alta tecnologia ou cerâmica avançada. Eles são classificados de acordo com
suas funções em: eletroeletrônicas, magnética, ópticas, químicas, térmicas, mecânicas, biológicas e
nucleares. Os produtos deste segmento são de uso intenso e a cada dia tende a se ampliar. Como
alguns exemplos, podemos citar: naves espaciais, satélites, usina nuclear, implantes em seres
humanos, aparelhos de som e de vídeo, suporte de catalisadores para automóveis, sensores
(umidade, gases e outros), ferramentas de corte, brinquedos, acendedor de fogões, etc.
Dividindo-se os materiais de construção em três grupos fundamentais, quais sejam,
cerâmicos, metais e materiais orgânicos, podem ser tomados como exemplos dos cerâmicos:
tijolos, telhas, azulejos, aparelhos sanitários, refratários, vidros, argamassas, concretos, solo
cimento, etc.
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Por serem extraídos da terra e usados quase diretamente, isto é, com posteriores
processamentos industriais pouco elaborados, são relativamente baratos, se comparados com os
metais e os materiais orgânicos. Por isso são usados em construções desde os tempos imemoriais e
suas qualidades garantem seu emprego no futuro: são duráveis, resistentes e rígidos. Suas
principais desvantagens são a fragilidade e o peso próprio considerável.
Definição: chama-se cerâmica à pedra artificial obtida pela moldagem, secagem e cozedura
de argilas ou de misturas contendo argilas.
Nos materiais cerâmicos, a argila fica aglutinada por uma pequena quantidade de vidro que
surge pela ação do calor de cocção sobre seus próprios constituintes. Usam-se também
desengordurantes, ou seja, materiais granulares inertes como a areia silicosa, que diminuem a
plasticidade.
2 – ARGILAS
2.1 – Constituição:
As argilas são constituídas de minerais compostos principalmente de silicatos de alumínio
hidratados, que possuem a propriedade de formar com a água uma pasta plástica suscetível de
conservar a forma moldada, secar e endurecer sob a ação do calor.
As argilas têm sua origem mais comum na desintegração dos feldspatos - minerais existentes
nos granitos e pórfiros - mas, a argila pode formar-se também a partir dos gnaisses e micaxistos.
Por misturas durante sua formação (transporte e sedimentação) e alterações de temperatura e
pressão durante sua consolidação, resulta uma grande variedade de argilas com toda uma gama de
coloração, plasticidade, composição química, etc.
Os materiais argilosos são unidades estruturais simples e se diferenciam uns dos outros pela
diferente relação entre sílica e alumina, pela quantidade de água de sua constituição e pela sua
estrutura.
São muitos os materiais argilosos, mas somente três têm importância para a fabricação de
produtos cerâmicos: a caulinita, a montmorilonita e a ilita, esta micácea, porém, todas com
estrutura laminar ou foliácea. Em geral não se encontram argilas puras, com apenas um tipo de
material argiloso, mas, misturadas, ainda que predomine um mineral determinado.
De acordo com a ABNT, as argilas são compostas de partículas coloidais de diâmetro
inferior a 0,005mm (5µm), com alta plasticidade quando úmidas e que, quando secas, formam
torrões dificilmente desagregáveis pela pressão dos dedos (TB-3 da ABNT).
A análise química das argilas revela a existência de:
Sílica (SiO2)......................................................40 a 80%
Alumina (Al2O3).............................................10 a 40%
Óxido Férrico (Fe2O3)..................................... < 7% (coloração das argilas)
Cal (CaO).........................................................< 10%
Magnésia (MgO)...............................................< 1%
Álcalis (Na2O e K2O) .....................................aprox. 10%
Anidro carbônico (CO2) ................................. Anidro sulfúrico (SO3).................................... 2.2 – Classificação das argilas:
De acordo com sua estrutura, as argilas podem ser:
a) Estrutura laminar ou foliácea - caulinitas; montmorilonitas e ilitas;
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b) Estrutura fibrosa
Obs.: somente as de estrutura laminar são usadas na indústria cerâmica. As caulinitas são
mais puras e usadas na fabricação de refratários, porcelanas, cerâmicas sanitárias.
- As montmorilonitas são pouco usadas por serem muito absorventes e de grande poder de
inchamento; são misturadas com as caulinitas para corrigir a plasticidade.
- As micáceas mais abundantes e mais empregadas na fabricação de tijolos.
De acordo com seu emprego, podem ser classificadas em:
a) infusívies – praticamente constituídas de caulim puro. Cor branca translúcida.
Infusíveis mesmo em temperaturas elevadas; boas para porcelanas.
b) refratárias – também muito puras, não se deformam à temperatura de 15000C. Têm,
em geral, baixo coeficiente de condutibilidade térmica. São largamente
usadas para revestimento de fornos.
c) fusíveis – são as mais importantes. Deformam-se e vitrificam-se em temperaturas
inferiores a 12000C.
d) figulinas - cor cinza azulado- ótimas para tijolos e telhas
e) grés – cor cinza esverdeada (contendo mica
material sanitário ordinário)
f) margas – argilas calcárias usadas na produção de cimento.
g) barro – argila ferruginosa amarelo-avermelhada (
tijolos e telhas)
Quanto à plasticidade, as argilas podem ser:
Gordas – ricas em material argiloso e pobres em desengordurantes. Grande plasticidade
untuosas ao tato. Devido à alumina deformam-se mais no cozimento.
Magras - pobres em material argiloso e ricas em desengordurantes (baixa plasticidade).
Devido à sílica, são mais porosas e frágeis.
2.3 – Propriedades das Argilas
2.3.1 - Plasticidade
2.3.2 - Resistência da Argila Seca
2.3.3 - Ações Térmicas: Perda de peso
Variações dimensionais (retração)
Absorção e liberação de calor
Porosidade
2.3.4 - Impurezas: purificação da argila
2.3.1 - Plasticidade:
A plasticidade é devida à água retida entre as partículas lamelares dos argilominerais +
forças de atração entre as partículas (Van der Walls e eletrostáticas).
A plasticidade nas argilas varia com a quantidade de água. A argila seca tem plasticidade
nula: molhando-a, ela vai ganhando plasticidade até um máximo – com mais água, as lâminas se
separam, a argila perde plasticidade e se torna um líquido viscoso.
As argilas puras dão em geral pastas plásticas. As de qualidade inferior devem ter adições
que melhorem a sua plasticidade. Como por exemplo: carbonato e hidróxido de sódio, silicatos,
oxalatos e tartaratos sódicos, tanino, húmus, etc.
Pode-se diminuir a plasticidade pela adição de desengordurantes. Inclusões de ar também
diminuem a plasticidade.
Do ponto de vista da consistência, a TB-3, já citada, divide as argilas em: muito moles,
moles, médias, rijas e duras.
23
Quantitativamente, cada tipo pode ser identificado por um índice de consistência, definido como a
relação da diferença entre o limite de liquidez e a umidade natural, para o índice de plasticidade, ou
seja,
LL − h%
Obs : IP = LL − LP
IC =
IP
Define-se assim:
Argilas
Valores de IC
Identificação experimental
quando escorre com facilidade entre os dedos ao ser
muito moles
IC = 0
apertada na mão
moles
0 < IC < 0,5
a que é facilmente moldada pelos dedos
médias
0,5 < IC < 0,75
requer esforço médio para moldagem pelos dedos
rijas
0,75 < IC < 1,00
quando requer grande esforço para ser moldada
a que não pode ser moldada pelos dedos, e ao ser
duras
IC > 1,00
submetida a grande esforço, se desagrega ou perde
sua estrutura original
Obs.: o índice de plasticidade (IP) é uma característica intrínseca de cada material, enquanto que o
índice de consistência (IC) varia em função da umidade que o material apresenta durante o ensaio
ou operação.
2.3.2 - Resistência da Argila Seca:
As características principais da argila são: a plasticidade quando úmida e a resistência
quando seca. A composição granulométrica da argila tem íntima relação com sua resistência no
estado seco ao ar.
A composição mais adequada é a que tem substâncias argilosas ao redor de 60%, estando o
restante do material dividido entre silte, areia fina e média. A argila é essencial à mistura porque
suas partículas coloidais aglutinam eficientemente o restante do material.
Quando a sua granulação original não é recomendável, as argilas devem ser dosadas a fim de
apresentar:
- plasticidade máxima quando úmidas
- resistência à tração máxima quando secas
- retração mínima durante a secagem (deformação da peça).
Porém, todos os fatores que aumentam a plasticidade, o que é bom, também aumentam a retração, o
que é ruim.
2.3.3 - Ações Térmicas:
Perda de Peso
A água é um elemento integrante das argilas sob três formas:
- água de constituição ou reticular: aquela que faz parte da estrutura da molécula (rede cristalina do
material)
- água de absorção ou plasticidade: aquela que adere à superfície das partículas coloidais.
- água de capilaridade : também chamada água livre ou de poros (que preenche os poros e vazios).
Obs.: algumas argilas têm água zeolítica, com suas moléculas intercaladas nos vazios da rede
cristalina do material.
A água de capilaridade é fácil de eliminar, desde a temperatura ambiente até 1100C.
A água zeolítica é eliminada na faixa de 300 a 4000C. Não ultrapassando essa temperatura, os
minerais podem se hidratar quantas vezes se queira. O fenômeno é reversível porque a argila
mantém a sua estrutura.
24
A água de constituição é constante para cada tipo de argila; elimina-se a uma temperatura
fixa para cada mineral, mas sempre maior que 400oC.
O processo de desidratação térmica pode ser levado a um gráfico: em abcissas, as
temperaturas; em ordenadas, as perdas de peso.
Ações Térmicas: Variações Dimensionais
O comportamento das argilas, em termos de sua contração e dilatação sob a ação da
temperatura, pode ser levado a um gráfico e é característico para cada grupo de argilas.
Ações Térmicas: Absorção e Liberação de Calor
Durante o aquecimento de uma argila, dão-se transformações ora exotérmicas, ora
endotérmicas.
25
A amplitude dos picos de absorção ou liberação de calor registrados durante uma análise
térmico-diferencial, bem como a determinação das temperaturas em que eles ocorrem, servem para
a identificação de uma argila.
Outros ensaios de caracterização da argila:
fluorescência de raios-x; difração de raios-x; microscopia ótica e eletrônica, espectroscopia no
infravermelho, análise química e distribuição granulométrica.
A plasticidade é devida à água retida entre as partículas lamelares dos argilominerais + forças de
atração entre as partículas (Van der Walls e eletrostáticas)
Ações Térmicas: Porosidade
Porosidade (absoluta) é a relação entre o volume de poros e o volume total aparente do
material. As argilas de grão grosso dão menor número de poros que as de grãos finos, sendo que as
dimensões dos poros são maiores nas primeiras, o que dá permeabilidade maior. Com as argilas de
grãos de vários tamanhos, reduzem-se a porosidade e a permeabilidade. A pressão maior diminui a
porosidade por incrementar a acomodação das partículas.
Pode-se aumentar a porosidade por vários modos:
a) pela adição de materiais que desaparecem com a queima como carvão em pó
b) pela adição de materiais porosos como a vermiculita (mica expandida)
c) pela criação de fase gasosa que seja estável durante a secagem e queima. ex.: reação
entre o alumínio ou zinco, ambos em pó, com hidróxidos alcalinos; decomposição de
CaCO3 finamente moído, por ácido; hidrólise de CaC2.
A porosidade influi nas propriedades (principalmente físicas) da argila.
- a densidade aparente diminui com o aumento da porosidade;
- a condutibilidade térmica e elétrica diminuem com a porosidade;
a porosidade favorece a corrosão. As argilas são resistentes quando os poros
26
são muito pequenos .
A resistência à abrasão e à erosão diminuem com a porosidade, acontecendo o contrário
com a resistência mecânica. São mais refratárias as argilas mais porosas.
2.3.4 - Impurezas:
Algumas impurezas aumentam a resistência, aumentam a plasticidade e a refratariedade. Às
vezes ocasionam defeitos sobre a argila crua ou sobre o produto cozido.
Argila para porcelana fina e branca não pode conter óxido férrico. Para refratário, não pode
conter fundentes.
O efeito, no entanto, depende da natureza, porcentagem, tamanho e forma dos grãos, da
temperatura da queima, duração da secagem e atmosfera do forno.
A utilização da peneira 200 é uma das formas mais fáceis para a determinação de impurezas
sólidas grosseiras.
-
Purificação da Argila:
A purificação tem por objetivo eliminar, no todo ou em parte, as impurezas, ou anular seus
efeitos. A purificação pode ser feita por :
1 – Processos mecânicos (lavagem, peneiramento ou trituração)
2 – Processos químicos (não eliminam, mas anulam os efeitos prejudiciais)
3 – Processos físico-químicos (um exemplo é a flotação. Em cerâmica fina, a
separação dos óxidos se faz por meio de filtros eletromagnéticos)
Ensaios de caracterização da matéria-prima realizados em corpos-de-prova:
1) Umidade de conformação da argila situa-se entre LP e LL
é obtida experimentalmente
2) Contração linear
variação volumétrica decorrente da secagem e queima da argila
3) Massa específica
argila não cozida
após a secagem
após a queima
4) Porosidade
5) Absorção de água após a queima
6) Tensão de ruptura à flexão
3 - FABRICAÇÃO DE PRODUTOS CERÂMICOS
A fabricação de produtos cerâmicos compreende as fases de:
- exploração das jazidas
- tratamento da matéria prima
- moldagem
- secagem
- queima
Exploração das jazidas :
Inicialmente se faz necessário um estudo completo das características do material que se vai
explorar e do volume (cubagem) do que se poderá dispor. No estudo qualitativo verifica-se a
composição (teor em material argiloso, pureza e características físicas), faz-se uma apreciação do
material até seu comportamento na secagem e cozimento. Desse estudo inicial, conclui-se:
- Quais produtos que se poderão obter com a matéria prima
- quais as eventuais correções que deverão ser feitas
- qual o equipamento a ser empregado.
Aspectos gerais como conformação, localização, acesso, facilidade de transporte, existência de
água, etc. são também importantes para a valorização da jazida. No plano de lavras, levantam-se os
27
meios auxiliares de que se poderá dispor para extração das argilas e o equipamento a ser
empregado, desde pás e carrinhos manuais até tratores e escavadoras de grande produção. Na
extração de uma jazida deve-se cuidar fundamentalmente do escoamento das águas e da deposição
dos escombros, com impacto ambiental aceitável.
Tratamento da matéria prima
O tratamento compreende:
- depuração (eliminação das impurezas)
- divisão (trituração de torrões e moagem prévia para os desengordurantes)
- homogeneização (mistura íntima com água)
- obtenção da umidade ótima da matéria prima (plasticidade, com um mínimo
de umidade; envolve custo)
Estas operações, de uma maneira geral, antecedem a fabricação propriamente dita dos produtos
cerâmicos. Podem ser usados processos naturais de tratamento e processos mecânicos. No primeiro
caso, usam-se: mistura (dosagem), meteorização, amadurecimento apodrecimento e, por vezes,
levigação (peças especiais). Os processos mecânicos são usados em fábricas de maior porte, com
maior produção e economia de espaço (imobilização de grandes capitais).
As operações descritas anteriormente podem ser realizadas por via mecânica, fazendo-se
passar a pasta por um trem de preparação que compreende normalmente:
- trituradores ( moinhos de rolos e martelos)
- peneiradores com lavagens
- misturadores (pás helicoidais em dupla fila)
- amassadores (amassamento e mistura podem ser simultâneos)
- laminadores (dão maior homogeneidade à massa)
Moldagem
Esta operação está estritamente relacionada com o teor de água da pasta de
argila. O aumento de água traz economia de energia na moldagem (aumenta a plasticidade) em
contrapartida, será inevitável a contração na secagem e deformações no cozimento, bem como o
aumento no consumo de combustível. O adiantamento da técnica exige pastas cada vez mais secas,
sem prejuízo da plasticidade.
Do ponto de vista da plasticidade e do teor de água, podem as pastas serem classificadas em:
- pastas brandas – com 25% de umidade
- pastas duras - com 15% de umidade
- pastas secas – com 5 a 6% de umidade.
Métodos de moldagem:
a) Método de moldagem a seco ou semi-seco (4 a 10%) → prensagem
(ladrilhos, azulejos e tijolos e telhas de qualidade superior)
b) Moldagem com pasta plástica consistente (15 a 25% )→ extrusão
(marombas com câmaras a vácuo para retirar o ar da massa) tijolos, telhas, tubos cerâmicos,
refratários, etc
c) Moldagem em pasta plástica mole (25 a 40%)→ artesanal
(vasos, pratos, etc e produção rudimentar de tijolos)
d) Moldagem com pasta fluida (30 a 50% de água)→ barbotina
(peças de formato complexo como aparelhos sanitários, porcelanas, etc)
Conformação da argila por extrusão
28
Secagem
Grande parte da umidade é retirada na secagem, o restante durante o processo de cozimento.
A perda de água é acompanhada da contração do produto e será tanto maior quanto for o grau de
umidade da pasta. A velocidade de secagem deve ser controlada para evitar retração excessiva
desuniforme, o que geraria fendas e deformações nos produtos. A contração linear da argila comum
não tratada é da ordem de 1 a 6%.
Queima:
Durante a queima, dão-se as transformações estruturais da argila, havendo necessidade de
uma marcha típica de aquecimento e resfriamento de cada produto. A vitrificação ocorre em torno
dos 12000C (formação de vidro que ocupa os poros do material aumentando sua resistência e
reduzindo sua permeabilidade).
- Queima lenta → menor perigo, mas maior custo
- Queima rápida → economicamente interessante, mas a qualidade pode se ressentir.
A queima de produtos cerâmicos em fornos túneis, que são contínuos, é feita em
aproximadamente 24h.
29
4 - PRODUTOS CERÂMICOS PARA CONSTRUÇÃO
4.1 - Materiais de argila (cerâmica vermelha)
1) porosos (tijolos, telhas, ladrilhos, etc)
2) vidrados (ladrilhos, manilhas, drenos).
4.2 – Materiais de louça
1) pó de pedra: azulejos, material sanitário
2) grés : materiais sanitários, pastilhas e ladrilhos
3) porcelana : pastilhas, azulejos, porcelana elétrica
4.3 – Materiais refratários
1) silicosos
2) sílico-aluminosos
3) aluminosos
4) magnesita
5) cromomagnesita
6) cromita
Materiais de argila
Assim denominado porque o principal e freqüentemente único constituinte é a argila.
Cerâmica vermelha é uma denominação convencional derivada de sua coloração vermelha, mais
comum, devida ao óxido de ferro. O vidrado se refere ao corpo do material e não apenas à sua
superfície.
Tijolos comuns maciços
Esse tijolo muito usado na construção civil devem apresentar algumas características
próprias que lhe darão qualidade. Trata-se de um tijolo de barro cozido que deve apresentar o que
segue:
1) regularidade de forma e igualdade de dimensões
2) arestas vivas e cantos resistentes
3) homogeneidade de massa, com ausência de fendas, trincas, cavidades e corpos estranhos.
4) cozimento parelho, produzindo som metálico quando percutido com martelo.
5) facilidade de corte, apresentando fratura de grão fino, homogênea e de cor
uniforme.
6) resistência à compressão suficiente para o fim proposto
7) absorção de água compreendida entre 10 e 18%. Valores superiores traduzem
porosidade e permeabilidade. Valores muito baixos indicam dificuldade de
aderência.
O tijolo maciço é especificado pela NBR7170/83 com o formato paralelepipédico nas
seguintes dimensões nominais:
Tabela 1 – Dimensões nominais (mm)
comprimento
largura
altura
190
90
57
190
90
90
A tolerância máxima é de ± 5mm nas três dimensões.
A mesma especificação NBR7170/83, tendo em vista a resistência à compressão, para cada tipo de
tijolo, considera três categorias, cujos valores mínimos estão indicados na tabela 2:
30
Tabela 2 – tijolos maciços
Resistência à compressão mínima
Categoria
em MPa
A
1,5
B
2,5
C
4,0
A resistência à compressão é determinada através da NBR 6460/83.
Obs.: 1) A massa específica aparente fica em torno de 1,8 kg/dm3
2) Ver amostragem, aceitação e rejeição na NBR 7170/83
Blocos cerâmicos
A especificação NBR15270-1 da ABNT recomenda para blocos cerâmicos de vedação as
dimensões da Tabela1 abaixo:
Tabela 1 - Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos de vedação
Dimensões
LxHxC
Módulo dimensional
M = 10 cm
(1)M x (1)M x (2)M)
(1)M x (1)M x (5/2)M)
(1)M x (3/2)M x (2)M)
(1)M x (3/2)M x (5/2)M)
(1)M x (3/2)M x (3)M)
(1)M x (2)M x (2)M)
(1)M x (2)M x (5/2)M)
(1)M x (2)M x (3)M)
(1)M x (2)M x (4)M)
(5/4)M x (5/4)M x (5/2)M)
(5/4)M x (3/2)M x (5/2)M)
(5/4)M x (2)M x (2)M)
(5/4)M x (2)M x (5/2)M)
(5/4)M x (2)M x (3)M)
(5/4)M x (2)M x (3)M)
(3/2)M x (2)M x (2)M)
(3/2)M x (2)M x (5/2)M)
(3/2)M x (2)M x (3)M)
(3/2)M x (2)M x (4)M)
(2)M x (2)M x (2)M)
(2)M x (2)M x (5/2)M)
(2)M x (2)M x (3)M)
(2)M x (2)M x (4)M)
(5/2)M x (5/2)M x (5/2)M)
(5/2)M x (5/2)M x (3)M)
(5/2)M x (5/2)M x (4)M)
Largura (L)
Dimensões de fabricação (cm)
Comprimento (C)
Altura (H)
Bloco principal
1/2 Bloco
9
9
14
19
11,5
14
11,5
19
14
19
19
19
24
24
19
24
19
24
29
19
24
29
39
24
24
19
24
29
39
19
24
29
39
19
24
29
39
24
29
39
9
11,5
9
11,5
14
9
11,5
14
19
11,5
11,5
9
11,5
14
19
9
11,5
14
19
9
11,5
14
19
11,5
14
19
Resistência à compressão (fb)
A resistência à compressão mínima dos blocos na área bruta deve atender aos valores
mínimos indicados na tabela 4:
Tabela 4 – Resistência à compressão (fb)
fb
Posição dos furos
MPa
Para blocos usados com furos na horizontal (figura 1)
≥ 1,5
Para blocos usados com furos na horizontal (figura 2)
≥ 3,0
NOTA Ver anexo C da ABNT NBR15270-3:2005
31
(*) Dados do Sindicato da Indústria da
Cerâmica para Construção de São Paulo
A tolerância máxima de fabricação é de ±
5 mm em qualquer dimensão
Possíveis Vantagens dos blocos sobre os tijolos (maciços):
a) São normalmente fabricados em marombas à vácuo apresentando aspecto uniforme, faces
mais planas e melhor esquadrejados.
b) Tem menos peso por unidade de volume aparente; (1,1 a l,2 kg/dm3)
c) Dificultam a propagação do som e são melhores do ponto de vista do isolamento térmico.
d) Apesar da redução da seção carregada, pelas melhores qualidades intrínsecas provenientes
do apuro na produção, podem ter tensões de utilização, referidas à seção plena (sem
desconto dos furos), da mesma ordem de grandeza dos tijolos maciços.
Telhas (NBR15310/2005)
As telhas podem ser :
Curvas – (coloniais, paulistas, portuguesas)
Planas – (ou de escamas)
De encaixe – (francesas ou de Marselha)
Devem apresentar as seguintes características de qualidade
-retilinidade e planaridade
-tolerância dimensional (estabilidade volumétrica)
-massa
-absorção de água (permeabilidade)
-características visuais e sonoridade
A NBR15310 refere-se às telhas tipo Marselha. A especificação fixa: o sistema de encaixe, o peso,
as dimensões e a resistência à flexão. Liberando a forma da peça à conveniência do fabricante.
Tubos cerâmicos (NBR 5645/90)
Exigências:
-resistência à compressão diametral
-permeabilidade
-aspecto visual
-absorção de água
-resistência química
32
São produtos cerâmicos vidrados ou gresificados. Podem ser vidrados externa e
internamente. O cozimento é levado até fusão incipiente, e são vidrados posteriormente para
proteção contra águas agressivas em banho especial de silicatos metálicos com recozimento.
Os tubos de grés são moldados por extrusão em máquinas verticais. Depois da secagem,
numa fase adiantada do cozimento, é lançado cloreto de sódio no interior do forno, o qual produz
sobre a superfície das peças uma camada mais avançada de material vitrificado.
A NBR 5645 fixa as dimensões do comprimento útil da espessura da parede do tubo e da
bolsa, bem como as características de qualidade que devem ser atendidas.
O ensaio de resistência à compressão diametral é feito pela NBR 6582 e deve variar entre
1400 kgf/m e 3500kgf/m dependendo do diâmetro do mesmo (valores mínimos).
Os tubos devem ser impermeáveis, sem aparecimento de gotas e manchas para uma
pressão interna de 0,7 kgf/cm2 mantida por dois minutos (NBR 6549). Devem suportar uma pressão
interna instantânea de 2 kgf/cm2.
A absorção, por imersão em água em ebulição durante 1 hora, deve ser menor que 10% e
8% respectivamente, segundo apresentar vidrado só interno ou interno/externo. (NBR 7529/91).
Placas cerâmicas para revestimento:
A norma NBR13816 define termos relativos às placas cerâmicas para revestimento, esmaltadas e
não esmaltadas – Terminologia.
Ladrilhos (NBR 13818 / 97)
Moldados pelo método de prensagem a seco. As temperaturas de cozimento são altas, de
1250 a 13000C, até alcançar um elevado grau de vitrificação, tornando o material compacto e
impermeável.
Geralmente de cor vermelha, podendo apresentar-se coloridos com uso de pigmentos
adequados. O ensaio de desgaste dá a resistência à abrasão que deve possuir um ladrilho de boa
qualidade.
ABSORÇÃO DE ÁGUA
ABSORÇÃO DE ÁGUA & RESISTÊNCIA À FLEXÃO
A NBR 13818 associa os valores mínimos para a absorção e carga de ruptura para
placas com espessuras definidas. O módulo de resistência à flexão mede a qualidade da
queima.
33
•Quadro 2 - A nomenclatura abaixo se refere aos produtos prensados
e com espessura mínima de 7,5 mm.
Materiais de Louça
Distinguem-se dos anteriores pela matéria prima, que são argilas quase isentas de óxido de
ferro, contendo ainda quartzo e fundentes tipo feldspato, finamente moídos.
As louças de pó de pedra são porosas com absorção da ordem de 15 a 20%. Para serem
usadas em condições higiênicas, devem receber uma camada de esmalte ou vidrado. Como exemplo
das louças de pós de pedra temos os azulejos e as louças sanitárias.
As louças de grés tem matéria-prima semelhante às anteriores, porém com vitrificação mais
avançada, sendo a absorção de água da ordem de 1 a 2%.
A porcelana é fundamentalmente um grés branco, levado a uma fusão mais perfeita,
chegando à translucidez devido à vitrificação completa. A absorção é praticamente nula.
Azulejos (NBR13818/97)
São normalmente constituídos de duas camadas: uma de argila selecionada de espessura
grande, e outra fina, de um esmalte que recobre uma das faces e que lhe proporciona
impermeabilidade e alta durabilidade. O azulejo tem por função revestir outros materiais dando
proteção e bom acabamento.
A parte de fundo é queimada a cerca de 9500C. A face visível é uma camada geralmente
composta de chumbo, estanho e óxidos com pigmentos adequados. Depois da aplicação do esmalte,
o material é recozido, espalhando-se o esmalte, ao fundir, uniformemente por sobre o azulejo. É
34
possível com certas técnicas modernas efetuar uma única cocção, com grandes vantagens
econômicas.
As faces devem ser planas, sem empenos e com arestas vivas. Importante é que apresentem
dimensões uniformes, para permitir boa colocação. As dimensões variam de acordo com modelos
de época.
Fabricação dos Ajulejos (ver fluxograma a seguir)
1 - As matérias-primas (argila, caulim, feldspato, quartzo, calcário, talco e outras) são estocadas em
separado e controladas para garantir a constância da qualidade do produto.
2 – Pesagem, com precisão, de acordo com dosagem pré-estabelecida.
3 - Moagem com água e pedras sílex, resultando na massa líquida chamada barbotina.
4 - A barbotina é purificada de eventuais partículas de ferro por meio de um imã e peneirada
5 - A barbotina filtrada é mantida em suspensão por meio de agitadores.
6 - Em seguida é bombeada para a torre de secagem chamada “spray-dryer”ou atomizador.
7 - No “spray-dryer”a barbotina é lançada contra o ar aquecido a 400/500oC. Este processo cria um
granulado que se precipita no fundo cônico da torre, e é transportado para silos
8 - Dos silos a massa granulada vai para as prensas onde será moldado o azulejo cru em dois
impactos : primeiro, retira o ar da massa (cerca de 100kg/cm2) e o segundo é responsável pela
moldagem propriamente dita numa pressão de 300kg/cm2.
9 - Os azulejos crus assim obtidos são empilhados em vagonetes de material refratário.
10 - Toda a umidade residual é eliminada em secador (30 a 150oC) por ≅ 20h.
11 - O 1o cozimento (1100 oC), feito em forno túnel, transforma o azulejo cru em “biscoito”.
O processo de queima englobando pré-aquecimento, queima e resfriamento, leva 72h.
12 - O biscoito já classificado é esmaltado em máquinas especiais, podendo receber uma impressão
por “silk-screen” antes ou depois da esmaltação; situação em que a decoração é chamada de
“baixo esmalte”ou “sobre esmalte”, respectivamente.
13 – O biscoito é agora disposto em engradados refratários e passam pelo forno-túnel de queima do
esmalte ou queima de alisamento. Temperatura de 1.050oC, em 12h.
35
14 – Finalmente, o azulejo é classificado e embalado, seguindo para a comercialização.
Obs.: O esmalte é obtido pela moagem de “fritas”, espécie de vidro próprio para este fim,
acrescidas de outras matérias minerais e corantes. A moagem do esmalte se processa em
tambores revestidos com porcelana, contendo em seu interior bolas também de porcelana, para
evitar a aparição de impurezas resultantes do desgaste.
EXPANSÃO POR UMIDADE
ABRASÃO SUPERFICIAL - PEI
Observação: o volume retirado (em mm3) permite a classificação da resistência à abrasão profunda
para peças não esmaltadas.
Resistência à abrasão
A resistência à abrasão representa a oposição ao desgaste superficial do esmalte das placas
cerâmicas, causado pelo movimento de pessoas e objetos.
Existem dois métodos de avaliação da resistência à abrasão :
- Superficial : para produtos esmaltados
- Profunda : para produtos não esmaltados
Para produtos esmaltados, o método PEI (Instituto de Esmaltes para Porcelana) prevê a
utilização de um aparelho que provoca a abrasão superficial por meio de esferas de aço e material
abrasivo.
O resultado é usado como base para uma orientação de uso, da seguinte forma:
36
PEI
Tráfego
PEI 0
-
PEI 1
baixo
Banheiros residenciais, quartos de dormir, etc.
PEI 2
médio
Cômodos sem portas para o exterior e banheiros
PEI 3
PEI 4
PEI 5
Prováveis locais de uso
Paredes (desaconselhável para pisos)
médio alto cozinhas, corredores, halls, sacadas residenciais e quintais
alto
residências, garagens, lojas, bares, bancos, restaurantes, hospitais, hotéis e escritórios
altíssimo residências, áreas públicas, shoppings, aeroportos, padarias e fast-foods
Para não-esmaltados, é medido o volume de material removido em profundidade da placa quando submetida à ação
de um disco rotativo e um material abrasivo específico.
RESISTÊNCIA AO ESCORREGAMENTO
Preocupação com o escorregamento: áreas residenciais, áreas públicas e locais
industriais - contato com água, barro, óleos e gorduras
Resistência ao ataque químico, resistência ao choque térmico, à gretagem e ao chumbo e
cádmio, estes em locais de manipulação de alimentos, são também exigências de qualidade
para os revestimentos cerâmicos.
ANÁLISE VISUAL: São defeitos visuais de superfície nas peças cerâmicas:
rachaduras - crateras – depressões - base descoberta por falha no vidrado - bolhas - furos - pintas –
manchas - defeitos na decoração - cantos e lados lascados, despontados – saliências - incrustações
de corpos estranhos - riscados ou arranhaduras e diferenças de tonalidades nas caixas
Obs.: ainda na análise visual, os produtos de 1a qualidade devem apresentar 95% ou mais de
peças sem defeitos visíveis, em exposição simultânea de 30 peças ou mais, em local com ângulo e
iluminação adequados.
Características geométricas, verificam-se:
a ortogonalidade das peças, o paralelismo dos lados, a planaridade, distorções de forma e variações
de espessura. Triagem feita por sensores eletrônicos.
PATOLOGIAS NO REVESTIMENTO CERÂMICO:
Destacamento - pode ocorrer devido a:
falhas no assentamento, ausência de garras de fixação (tardoz liso), expansão por umidade, ausência
de juntas de expansão;
Escurecimento: ocorre devido à absorção de água nas cerâmicas não esmaltadas que apresentam
alta porosidade;
Eflorescência: ocorre devido à penetração de água da chuva pelo rejuntamento, à ascensão de água
pelo piso ou mesmo vazamento em tubulações. Solubiliza sais solúveis ou cal do emboço ou
assentamento de piso ocasionando o depósito na superfície da placa.
37
Aparelhos Sanitários
Os aparelhos sanitários podem ser divididos em dois grupos: Aparelhos de pó de pedra ou de
faiança com corpo branco ou colorido artificialmente, vitrificado, com textura fina e porosa, e
aparelhos de grés branco, também chamados de porcelana sanitária, porcelana branca ou de grés
cerâmico, com corpo branco ou colorido artificialmente, vitrificado, porém de textura fina e pouco
porosa.
A NBR 15097/2004 fixa as condições a serem atendidas por esses materiais. Demais normas sobre
aparelhos sanitários:
NBR15097 = EB e MB
Aparelho sanitário de material cerâmico - Requisitos e métodos de ensaio
NBR15098 = NB
Aparelhos sanitários de material cerâmico - Procedimento para instalação
NBR15099 = PB
Aparelhos sanitários de material cerâmico - Dimensões padronizadas
NBR 9817 = NB 1069
Execução de piso com revestimento cerâmico
NBR 8409 = EB 960
Conexão cerâmica para canalizações
NBR 8949 = MB 2162
Paredes de alvenaria estrutural - Ensaio à compressão simples
NBR 13818 = EB e MB
Placas cerâmicas para revestimento- Especificação e métodos de ensaio. 78p
NBR 13755 = NB
Revestimento de paredes externas com placas cerâmicas e argamassa colante
NBR 13754 = NB
Revestimento de paredes internas c/ placas cerâmicas e com argamassa colante
NBR 13753 = NB
Revestimento de piso com placas cerâmicas e argamassa colante
NBR 5645 = EB-5
Tubo cerâmico p/ canalizações
NBR 6549 NBR 6582 NBR 7530 NBR 7529 NBR 7689 – MB´s
Tubos cerâmico p/ canalizações – Métodos de Ensaio
2004
2004
2004
1987
1996
1985
1997
1996
1996
1996
1990
1991
MADEIRAS
Composição
química
(em média)
celulose
lignina
resinas e taninos
60%
28%
restante
madeira seca: 49 % de carbono + 44 % de oxigênio + 6 % de hidrogênio + 1 % de cinzas
Na condição de material de construção, as madeiras incorporam todo um conjunto de
características técnicas, econômicas e estéticas que dificilmente se encontram em outro material
existente.
38
I – VANTAGENS DA MADEIRA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO:
a) Pode ser obtida em grandes quantidades a um preço relativamente baixo. Havendo critérios
racionais de exploração, as reservas têm alta capacidade de renovação, tornando o material
permanentemente disponível;
b) Pode ser produzida em peças com dimensões estruturais que podem ser desdobradas
facilmente em peças pequenas, de delicadeza excepcional;
c) Pode ser trabalhada com ferramentas simples e ser reempregada várias vezes;
d) Foi o primeiro material empregado capaz de resistir tanto a esforços de tração como de
compressão, em colunas, vigas e vergas;
e) Tem resistência mecânica elevada, com a vantagem do peso próprio reduzido (na flexão, ≅
45 MPa contra 4,5 MPa do concreto convencional e, no cisalhamento, aproximadamente 15
MPa contra 3,5 MPa);
f) Permite fáceis ligações e emendas;
g) Não estilhaça quando golpeada, sua resiliência permite absorver choques que romperiam ou
fendilhariam outro material;
h) Apresenta boas condições naturais de isolamento térmico e absorção acústica. Seca, é
satisfatoriamente dielétrica;
i) No seu aspecto natural, apresenta grande variedade de padrões estéticos e decorativos;
j) Quando convenientemente preservada, perdura em vida útil prolongada à custa de
insignificante manutenção.
No entanto, a madeira somente adquiriu reconhecimento como competitivo e moderno material
de construção, em condições de atender às exigências de técnicas construtivas recentemente
desenvolvidas, quando outros tantos processos de beneficiamento permitiram anular as
características negativas que apresenta em estado natural, como:
- A degradação de suas propriedades e o surgimento de tensões internas decorrentes de
alterações em sua umidade, anuladas pelos processos de secagem artificial controlada.
- A deterioração, quando em ambientes que favoreçam o desenvolvimento de seus principais
predadores, contornada com os tratamentos de preservação.
- A marcante heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição fibrosa orientada,
assim como a limitação de suas dimensões, resolvidas pelos processos de transformação nos
laminados, contraplacados e aglomerados de madeira.
II – UTILIZAÇÃO DA MADEIRA
Dados dos EUA, década de 70:
Como combustível - 53%
Na construção em geral - 37%
Em outros usos industriais - 10%
1) Como Combustível – fraco poder calorífico (4.500 cal/kg) só 3.500 cal/kg são aproveitados pelos
fogões, lareiras, etc.
Carvão – poder calorífico maior (8.000 cal/kg), o aproveitamento do gás de madeira
transformaria a madeira em combustível valorizado.
2) Como material de construção
É um material de construção tecnicamente adequado e economicamente competitivo para
todas as obras de engenharia, desde lastro de vias férreas até galerias, torres, pontes e estrutura de
coberturas em grandes vãos.
39
Consumo médio na construção na forma de madeira natural e derivados:
5 t por habitação na Europa
10 t por habitação nos EUA
3) Como matéria prima para outros usos industriaisPode ser considerada como material bruto que permite o aproveitamento dos sucessivos
fragmentos a que pode ser reduzida. Seus subprodutos aproveitáveis atualmente chegam até seus
constituintes básicos, suas moléculas e compostos químicos:
Madeira roliça
Fluxograma de seu Rendimento Industrial
Madeira serrada: peças estruturais
Lâminas: chapas de madeira compensada
Aparas: chapas de madeira aglomerada
Fibras: Chapas de madeira reconstituída
CELULOSE (fibras)
LIGNINA (aglomerante)
Polpa: papéis
(é a substância que dá rigidez),
Moléculas: raiom (seda artificial)
resinas, taninos.
Compostos químicos: açucares, álcoois, resinas,
lubrificantes, borracha sintética, cosméticos,
tintas, vernizes, filmes fotográficos,
celofane (plástico da celulose), etc.
500 kg de polpa + 40 l de álcool, ou.
500 kg de forragem + 80 l de álcool, ou.
1000 kg de madeira seca:
240 a 320 l de álcool.
Materiais estruturais – dados comparativos
Os pesquisadores Carlito Calil Junior e Francisco A. Rocco Lahr da EESC USP colocam como restrições
para o emprego da madeira:
40
• Material inflamável (tratamento retardante resolve)
• Material biodegradável (tratamento preservativo resolve)
• Insuficiente divulgação das informações tecnológicas já disponíveis acerca de seu comportamento
sob as diferentes condições de serviço e
• Número reduzido de projetos específicos desenvolvidos por profissionais habilitados.
III – CLASSIFICAÇÃO DAS MADEIRAS PELO USO
Madeiras finas: empregadas em marcenaria e em construção corrente na execução
de esquadrias, marcos, etc. Ex: loiro, cedro, açoita-cavalos, etc.
Madeiras duras ou de lei: empregadas em construção como suportes e vigas. Ex: peroba,
paraju, grápia, angico, etc.
Madeiras resinosas: empregadas quase que exclusivamente em construções temporárias
ou protegidas do intemperismo. Ex: pinho (formas)
Madeiras brandas: de pequena durabilidade, porém, de grande facilidade de trabalho.
Não são usadas em construção.Ex: timbaúva.
IV – CRESCIMENTO DAS ÁRVORES
A secção transversal do tronco de uma árvore permite distinguir as seguintes partes bem
caracterizadas de fora para dentro: (macroestrutura)
1) Casca:
Protege contra agentes externos. É eliminada no aproveitamento do lenho. Na casca
encontramos uma camada externa - camada cortical - formada por tecidos mortos (dá proteção) e
uma camada interna, constituída de tecido vivo, mole e úmido, que é o veículo da seiva elaborada.
2) Câmbio:
Camada invisível a olho nu, situada entre a casca e o lenho, formada de tecido meristemático
(divisão de células). O crescimento da árvore dá-se diametralmente pela adição de novas camadas
proveniente da diferenciação do câmbio. Anel de crescimento: camada de tecido lenhoso formada
anualmente. Os anéis de crescimento permitem caracterizar as três direções diferenciais da
anisotropia do material:
Axial - segundo eixo da árvore,
Tangencial - tangente aos anéis, e.
Radial - normal aos mesmos.
3) Lenho: (Alburno e Cerne). É a parte resistente das árvores.
Alburno - células vivas - resiste aos esforços externos e transporta a seiva das raízes às folhas;
Cerne – células mortas – resiste aos esforços externos. A alteração do alburno amplia o cerne. As
paredes das células se impregnam de taninos, resinas e materiais corantes que obstruem os vasos e
conferem ao cerne uma cor mais forte.
Alburno: (branco da madeira) – a seiva que contém atrai insetos e agentes de deterioração, mas
melhor se deixa impregnar pelos preservativos, não devendo ser eliminado como imprestável.
Cerne: tem mais peso, compacidade, dureza e durabilidade; é menos sujeito ao ataque de insetos e
fungos.
4) Medula: Miolo central, mole, de tecido esponjoso e cor escura. Não tem resistência mecânica
nem durabilidade. Sua presença na peça desdobrada constitui defeito.
5) Raios medulares:
41
Transportam e armazenam a seiva. Pelo seu efeito de amarração transversal, inibem em
parte a retratibilidade devida a variações de umidade. Aparecem nas secções radiais ou tangenciais
de determinadas espécies como um “espelhado” de bonito efeito estético e decorativo.
V - IDENTIFICAÇÃO
As madeiras são identificadas pelas maneiras seguintes:
a) Identificação Vulgar
Maneira prática de se fazer a identificação. Prende-se às características notáveis da espécie:
configuração da casca, folhas, frutos, coloração e aspectos visuais, etc.
Não tem valor científico, pois um mesmo nome identifica espécies diferentes, ou vice-versa,
dependendo da região.
b) Identificação Botânica
Necessita da formação de um herbário para cada espécie: exemplares dos frutos casca, flores
e sementes para comparação. Com a coleta desses elementos, o botânico especializado determina a
família, o gênero e a espécie na classificação botânica. Ex:
pinho do Paraná
Araucária brasileira
Piptadenia rígida jatobá
Paracotema peroba peroba do campo
c) Identificação Micrográfica
Retira-se do lenho um prisma de 1 x 1 x 4 cm. Deste prisma são retiradas três lâminas em
direções ortogonais. As lâminas são desidratadas, coloridas e examinadas em um microscópio (≥
50x) e comparadas com lâminas padrão ou com um Atlas de microfotografias.
No Atlas constam dois aspectos micrográficos distintos:
- constituição anatômica do lenho
- número, forma e disposição dos elementos celulares que o compõem.
VI – PRODUÇÃO DAS MADEIRAS
Seqüência obrigatória para a produção das peças de madeira natural serradas:
- corte das árvores
- toragem
- falquejamento
- desdobro
- aparelhamento das peças.
Na exploração bem conduzida de reservas florestais, o corte deve ser precedido por um
levantamento dendrométrico que esclarece sobre o aproveitamento econômico adequado, avaliação
e cubagem dos exemplares a serem abatidos.
Corte de árvores: deve ser realizado em épocas apropriadas, geralmente durante o inverno.
No Brasil é boa prática realizá-los nos meses sem “r”. A época do corte não influi sobre a
resistência da madeira, mas tem importância sobre sua durabilidade: madeiras de árvores abatidas
durante o inverno secam lentamente sem rachar ou fendilhar e, por não conterem seiva elaborada
nos tecidos, tornam-se menos atrativas a fungos e insetos.
Na toragem a árvore é desgalhada e traçada em toras de 5 a 6m para facilitar o transporte.
Também é freqüente serem “falquejadas”, ou seja, lavradas a machado ou a serra ficando a seção
grosseiramente retangular.
No desdobro ou desdobramento – operação final na produção de peças estruturais de
madeira bruta. No desdobro são obtidos os pranchões, pranchas ou “conçoeiras”, com espessura
maior que 7cm e largura maior que 20cm. São dois os tipos de desdobro:
Desdobro normal: quando as pranchas são tangentes aos anéis de crescimento.
Desdobro radial: quando as pranchas são retiradas normalmente aos anéis de crescimento.
42
O desdobro radial produz prancha de melhor qualidade:
- na secagem, menor contração, menos empenos e rachaduras;
- maior homogeneidade de superfície; resistência uniforme ao longo da peça.
Em contrapartida, maiores são as perdas e maior é o custo. O desdobro radial é indicado para
aplicações especiais: construção aeronáutica, fabricação de instrumentos musicais, móveis de estilo,
etc.
Concluindo, uma tora pode ser usada como peça estrutural sem estar completamente
desdobrada. Duas alternativas podem então ocorrer: ou se pretende uma seção com a maior área
possível, ou uma peça com o maior momento resistente. No primeiro caso, interessará o maior
quadrado inscrito na seção da tora. No segundo, será um retângulo com a menor dimensão igual a
0,50 do diâmetro da tora e a altura igual a 0,82 do mesmo.
Aparelhamento das peças: Serragem e resserragem das pranchas, executadas com serra
circular ou em serra de fita, com um, dois ou três fios de serra. O documento normativo brasileiro
NBR7203: Madeira serrada e beneficiada especifica os termos utilizados para cada produto e as
respectivas dimensões comerciais.
VII – PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS
No Brasil, a ABNT adota no anexo B da NBR 7190/97 a determinação das propriedades
das madeiras para projeto de estruturas, tendo como objetivos:
a) Indicar como devem ser feitas as seguintes determinações de características físicas e
mecânicas das madeiras: umidade, densidade, estabilidade dimensional, compressão
paralela às fibras, tração paralela às fibras, compressão normal às fibras, tração normal
às fibras, cisalhamento, fendilhamento, flexão, dureza, resistência ao impacto na flexão,
embutimento, cisalhamento na lâmina de cola, tração normal à lâmina de cola e
resistência das emendas dentadas e biseladas.
b) Obter dados comparativos, referentes a toras de madeiras, visando caracterizar as
espécies. Para um conhecimento bastante exato, devem ser ensaiadas pelo menos três
toras.
Obs: para o cálculo e execução de estruturas de madeira a ABNT adota a NB-11.
43
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS:
1) Umidade Total:
h% =
Ph − Ps
x 100 onde : h = teor de umidade (%)
Ps
Ph = peso da madeira úmida
Ps = peso da madeira sec a em estufa
2) Variação dimensional
da madeira
São as alterações de volume sofridas pelas madeiras quando o seu teor de umidade varia do ponto
de saturação ao ar à condição de seca em estufa. Também denominada Retração, Inchamento ou
“Trabalho”.
• Principais causas
• Ortotropia: decorrência da constituição anatômica
• Direções principais: axial, radial e tangencial
Retração na madeira
Aspectos anatômicos provocam diferentes retrações nas três direções principais:
Quadro de porcentagens de retração de algumas espécies de madeira
A contração volumétrica total traduz percentualmente a variação de volume, quando a
madeira passa do estado verde ao estado seca em estufa.
Vv − V0
Ct =
x 100
Vv → Volume da madeira verde
V0
44
A contração volumétrica de seca ao ar para seca em estufa é chamada contração
volumétrica parcial e traduz a variação percentual de volume entre esses dois estágios de
umidade.
Determinação das porcentagens de retração e de inchamento
- Porcentagens de retração total ou deformações específicas de retração ( r,j), com j = 1 para
a direção longitudinal; j = 2 para a direção radial e j = 3 para a direção tangencial, calculadas pela
expressão a seguir.
- Idem para determinar as porcentagens de inchamento total ou deformações específicas de
inchamento ( i,j)
Li,sat • dimensão linear, para U igual ou superior ao PS;
Li,seca • dimensão linear, para U igual a 0%.
Curvas de Retratilidade volumétrica e linear (pinho-do-Paraná – IPT)
O conhecimento da retratibilidade volumétrica das espécies lenhosas permite classificá-las
conforme essa característica e orientar a escolha de madeiras para empregos adequados.
45
O coeficiente de retratilidade volumétrica significa a variação percentual para uma variação
de 1% na umidade. É calculado dividindo-se a contração volumétrica parcial (Ch) pelo teor de
umidade seco ao ar (h%) no qual foi determinado:
C
ν= h
h
Quanto ao coeficiente de retratilidade, considerando madeiras já desdobradas em peças como
tábuas, vigas, etc, podem ser usadas em construção:
Coeficiente de retratilidade
0,35 a 0,55
0,15 a 0,35
Qualificação de retratilidade
média
fraca
Enquadram-se nestas qualificações:
Espécies
Cabriúva
Canela preta
Cedro
Louro
Pinho
Peroba rosa
Eucalipto
(tereticornis)
Coef. Retratilidade
Volumétrica
0,47
0,46
0,38
0,41
0,51
0,55
Resistência à
compressão
762
397
379
592
551
637
Coeficiente de
Resiliência
0,84
0,51
0,34
0,49
0,31
0,38
Cota
Dinâmica
1,65
1,32
1,33
1,01
0,98
0,60
0,56
743
0,59
0,73
Verifica-se, e isto, em geral, vale para todas as espécies lenhosas, que a retratilidade axial é
quase desprezível, que a tangencial é o dobro da radial e que a volumétrica é, aproximadamente, o
somatório das anteriores.
Valores médios de retratilidade das madeiras em geral, em %
Retratilidade
Linear tangencial
Linear radial
Linear axial
Volumétrica
Verde a 0% de umidade
4 – 14
2–8
0,1 – 0,2
7 - 21
Verde a 15% de umidade
2–7
1–4
0,05 – 0,1
3 – 10
Três preocupações impõem-se, conforme o caso, para atenuação dos efeitos da retratilidade:
a) Emprego de peças de madeira com teores de umidade compatíveis com o ambiente
b) Emprego de desdobro adequado
c) Impregnação das peças com óleo e resinas impermeabilizantes
Massa Específica aparente, a 15% de umidade, de Espécies Lenhosas Nacionais
Espécies
Kg/dm3
Açoita-cavalo
Cabriúva
Canela preta
Cedro
Louro
Pinho
Peroba rosa
Eucalipto (tereticornis)
0,62
0,89
0,63
0,49
0,69
0,56
0,76
0,89
46
ÁGUAS DA MADEIRA
1 - Água de Constituição
Está em combinação química com os principais constituintes do tecido lenhoso. Não pode ser
eliminada sem a destruição do material. Não é retirada na secagem em estufa.
2 - Água de Impregnação
Comparece na madeira úmida impregnada nas paredes celulósicas das células lenhosas, que são
hidrófilas. Essa água provoca inchamento na madeira, trazendo as variações de volume que o
material experimenta. Quando as paredes das células estão completamente saturadas de água de
impregnação, sem que a água extravase para os vazios celulares, diz-se que a madeira atingiu o teor
de umidade chamado ponto de saturação ao ar.
3 - Água livre
Água que preenche os vazios celulares, após saturar as paredes das células. Também chamada
água de embebição ou de capilaridade. Quando evapora por secagem apenas a água livre, a
umidade está no ponto de saturação do ar, já definido e que é ± 30% de umidade, conforme a
espécie. Nem a presença nem a retirada dessa água livre causam qualquer alteração de volume do
material.
Expressões comuns no que diz respeito ao teor de umidade da Madeira.
Madeira Verde – teor de umidade acima do ponto de saturação ao ar (acima de 30%)
Madeira Semi-seca – 23 < h < 30%
Madeira comercialmente seca - 18 < h < 23%
Madeira seca ao ar – 13 < h < 18%
Madeira completamente seca – h = 0%
A madeira é empregada geralmente para trabalhar com teor de umidade entre 13 e 17%
(estado seco ao ar); 15% é o teor de referência na determinação das características do material nos
ensaios de laboratório. No entanto, a fim de que os valores obtidos sejam perfeitamente
comparáveis, devem ser corrigidos para um teor constante de umidade. Esse teor é,
convencionalmente, fixado em 15% e recebe a denominação de teor de umidade normalizado.
Resistência à Compressão Axial das Madeiras
1) Variação com o teor de umidade (peroba-rosa)
47
2) variação da resistência com a massa específica da espécie
CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA
Bem seca, a madeira é um excelente material isolante de elevada resistividade; quando
úmida é condutora como a maioria dos materiais que contêm sais minerais.
A madeira seca é, geralmente, um bom material isolante para instalações e equipamentos de
baixa tensão, mas é preciso não esquecer que a umidificação pode prejudicar sua eficácia, donde a
conveniência de pintura e envernizamento das peças como proteção adequada.
Valores médios de resistividade transversal para as madeiras em geral, em megaohms/cm, conforme
o teor de umidade:
Com h = 7% 22.000 MΩ /cm
10% 600
“
28
“
15%
25%
0,5
“
A determinação da resistividade permite uma avaliação indireta do teor de umidade do
material. Existem no comércio diversos aparelhos que, baseados nessa correspondência,
possibilitam uma determinação fácil, rápida e suficientemente precisa do teor de umidade de peças
de madeira.
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
A madeira é, termicamente, um mau condutor; sua estrutura celular aprisiona numerosas
pequenas massas de ar e está composta principalmente de celulose, que é má condutora de calor.
Chama-se coeficiente de condutibilidade térmica, ou de transmissão de calor de um material,
o número k de quilocalorias que atravessa uma área de 1m2 de parede desse material durante uma
hora, por metro de espessura e por grau de diferença de temperatura entre as duas faces da parede:
Alguns valores de k:
0,04
materiais muito isolantes
0,1
madeiras em geral
0,5 a1, 0
alvenarias de tijolos
2a3
pedras naturais
50
aço
300
cobre
48
Conclui-se que as paredes de madeira são excelentes barreiras térmicas. Tanto que as
casas nos países frios são construídas ou revestidas de madeira.
ISOLAMENTO ACÚSTICO
A propagação do som através de barreiras (parede, laje, etc) determina um enfraquecimento
do nível sonoro; esse enfraquecimento é função logarítmica do peso da parede. Varia de 14 dB,
aproximadamente, para uma parede de 1 kg/m2, até 54 dB para uma parede de 1 t/m2. Os materiais
muito leves apresentam um isolamento da ordem de 2,5 dB por centímetro de espessura.
Obs.: A NB-101 rege o isolamento e absorção acústica. Fixado o nível de som compatível com o
ambiente a ser construído e conhecido o nível de som exterior, obtém-se, por diferença, a queda de
som a realizar-se com paredes e vedações.
Valores médios de isolamento acústico de diversos materiais
dB
Material
Espessura
300 mm
53
Alvenaria de tijolo maciço
Concreto, laje entre pavimentos
Vidro de janela
Compensado de madeira
Chapas de fibra de madeira
1,8 a 3,8 mm
65 mm
12 mm
68
24
20
18
A madeira, material leve, determina apenas uma pequena redução sonora quando em paredes
de vedação. Mesmo os tabiques de contraplacados duplos dão um mau isolamento acústico (seria
preciso encher o vazio com um material pesado, como areia, por exemplo).
BENEFICIAMENTO DAS MADEIRAS
(Secagem, Preservação e Transformação)
A madeira só pode ser efetivamente considerada um moderno e competitivo material de
construção quando as suas características negativas estão mantidas sob controle por meio dos
processos de beneficiamento seguintes:
a) Secagem das madeiras
O emprego das madeiras exige a obtenção de um grau de umidade nas peças compatível
com o ambiente de emprego, e o mais reduzido possível.
A secagem traz as seguintes vantagens:
1) Diminui o peso do material;
2) A madeira seca torna-se estável – minimiza a retração;
3) Na madeira em que for sendo eliminada a água de impregnação do tecido lenhoso, a
resistência do material aumentará de maneira considerável e progressiva;
4) A madeira seca é mais resistente aos agentes de deterioração;
5) Os produtos de impregnação nos processos de preservação das madeiras, para atingirem
uma penetração satisfatória, exigem determinado estágio de secagem ou, pelo menos,
ausência de água livre;
6) A madeira precisa estar seca para receber pintura ou envernizamento de proteção.
Desenvolvimento da secagem
A secagem processa-se através de uma evaporação superficial, acompanhada de uma
transfusão interna de umidade, do núcleo para a periferia.
A velocidade da evaporação superficial é diretamente proporcional ao gradiente entre a
pressão do vapor d’água no tecido lenhoso do material (pressão máxima de vapor saturante) e a
pressão do vapor d’água do ambiente de secagem (função da temperatura e do grau higrométrico).
49
Quando a evaporação superficial, muito rápida, não é acompanhada pela difusão, as
camadas superficiais, além de se tornarem endurecidas e quase impermeáveis, ficam sujeitas a
tensões de retração consideráveis e diferenciadas em relação ao núcleo das peças. Essa retração
superficial, impedida ou restringida pelo núcleo incompressível, gera tensões de tração na
superfície, que conduzem a deformações (empenos) ou rupturas (fendas), defeitos de uma secagem
mal conduzida.
Obs.: Um procedimento de secagem está bem conduzido quando se atinge uma perfeita
sincronização entre a evaporação superficial e a transfusão interna da umidade.
A secagem natural dura 3 a 4 meses para atingir equilíbrio com o ambiente, contra 2 a 3
semanas da artificial (estufas).
b) Preservação ou tratamento
A Lei 4.797, regulamentada pelo Decreto Lei 58.016, tornou “de uso obrigatório”, em todo o
território nacional, em serviços de utilidade pública explorados por Empresas Estatais, Paraestatais,
e Privadas, destinadas aos transportes ferroviários e rodoviários serviços telefônicos e de
fornecimento de eletricidade, o emprego de madeiras preservadas, especialmente preparadas e
trabalhadas para esse fim.
Os principais processos de preservação podem ser classificados, conforme a profundidade da
impregnação alcançada em:
1) processos de impregnação superficial
2) processos de impregnação sob pressão reduzida
3) processos de impregnação sob pressão elevada.
1) Processos de Impregnação Superficial
Resumem-se em pinturas superficiais ou imersão das peças em preservativos adequados. São
procedimentos de menor custo somente recomendáveis para peças de madeira seca destinadas a
ambientes cobertos, protegidos e sujeitos a fracas variações higrométricas: telhados residenciais,
madeiramentos de entrepisos e forros, etc. A imersão mesmo rápida, em uma solução preservativa
(sal de Wolmann diluído em água a 4%, por exemplo) será sempre mais efetivo do que uma simples
pintura superficial.
Pode ser conduzida facilmente no canteiro de obras, mergulhando-se as peças em um tanque
calafetado construído com tábuas de madeira.
Penetração : 2 a 3mm. (suficiente ao ataque de insetos).
2) Processos de Impregnação sob pressão reduzida
Processo de 2 banhos (quente e frio) – topos de postes e mourões de cerca. 100oC - 4h.
Penetração de 20 a 30mm no impregnante frio.
Processo de substituição da seiva – postes mourões e pontaletes quando ainda verdes.
Duração 6 semanas.
Processo de impregnação por osmose (camada de imunizante – bandagem de plástico
impermeável – pressão osmótica atinge 20 a 30kg/ cm2.
3) Processo de Impregnação sob pressão elevada
Impregnação em autoclaves – mais eficientes. Postes para redes elétricas , dormentes, peças
imersas em água do mar, etc.
Principais produtos de preservação: Os principais imunizantes são sempre tóxicos –
fungicidas, inseticidas, ou antimoluscos – normalmente diluídos em um solvente penetrante que
pode ser água ou óleo de baixa viscosidade; podendo ter ainda propriedades impermeabilizantes,
retardantes de fogo e inibidores de retração.
Os preservativos podem ser classificados em:
1 – Óleos preservativos: creosoto de destilação da hulha de alcatrão, de óleos ou de
madeira.
2 – Soluções salinas hidrossolúveis: à base de cobre, cromo e boro (CCB) à base de cobre e
50
arsênico em solução amoniacal (ACA) à base de cobre, cromo e arsênico (CCA).
3 - Solução salinas solúveis em óleo: pentaclorofenol diluído em óleos de baixa
viscosidade, por exemplo.
Obs.: Segundo alguns autores o tratamento de preservação efetiva amplia de 4 a 6 vezes a
durabilidade natural da espécie.
c) Madeira Transformada
Os processos definitivos e extremos de beneficiamento das madeiras são os que buscam
reestruturação do material com rearranjo de suas fibras resistentes. Engloba toda a tecnologia de
alteração da estrutura orientada visando corrigir suas características negativas. A transformação da
madeira consiste, genericamente, nos três seguintes procedimentos:
1) Reaglomeração por colagem de finas lâminas desdobradas do material original:
madeira laminada compensada ou contraplacados de madeira
2) Reaglomeração de madeira reduzida a pequenos fragmentos: aparas, maravalhas,
virutas, ou flocos: madeira transformada aglomerada.
3) Reaglomeração de madeira reduzida a fibras: madeira transformada reconstituída.
1) Madeira Compensada
É formada por folhas de madeira muito finas, coladas entre si com as fibras não paralelas;
usualmente são colocadas perpendicularmente umas às outras. O caso mais freqüente é o de 3
folhas, podendo ser usadas 5 ou mais folhas, mas sempre em número ímpar.
As folhas são retiradas da madeira num torno de desenrolar provido de uma faca que tem o
comprimento integral de tora. As folhas tem de 1 a 6 mm de espessura; (toras de 1m de diâmetro
dão uma folha de 1mm com 180m de comprimento).
Obs.: a chapa de carpinteiro é constituída de sarrafos recobertos por lâminas de madeira.
Entre os empregos mais importantes da madeira compensada citam-se: móveis,
revestimentos de tetos e paredes, formas para concreto armado, telhas para cobertura, etc.
2) Madeira Aglomerada
É formada por fitas ou lascas de madeira (palha de madeira), impregnadas com substâncias
antiparasíticas, antipútridas e ignífugas aglomeradas por um material ligante: cimento, gesso,
magnésia sorel ou resinas sintéticas.
É empregada como material de isolamento térmico, absorção acústica e, em geral, apresentase na forma de placas, muito usadas para revestir tetos e paredes.
3) Madeira Reconstituída
A reaglomeração das fibras, lavadas, peneiradas e esparramadas é realizada em prensas ou
rolos aquecidos, sob largo espectro de pressões. Os aglomerantes são resinas sintéticas fenólicas ou
a própria resina natural da madeira – a lignina – remanescente e preservada, ou mesmo reativada,
para atuar como aglomerante.
Com a variação da pressão durante a fabricação, obtêm-se densidades diferentes. As placas
mais leves (soft-board) são utilizadas para isolamento térmico e tratamento acústico, ao paço que as
mais pesadas (hard-board), pelas características de resistência, são empregadas principalmente
como elementos de vedação.
Muitos são os produtos industriais que se enquadram nessa categoria: encontram-se no
comércio com os nomes de duratex, eucatex, masonite, etc.
Não se esgotam, entretanto, nos materiais descritos e classificados as possibilidades de
transformação das madeiras. Transformações essas que têm feito nascer toda uma variedade de
novos materiais habilitados a responder às exigências das novas técnicas de construção e em
51
condições de substituir outros materiais, até o aço e os metais leves, de custo e aplicação mais
onerosos.
Normas sobre madeiras – www.abnt.org.br
NBR10024 - Chapa dura de fibras de madeira
NBR11700 - Madeira serrada de coníferas provenientes de reflorestamento para uso geral
NBR11869 - Madeira serrada de coníferas provenientes de reflorestamento - Inspeção e
recebimento
NBR12297 - Madeira serrada de coníferas provenientes de reflorestamento, para uso geral –
Medição e quantificação de defeitos
NBR12498 - Madeira serrada de coníferas provenientes de reflorestamento, para uso geral –
Dimensões e lotes
NBR12551 - Madeira serrada – Terminologia
NBR14806 - Madeira serrada de eucalipto – Requisitos
NBR14807 - Peças de madeira serrada – Dimensões
NBR14810-1 - Chapas de madeira aglomerada - Parte 1: Terminologia
NBR14810-2 - Chapas de madeira aglomerada - Parte 2: Requisitos
NBR14810-3 - Chapas de madeira aglomerada - Parte 3: Métodos de ensaio
NBR15316-1 - Chapas de fibras de média densidade - Parte 1: Terminologia
NBR15316-2 - Chapas de fibras de média densidade - Parte 2: Requisitos
NBR15316-3 - Chapas de fibras de média densidade - Parte 3: Método de ensaio
NBR6232 - Poste de madeira - Penetração e retenção de preservativo
NBR6236 - Madeira para carretéis para fios, cordoalhas e cabos
NBR7190 - Projeto de estruturas de madeira
NBR7203 - Madeira serrada e beneficiada
NBR8764 - Madeiras para embalagens para isoladores
NBR9194 - Madeira serrada em bruto - Acondicionamento e embalagem
NBR9199 - Madeira utilizada na confecção de caixas e engradados
NBR9480 - Mourões de madeira preservada para cercas
NBR9484 - Compensado - Determinação do teor de umidade
NBR9485 - Compensado - Determinação da massa específica aparente
NBR9486 - Compensado - Determinação da absorção de água
NBR9487 - Classificação de madeira serrada de folhosas
NBR9488 - Amostragem de compensado para ensaio
NBR9489 - Condicionamento de corpos-de-prova de compensado para ensaio
NBR9490 - Lâmina e compensado de madeira
NBR9531 - Chapas de madeira compensada
NBR9532 - Chapas de madeira compensada
NBR9533 - Compensado - Determinação da resistência à flexão estática
NBR9534 - Compensado - Determinação da resistência da colagem ao esforço de cisalhamento
NBR9535 - Compensado - Determinação do inchamento
TB12 - Madeiras brasileiras
ENSAIOS DE MADEIRA - LABORATÓRIO DE MATERIAIS (DECIV)
Anexo B da NBR 7190/97
B. 1 Itens contemplados
B. 2 Amostragem
B. 3 Valores característicos
B. 4 Relatório
B. 5 Umidade
52
B. 6 Densidade
B. 7 Estabilidade dimensional
B. 8 Compressão paralela às fibras
B. 9 Tração paralela às fibras
B.10 Compressão normal às fibras
B.11 Tração normal às fibras
B.12 Cisalhamento
B.13 Fendilhamento
B.14 Flexão
B.15 Dureza
B.16 Resistência ao impacto na flexão
B.17 Embutimento
B.18 Cisalhamento na lâmina de cola
B.19 Tração normal à lâmina de cola
B.20 Resistência das emendas dentadas e biseladas
B.2 Amostragem:
Lotes: volume · 12m3
N° de corpos de prova por lote: 6 (caracterização simplificada)
12 (espécies pouco conhecidas)
B.3 Valores Característicos
Os valores característicos devem ser estimados pela seguinte expressão:
x1 + x 2 + ... + x n
X wk = 2
n
−1
2
2
−1
− x n 1,1
2
onde:
x1 ≤ x2 ≤ ... ≤ xn (n é sempre no par);
xwk ≥ x1 e
xw≥ 0,7xm
B.4 Relatório (contendo):
a) Referência a esta norma;
b) Descrição da amostra, com referência à armazenagem do lote em exame;
c) Forma e dimensões dos corpos-de-prova, com indicação da direção das fibras;
d) Valor médio da umidade do lote;
e) Valores determinados das propriedades da madeira.
B.5 Umidade: corpos de prova 2x3x5cm secos em estufa (103 ± 2oC) por 6h e
até constância de massa (<0,5%)
53
U%=
mi − m s
x 100 onde : U = teor de umidade (%)
ms
mi = massa inicial do corpo de prova úmido
m s = massa do corpo de prova sec o
Obs.: massas medidas com exatidão de 0,01g
B.6 Densidade
Corpos de prova 2x3x5cm.
Densidade básica = ρ bas =
ms
massa seca da madeira (kg)
=
Vsat volume da madeira saturada (m 3 )
Densidade aparente = ρ ap =
m12
massa da madeira a 12% de umidade (kg)
=
V12 volume da madeira a 12% de umidade (m 3 )
B.7 Estabilidade dimensional da madeira
A avaliação volumétrica é determinada em função das dimensões do corpo-de-prova nos estados
saturado e seco pela expressão:
∆V =
Vsat −Vsec a
x100
Vsec a
Onde:
Vsat = L1 sat x L2 sat x L3 sat ;Vseca = L1 seca x L2 seca x L3 seca
B.8 Compressão paralela às fibras
medir a seção transversal com exatidão de 0,01mm
54
f c0 =
onde:
Fc 0. max
A
fc0 é a resistência à compressão paralela às fibras, em MPa;
Fc 0. max é a força de ruptura à compressão, em N;
A é a área inicial da seção transversal comprimida, m2.
O valor característico da resistência à compressão fc0,k deve ser estimado pelo estimador dado em
B.3.
A rigidez da madeira na direção // às fibras deve ser determinada por seu módulo de elasticidade,
como indicado na figura abaixo:
O módulo de elasticidade deve ser determinado pela inclinação da reta secante à curva tensão x
deformação nos pontos correspondentes a 10% e 50% da resistência à compressão // às fibras,
sendo dado por:
E c0 =
σ 50% − σ 10%
ε 50% − ε 10%
Para o módulo de elasticidade, utilizar relógios comparadores com precisão de 0,001mm, conforme
a figura B.6, abaixo.
55
σ 10% e σ 50% são correspondentes aos pontos 71 e 85 do diagrama de carregamento (figura B.7).
ε10% e ε 50%
são as deformações específicas medidas no corpo-de-prova de 5x5x15cm,
correspondentes às tensões σ 10% e σ 50% .
Medidas das deformações específicas: extensômetros com exatidão de 50µm/m.
Usar rótulas e carregamento monotônico crescente com taxa de 10MPa/min.
fc0, est deve ser obtido por ensaio destrutivo de um corpo-de-prova selecionado da mesma amostra
em investigação.
Carregamento aplicado em dois ciclos de carga e descarga, conforme Fig. B.7.
Resultados (acompanhados do respectivo teor de umidade):
• valores característicos para compressão // às fibras
• valor médio para o módulo de elasticidade (rigidez).
56
B.9 Tração paralela às fibras
medir a seção transversal com exatidão de 0,01mm
A resistência à tração // às fibras é dada pela máxima tensão de tração que pode atuar em um corpode-prova alongado com trecho central de seção transversal uniforme de área A e comprimento
≥ 8 A . Podem ser utilizados dois tipos de corpos-de-prova, conforme fig. B 9:
ft0 =
onde:
Ft 0. max
At 0
ft0 é a resistência à tração paralela às fibras, em MPa;
57
Ft0.max é a força de ruptura à tração, em N;
A é a área inicial da seção transversal tracionada do trecho central do CP, em m2.
O valor característico da resistência à tração ft0,k deve ser determinado pelo estimador dado em B.3.
A rigidez da madeira na direção // às fibras deve ser determinada por seu módulo de elasticidade.
A rigidez da madeira, na direção // às fibras, obtida pelo ensaio de tração, é caracterizada pelo
módulo de elasticidade determinado pela inclinação da reta secante à curva tensão x deformação
nos pontos correspondentes a 10% e 50% da resistência à tração // às fibras, sendo dado por:
Et0
σ 10% e σ 50%
B.7).
ε10%
e
ε 50%
E c0 =
σ 50% − σ 10%
ε 50% − ε 10%
são correspondentes aos pontos 71 e 85 do diagrama de carregamento (ver figura
são as deformações específicas de tração medidas no trecho central do corpo-de-
prova alongado, correspondentes às tensões
σ 10% e σ 50% , respecte.
Utilizar relógios comparadores com precisão de 0,001mm, conforme a figura B.10.
Medidas das deformações específicas: extensômetros com exatidão de 50µm/m.
Usar rótulas e carregamento monotônico crescente com taxa de 10MPa/min.
ft0, est deve ser obtido por ensaio destrutivo de um corpo-de-prova selecionado da mesma amostra em
investigação.
Carregamento aplicado em dois ciclos de carga e descarga, conforme Fig. B.7.
Resultados (acompanhados do respectivo teor de umidade):
• valores característicos para tração // às fibras
• valor médio para o módulo de elasticidade (rigidez).
58
B.10 Compressão normal às fibras
A resistência à compressão normal às fibras (fc90) é o valor convencional determinado pela
deformação específica residual de 2%o, mostrado na figura B.12, obtida em um ensaio de
compressão uniforme em corpos de prova prismáticos.
59
O valor característico da resistência à compressão normal às fibras fc90.k deve ser estimado pelo
estimador dado em B.3.
A rigidez da madeira na direção normal às fibras deve ser determinada por seu módulo de
elasticidade. Este sendo determinado pela inclinação da reta secante à curva tensão x deformação
específica definida pelos pontos correspondentes a 10% e 50% da resistência à compressão normal
às fibras fc90, obtida como indicado na figura B 12. O módulo de elasticidade é dado por:
E c 90 =
σ 50% − σ 10%
ε 50% − ε 10%
σ 10% e σ 50% são correspondentes aos pontos 71 e 85 do diagrama de carregamento (figura B.7).
ε10% e ε 50% são as deformações específicas, correspondentes às tensões σ 10% e σ 50% ,
medidas no corpo-de-prova prismático de seção quadrada de 5cm de lado e altura, na direção
tangencial, de 10cm.
Medidas das deformações específicas: extensômetros com exatidão de 50µm/m.
Usar rótulas e carregamento monotônico crescente com taxa de 10MPa/min.
fc90, est deve ser obtida por ensaio destrutivo de um corpo-de-prova selecionado da mesma amostra
em investigação.
Conhecida fc90,est o carregamento deve ser aplicado em dois ciclos de carga e descarga, conforme
Fig. B 7.
Resultados (acompanhados do respectivo teor de umidade):
• valores característicos para compressão // às fibras
• valor médio para o módulo de elasticidade (rigidez).
60
B.11 Tração normal às fibras
A resistência à tração normal às fibras da madeira é ft90 dada pela máxima tensão de tração que
pode atuar em um corpo-de-prova alongado com trecho central de seção transversal uniforme de
área A e comprimento ≥ 2,5 A .
f t 90 =
onde:
Ft 90. max
At 90
ft90 é a resistência à tração normal às fibras, em MPa;
Ft90.max é a força de ruptura à tração, em N;
At90 é a área inicial da seção transversal tracionada do trecho central do CP, em m2.
O valor característico da resistência à tração ft90,k deve ser determinado pelo estimador dado em B.3.
Carregamento monotônico crescente com taxa de 2,5MPa/min.
O arranjo de ensaio para tração normal às fibras está mostrado na figura B. 16
61
B.12 Cisalhamento
B.13 Fendilhamento
A resistência ao fendilhamento // às fibras fs0 é dada pela máxima tensão que pode atuar no
corpo de prova da figura abaixo, dada por:
Fs 0. max
As 0
onde: Fs0.max é a máxima força aplicada ao corpo de prova, em N;
As0 é a área crítica da seção transversal do corpo-de-prova, resistente ao
fendilhamento, em m2.
fs0 depende da forma e das distâncias entre os lados do corpo-de-prova, tal como em B.19.
Serve apenas para estudo comparativo entre espécies de madeira.
B.14 Flexão
A resistência da madeira à flexão fM é um valor convencional, dado pela máxima tensão que
pode atuar em um CP num ensaio de flexão simples, calculado com a hipótese de a madeira ser um
material elástico, sendo dado por:
Onde: Mmax é o máximo momento aplicado ao CP, em Nm;
M
f M = max
We é o módulo de resistência elástico da seção transversal do corpo de
We
prova, dado por bh2/6, dado em m3.
f s0 =
O valor característico da resistência à flexão fM,k deve ser determinado pelo estimador dado em B.3.
62
A rigidez da madeira à flexão é caracterizada por seu módulo de elasticidade. Este sendo
determinado pela inclinação da reta secante à curva carga x deslocamento no meio do vão, definida
pelos pontos correspondentes a 10% e 50% da carga máxima de ensaio estimada por meio de um
corpo de prova gêmeo, obtida como indicado na figura B 20. O módulo de elasticidade é dado por:
EM 0
( FM 50% − FM 10% ) L3
=
(v50% − v10% ) 4bh 3
FM50% e FM10% são correspondentes aos pontos 71 e 85 do diagrama de carregamento (figura B.21).
v10% e v50% são os deslocamentos no meio do vão, correspondentes 10% e 50% da carga máxima
estimada FM,est , em metros.
O vão livre deve ser de 21h = 105cm
Carregamento monotônico crescente com taxa de 10MPa/min.
fM, est deve ser obtida por ensaio destrutivo de um corpo-de-prova selecionado da mesma amostra em
investigação.
Conhecida fM, est o carregamento deve ser aplicado em dois ciclos de carga e descarga, conforme
Fig. B 21.
Resultados (acompanhados do respectivo teor de umidade):
• valores característicos para a resistência;
• valor médio para o módulo de elasticidade (rigidez).
63
B.15 Dureza
B.16 Resistência ao impacto na flexão
A resistência ao impacto à flexão (fbw) é definida pela razão entre a energia necessária à fratura
do corpo-de-prova (W) e a área da seção transversal deste. Na fórmula abaixo, entrando-se com W
em joules e bh em milímetros, obtém-se fbw em kJ/m2.
f bw =
64
1000W
bh
onde: W é a energia necessária para fratura do corpo-de-prova, em joules
b e h são as dimensões transversais do corpo de prova, em milímetros.
O valor característico da resistência ao impacto à flexão fbw,k deve ser determinado pelo estimador
dado em B.3.
O vão livre deve ser de 24 cm.
Os resultados (acompanhados do respectivo teor de umidade) devem apresentar os valores
característicos para a resistência ao impacto na flexão.
Tabelas da NBR 7190:
Tabela 3 - Propriedades médias das madeiras coníferas nativas e de reflorestamento.
Madeiras - coníferas
Pinho do Paraná
Pinus caribea
Pinus bahamensis
Pinus hondurensis
Pinus elliottii
Pinus oocarpa
Pinus taeda
ap(12% )
(Kg/m3)
580
579
537
535
560
538
645
fc0
(MPa)
40,9
35,4
32,6
42,3
40,4
43,6
44,4
ft0
(MPa)
93,1
64,8
52,7
50,3
66,0
60,9
82,8
ft90
(MPa)
1,6
3,2
2,4
2,6
2,5
2,5
2,8
fv
(MPa)
8,8
7,8
6,8
7,8
7,4
8,0
7,7
Ec0
(MPa)
15225
8431
7110
9868
11889
10904
13304
Fonte: NBR 7190/1997
Onde:
ap(12% ) = massa específica aparente a 12% de umidade;
fc0 = resistência à compressão paralela às fibras;
ft0 = resistência à tração paralela às fibras;
ft90 = resistência à tração normal às fibras;
fv = resistência ao cisalhamento;
Ec0 = módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compressão paralela às fibras.
65
Tabela 4 - Valores característicos das propriedades de resistência das coníferas.
Madeiras - coníferas
Pinho do Paraná
Pinus caribea
Pinus bahamensis
Pinus hondurensis
Pinus elliottii
Pinus oocarpa
Pinus taeda
fc0
(MPa)
28,6
24,8
22,8
29,6
28,3
30,5
31,1
ft0
(MPa)
65,2
45,4
36,9
35,2
46,2
42,6
57,9
ft90
(MPa)
1,1
2,2
1,7
1,8
1,8
1,8
1,9
fv
(MPa)
6,2
5,5
4,8
5,5
5,2
5,6
5,4
Onde:
fc0 = resistência à compressão paralela às fibras;
ft0 = resistência à tração paralela às fibras;
ft90 = resistência à tração normal às fibras;
fv = resistência ao cisalhamento.
Tabela 1 - Propriedades médias das madeiras dicotiledôneas nativas e de reflorestamento.
Madeiras - dicotiledôneas
Angelim Araroba
Angelim Ferro
Angelim Pedra
Angelim Pedra Verdadeiro
Branquilho
Cafearana
Canafístula
Casca Grossa
Castelo
Cedro Amargo
Cedro Doce
Champagne
Cupiúba
Catiúba
Eucalipto Citriodora
Eucalipto Tereticornis
Garapa Roraima
Guaiçara
Guarucaia
Ipê
Jatobá
Louro Preto
Maçaranduba
Oiticica Amarela
Quarubarana
Sucupira
Tatajuba
Fonte: NBR 7190/1997
ap(12% )
(Kg/m3)
688
1170
694
1170
803
677
871
801
759
504
500
1090
838
1221
999
899
892
825
919
1068
1074
684
1143
756
544
1106
940
fc0
(MPa)
50,5
79,5
59,8
76,7
48,1
59,1
52,0
56,0
54,8
39,0
31,5
93,2
54,4
83,8
62,0
57,7
78,4
71,4
62,4
76,0
93,3
56,5
82,9
69,9
37,8
95,2
79,5
ft0
(MPa)
69,2
117,8
75,5
104,9
87,9
79,7
84,9
120,2
99,5
58,1
71,4
133,5
62,1
86,2
123,6
115,9
108,0
115,6
70,9
96,8
157,5
111,9
138,5
82,5
58,1
123,4
78,8
ft90
(MPa)
3,1
3,7
3,5
4,8
3,2
3,0
6,2
4,1
7,5
3,0
3,0
2,9
3,3
3,3
3,9
4,6
6,9
4,2
5,5
3,1
3,2
3,3
5,4
3,9
2,6
3,4
3,9
fv
(MPa)
7,1
11,8
8,8
11,3
9,8
5,9
11,1
8,2
12,8
6,1
5,6
10,7
10,4
11,1
10,7
9,7
11,9
12,5
15,5
13,1
15,7
9,0
14,9
10,6
5,8
11,8
12,2
Ec0
(MPa)
12876
20827
12912
16694
13481
14098
14613
16224
11105
9839
8058
23002
13627
19426
18421
17198
18359
14624
17212
18011
23607
14185
22733
14719
9067
21724
19583
66
Onde:
ap(12% ) = massa específica aparente a 12% de umidade;
fc0 = resistência à compressão paralela às fibras;
ft0 = resistência à tração paralela às fibras;
ft90 = resistência à tração normal às fibras;
fv = resistência ao cisalhamento;
Ec0 = módulo de elasticidade longitudinal obtido no ensaio de compressão paralela às fibras.
Tabela 2 - Valores característicos das propriedades de resistência das dicotiledôneas.
Madeiras - dicotiledôneas
Angelim Araroba
Angelim Ferro
Angelim Pedra
Angelim Pedra Verdadeiro
Branquilho
Cafearana
Canafístula
Casca Grossa
Castelo
Cedro Amargo
Cedro Doce
Champagne
Cupiúba
Catiúba
Eucalipto Citriodora
Eucalipto Tereticornis
Garapa Roraima
Guaiçara
Guarucaia
Ipê
Jatobá
Louro Preto
Maçaranduba
Mandioqueira
Oiticica Amarela
Quarubarana
Sucupira
Tatajuba
Organismos xilófagos
- Fungos Apodrecedores
- Cupim-de-Madeira-Seca
- Cupim-Subterrâneo
- Perfuradores Marinhos
fc0
(MPa)
35,4
55,7
41,9
53,7
33,7
41,4
36,4
39,2
34,4
27,3
22,1
65,2
38,1
58,7
43,4
40,4
54,9
50,0
43,7
53,2
65,3
39,6
58,0
50,0
48,9
26,5
66,6
55,7
ft0
(MPa)
48,4
82,5
52,9
73,4
61,5
55,9
59,4
84,1
69,7
40,7
49,9
93,5
43,5
60,3
86,5
81,1
75,6
80,9
49,6
67,8
110,3
78,3
96,9
62,4
57,8
40,7
86,4
55,2
ft90
(MPa)
2,2
2,6
2,5
3,4
2,2
2,1
4,3
2,9
5,3
2,1
2,1
2,0
2,3
2,3
2,7
3,2
4,8
2,9
3,9
2,2
2,2
2,3
3,8
1,9
2,7
1,8
2,4
2,7
fv
(MPa)
4,9
8,3
6,2
7,9
6,9
4,1
7,8
5,7
8,9
4,3
3,9
7,5
7,3
7,8
7,5
6,8
8,3
8,8
10,9
9,2
11,0
6,3
10,4
7,4
7,4
4,1
8,3
8,5
67
1 – Conceituação
VIDROS
• Por vidro entende-se um produto fisicamente homogêneo obtido pelo resfriamento
de uma massa inorgânica em fusão, que enrijece sem cristalizar através de um aumento
contínuo de viscosidade.
• Excluindo-se as substâncias orgânicas que possuam propriedades análogas
(polímeros termoplásticos), industrialmente pode-se restringir o conceito de vidro aos
produtos resultantes da fusão pelo calor de óxidos inorgânicos ou seus derivados e misturas,
tendo como constituinte primordial a sílica (óxido de silício), que, por resfriamento, enrijece
sem cristalizar. Assim, em função da temperatura, o vidro pode passar a tomar os aspectos:
líquido, viscoso e frágil (quebradiço).
Os vidros industriais são definidos pela ASTM, American Society for Testing and
Materials, como produtos inorgânicos fundidos que se resfriaram sem se cristalizar.
Cristais
sólidos com átomos arranjados
tempo
> ocorrência
na natureza
(há tempo)
nas posições de mínima energia;
(no material fundido)
o processo demanda
e energia
periodicidade da estrutura
sólidos
A estrutura não apresenta periodicidade de longo alcance
estado
amorfos
(vidros, metais amorfos, etc)
metaestável
vidro (grande versatilidade)
sílica, cal, soda e outros óxidos.
68
Os vidros são geralmente transparentes (apesar de haver alguns opacos),
inalteráveis com o tempo e ao contato com ácidos e bases; são impermeáveis aos gases e aos
líquidos, e mais ou menos permeáveis às radiações do espectro solar (ultravioleta e
infravermelho).
O vidro é material conhecido há 5.000 anos e os romanos utilizaram-no sob diversas
formas, incluindo o envidraçamento de janelas;
Houve um período em que esta arte foi praticamente esquecida, conhecendo um novo
apogeu na mão dos venetos. O consumo, no entanto, só se difundiu para o mundo a partir da
publicação do livro “LARTE VETRARIA”, em 1612, que divulgava a técnica desenvolvida
em Veneza, famosa até hoje.
Composição do Vidro
Praticamente todo vidro plano calco-sódico, apresenta uma composição química dentro dos limites: (≅90% da produção
mundial).
O vidro de pura sílica, que seria o melhor, funde a 1.710oC. Para baixar aos 1.450 -1.550oC (temperatura
economicamente recomendada) se juntam os fundentes Na2O ou K2O. Mas, o vidro só de sílica e potassa ou soda não
tem estabilidade química. Por isso juntam-se os estabilizantes, como o CaO ou MgO. O óxido de chumbo é usado na
obtenção do cristal verdadeiro, já que aumenta a refração, reduz a dureza, permitindo melhor polimento, e aumenta a
transparência. Ele substitui total ou parcialmente a cal. O bórax diminui a expansão térmica, dando vidros de alta
resistência ao calor.
69
Veja-se a composição ponderável de alguns vidros:
Tipo de Vidro
comum
p / termômetro
cristal
p / garrafa
pyrex
SIO2
71,5
71,5
53,5
61,3
80,5
Principais elementos constituintes (%)
Na2O
K2O
CaO
PbO
15,0
13,5
10,8
0,4
14,6
11
35,5
2,8
2
26,7
4,4
2
B2O3
11,8
Vidro Float
O processo do vidro float foi desenvolvido pela Pilkington em 1952 e é
padrão mundial para a fabricação de vidro plano de alta qualidade.
O processo, que originalmente produzia somente vidros com espessura de
6mm, produz atualmente vidros que variam entre 0,4 e 25mm. As matériasprimas são misturadas com precisão e fundidas no forno. O vidro fundido, a
aproximadamente 1000ºC, é continuamente derramado num tanque de estanho
liquefeito, quimicamente controlado. Ele flutua no estanho, espalhando-se
uniformemente. A espessura é controlada pela velocidade da chapa de vidro que
se solidifica à medida que continua avançando. Após o recozimento
(resfriamento controlado), o processo termina com o vidro apresentando
superfícies polidas e paralelas.
VIDROS BLINDADOS
Como é feito o vidro blindado?
É feito como um sanduíche:
O vidro funciona o pão
O plástico (ou resina sintética) como o recheio
- O no de camadas, espessura e composição dos materiais varia conforme o calibre das balas que ele deverá
suportar.
"A resina e o plástico servem tanto para colar um vidro no outro quanto para amortecer o impacto da bala e impedir que
o vidro se estilhasse"
• Teste: depois de literalmente metralhado,
"Se passar nessa prova, a receita estará aprovada para aquele calibre específico" Comitê de Vidros Planos (ABNT).
•
•
FUNCIONAMENTO DA BLINDAGEM
A camada de vidro externa é a primeira proteção. O impacto de uma bala é semelhante à ação de uma furadeira: o
projétil chega em alta rotação e velocidade. Mas, como o vidro é um material abrasivo, consegue desgastar e deformar a
bala;
Em seguida, há a camada de resina ou plástico, que atua como amortecedora, reduzindo a velocidade e a força da bala,
até paralisá-la;
A última camada de vidro nunca é atingida pela bala, mas pode se estilhaçar devido à propagação da energia provocada
pelo seu impacto. Por isso, o vidro blindado termina em uma fina película plástica, para prender os estilhaços e impedir
que atinjam alguém.
70
2- Fabricação
2.1 – Matérias Primas:
Sílica quartzo puro (moagem custosa), quartzitos e areias.
Usualmente os bons vidros são feitos com quartzos beneficiados; são os vidros para cristais, vidros óticos, etc.
O vidro comum é feito com areias de boa qualidade. O ferro [Fe2O3], deve ser evitado por tornar o vidro
esverdeado. Nas garrafas comuns, por exemplo, o teor desse óxido é grande, e daí a cor escura.
-A alumina é obtida dos feldspatos, caulim ou outras rochas apropriadas. Seu teor vai de 0 a 5% nos vidros
comuns, e de 5 a 10% nos vidros de grande resistência.
-A cal e magnésia são obtidas de seus minérios.
-O óxido de sódio prejudica as propriedades mecânicas e químicas do vidro, mas é necessário como fundente.
É resultante do emprego do Na2CO3 (barrilha) ou Na2SO4 (no Brasil, na forma de salitre chileno).
-Em alguns casos (cristais e vidros ópticos) o sódio é substituído pelo potássio, na forma K2O, obtido de cinzas
ou outros processos químicos.
-O óxido de chumbo é usado na forma preferida de mínio ou zarcão.
-O óxido de boro é obtido através do bórax e o ácido bórico.
-Outra matéria prima importante é o próprio vidro moído, em grãos de 1 a 3mm. Ele faz baixar
consideravelmente a temperatura de fusão do conjunto, tanto que chega à proporção de 25 a 50% do volume total da
mistura. Para isso as firmas aproveitam as peças defeituosas ou quebradas.
2.2 – Fabricação do Vidro:
Na prática, a fabricação é bastante complexa por causa das temperaturas necessárias, dos fenômenos
secundários e variedade de tipos. As diversas fases da fabricação são:
a) preparo da mistura (dosagem, moagem: grãos de cerca de 1mm)
b) fusão (1.450 a 1.550oC) fornos: para cadinhos, tanques intermitentes, contínuos
c) refinação (eliminação das pequeninas bolhas de gases (1.350 a 1.450oC).
d) moldagem (T = Cte, 1.200 a 1.300oC para os vidros alcalinos)
e) recozimento
A moldagem varia com a forma desejada, podendo ser oco, tubular ou plano:
a) Moldagem de vidro oco
71
b) Moldagem de tubos de vidro
72
c) Moldagem de vidro plano:
O vidro recém-moldado apresenta grandes tensões internas, que o tornam extremamente quebradiço, levando
ao estilhaçamento. É que as camadas externas em contato com o ar ambiente esfriam e contraem-se rapidamente,
enquanto que o interior ainda permanece fluido e dilatado.
Quando este vitrifica, aparecem tensões entre as camadas interna e externa.
O recozimento é feito normalmente após a moldagem, porque não há necessidade de deixá-lo esfriar antes.
3 – Propriedades
O vidro tem grande dureza (só é riscado pelo diamante, dureza 10 de Mohs).
É atacado apenas pelo ácido fluorídrico.
Pode ser obtido na forma de fios finos (fibra de vidro e lã de vidro).
É mau condutor de calor. Comumente, deixa passar os raios infravermelhos do sol, que irão
aquecer a sala, mas é impermeável aos raios ultravioleta irradiados pelos corpos aquecidos. Por isso
uma sala envidraçada aquece mais quando isolada, sem ventilação.
Seu peso específico depende da composição e também dos tratamentos térmicos a que foi
submetido. Um vidro que foi esfriado rapidamente tem densidade mais baixa que aquele esfriado
lentamente. O recozimento aumenta a densidade. Quanto mais alta a temperatura alcançada no
forno, menor a densidade.
O coeficiente de dilatação térmica é da ordem de 0,009mm/m/oC (9 x 10-6 /oC).
73
Condutibilidade elétrica: é tão baixa a temperatura ambiente que pode ser considerado isolante; no entanto, a altas
temperaturas, a condutibilidade é igual à dos bons condutores elétricos.
Superwindows
Quadro 4 – Transmitância Térmica Total (U)
para vidraças com caixilhos múltiplos.
Figura 7 – Ilustração de uma
super janela: vidro triplo,
inserção de gás inerte e
película de baixa emissividade
(Fonte: Caram, 2002).
* emissividade da película low-e (Fonte: Caram, 2002
Com relação ao isolamento acústico, o vidro é relativamente bom, desde que usado
de maneira apropriada.
É melhor quando as superfícies são pequenas, porque nas grandes chapas pode entrar em
ressonância. Para melhores resultados, devem-se usar duas ou mais placas, de espessuras
diferentes, e não paralelas. Caso tenham a mesma espessura e sejam paralelas, continuarão a
ter a mesma transmissão de som que um vidro simples da mesma espessura.
Durabilidade química: O vidro calco-sódico é bem resistente à ação de produtos ácidos,
exceto os ácidos fluorídricos. Produtos muito alcalinos também atacam o vidro.
Um outro material que ataca o vidro é a água com cimento ou cal; nas construções isto ocorre com a ação da
água de chuva que esteve em contato com concretos recentes.
74
Propriedades Mecânicas:
ft << fc . Mas, é bom saber que nos vidros a resistência à tração é inversamente proporcional ao diâmetro da
peça, tanto assim que as fibras de vidro podem alcançar 2.000 MPa e o normal se situa entre 40 e 80 MPa.
Para efeito de cálculo, a NBR11706 (projeto e execução de envidraçamento em construções civis) estabelece:
Classificação (Quanto ao Tipo, Quanto à Constituição, Quanto à Superfície)
1) Quanto ao tipo eles podem ser:
a) Vidro recozido – sem tratamento térmico (plano, transparente, comum).
b) Vidro de segurança temperado – tratado termicamente para, ao se quebrar, desintegrar-se
em pequenos pedaços menos cortantes que o vidro recozido.
c)
Vidro de segurança laminado – composto de várias chapas de vidro unidas por películas aderentes (ex.:
polivinil butiral)
d) Vidro de Segurança aramado – formado por uma única chapa de vidro, que contém no
seu interior fios metálicos incorporados à massa, na fabricação.
e) Vidro térmico absorvente – absorve pelo menos 30% dos raios infravermelhos,
reduzindo deste modo o calor transmitido através dele.
f) Vidro Composto – unidade pré-fabricada formada de duas ou mais chapas de
75
vidro, selada na periferia, formando vários vazios entre as chapas, contendo no
interior gás desidratado, com a finalidade de isolamento térmico e acústico.
2) Quanto à constituição:
a)
b)
c)
d)
Escuro – vidro de vasilhame (garrafas, âmbar ou verde)
Meio branco – o anterior, com descolorantes químicos
Cristais – obtido com o uso do óxido de chumbo.
Coloridos – recebem corantes
3) Quanto à superfície:
a) liso – plano transparente comum ou vidraça
b) estriado – variedade especial do vidro impresso (estriado comum, fino e canelado)
c) impresso ou fantasia – obtido quando os roletes são gravados.
EMPREGOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Na construção Civil podemos empregar vários tipos de vidros: Vidro plano comum, vidros de segurança, fibras
de vidro, outros produtos de vidro (telhas, ladrilhos, vitrais, espelhos).
Vidro Plano Comum (Sheet glass)
São vidros planos de superfícies paralelas, normalmente calco-sódicos, podendo ser classificados quanto à
transparência, quanto ao acabamento das superfícies e quanto à coloração.
a) quanto à transparência eles podem ser:
* transparentes – transmitem a luz e permitem visão nítida através deles.
* translúcidos - transmitem a luz com vários graus de difusão de tal modo que a visão através
dos mesmos não é nítida.
* opacos – impedem a passagem da luz
* opalinos – apresentam características de transmissão da luz intermediária entre o vidro
translúcido e o opaco, não transmitindo entretanto a imagem dos objetos.
b) Quanto ao acabamento das superfícies:
•
•
•
•
•
Liso – leve distorção das imagens (pelo processo de fabricação).
Polido ou cristal – permite visão sem distorção das imagens (tratamento)
Fosco –Tratamento mecânico ou químico em uma ou nas duas superfícies com a finalidade de torná-lo
translúcido
Espelhado –Tratamento químico em uma das superfícies com a finalidade de refletir praticamente a
totalidade dos raios luminosos que nele incidem.
Gravado –Tratamento mecânico ou químico em uma ou ambas as superfícies, com a finalidade de torná-lo
ornamental.
c) quanto à coloração: incolor e colorido.
Vidros de Segurança (aramados, laminados e temperados)
São os vidros que, quando fraturados, produzem fragmentos menos suscetíveis de causarem ferimentos graves que
os vidros comuns em iguais condições.
Como é feito o vidro blindado?
É feito como um sanduíche - no qual o vidro faz o papel do pão e o recheio é formado de
plástico ou resina sintética. O número de camadas, sua espessura e a composição dos materiais varia
conforme o calibre das balas que ele deverá suportar. "A resina e o plástico servem tanto para colar
um vidro no outro quanto para amortecer o impacto da bala e impedir que o vidro se estilhace", diz
o industrial Nelson Simões, fabricante de vidros blindados.
Depois de pronto, o produto vai para o teste: é literalmente metralhado. "Se passar nessa
prova, a receita está aprovada para aquele calibre específico", afirma Alexandre Luiz Bonato,
coordenador do Comitê de Vidros Planos da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),
entidade que estipula normas para atividades industriais e de serviços no Brasil.
1. A camada de vidro externa é a primeira proteção. O impacto de uma bala é semelhante à
ação de uma furadeira: o projétil chega em alta rotação e alta velocidade. Mas, como o vidro é
um material abrasivo, consegue corroer e deformar a bala;
2. Em seguida, há a camada de resina ou plástico, que atua como amortecedora, reduzindo a velocidade e a força da
bala, até paralisá-la;
76
3. A última camada de vidro nunca é atingida pela bala, mas pode se estilhaçar devido à
propagação da energia provocada pelo seu impacto. Por isso, o vidro blindado termina em
uma fina película plástica, para prender os estilhaços e impedir que atinjam alguém.
Fibras de Vidro
Altamente resistentes à tração - a reduzida seção transversal das fibras reduz a possibilidade
de que haja muitos defeitos de composição, o que contribui para que as fibras tenham alta
resistência à tração.
As fibras podem ter diâmetro de até 0,1µm e de grande comprimento. São obtidas através da
passagem do vidro fundido por pequenos orifícios revestidos de platina e posteriormente soprados.
Dependendo do diâmetro dos orifícios e da pressão de insuflamento obtêm-se fibras de
diversos diâmetros até a lã de vidro.
Sua densidade varia de 15 a 150 kg/m3 e seu coeficiente de condutibilidade térmica é de 0,028 a 0,035. Seu
pouco peso, sua alta resistência mecânica e ao calor, e sua inércia química são propriedades que tem tornado a fibra de
vidro um material cada vez mais empregado.
A lã de vidro é composta de fibra de vidro descontínua, em pedaços pequenos (bastonetes). Os bastonetes são
depois prensados com o auxílio de um aglomerante apropriado, formando as mantas de lã de vidro.
Fiberglass
O fiberglass é compósito de matriz poliéster com reforço de fibras de vidro; foi o primeiro compósito de
engenharia empregado em larga escala.
As fibras de vidro são normalmente produzidas a partir da sílica (SiO2), com a adição de óxidos de cálcio
(CaO), boro (B2O3), sódio (Na2O) e/ou alumínio (Al2O3).
As resinas poliéster insaturadas são muito usadas como matriz para produção de compósitos de fiberglass,
pois podem ser processadas no estado líquido e curadas à temperatura ambiente, em moldes simples e baratos, o que
viabiliza a produção em pequena escala de peças grandes e complexas.
O fiberglass ganhou inúmeras aplicações, em diversos produtos, tais como barcos, caixas de água, piscinas,
painéis de fachada, automóveis, entre outros, representando hoje cerca de 65% do volume total de compósitos
fabricados.
Outros produtos de vidro
Tijolos: obtidos por justaposição de duas faces que são caneladas.
Telhas: podem ser do tipo canal, Marselha ou onduladas.
Ladrilhos: empregados para iluminar, pelo pavimento, peças que lhe ficam abaixo. (são colocadas sobre armação de
ferro)
Vitrais: superfícies formadas por pedaços de vidro de cor, formando desenhos.
(O conjunto deve ficar em um caixilho metálico para evitar que se desarme)
Espelhos: chapa de vidro pintada atrás com amálgama (liga de mercúrio com estanho).
Para proteger a pintura é dada uma demão de betume.
Apresentação comercial dos vidros - Dimensões de fabricação
77
Algumas normas sobre vidros: (www.abnt.org.br)
NBR11706/92 Vidros na construção civil
Fixa condições exigíveis para vidros planos aplicados na construção civil.
NBR7199/89 - Projeto, execução e aplicações de vidros na construção civil
Fixa as condições que devem ser obedecidas no projeto de envidraçamento em construção civil.
Aplica-se a envidraçamento de janelas, portas, divisões de ambientes, guichês, vitrines, lanternins,
chedes e clarabóias.
NBR12067/01
Vidro plano - Determinação da resistência à tração na flexão
-
NBR14697/01 - Vidro laminado
Especifica os requisitos gerais, métodos de ensaio e cuidados necessários para garantir a segurança
e a durabilidade do vidro laminado em suas aplicações na construção civil e na indústria moveleira,
bem como a metodologia de classificação deste produto como vidro de segurança.
NBR14698/01 – idem, idem, para Vidro temperado.
NBR9492/86 - Vidros de segurança - Determinação da visibilidade após ruptura e segurança contra
estilhaços
NBR9498/86 - Vidros de segurança - Ensaio de abrasão
NBR9499/86 - Vidros de segurança - Ensaio de resistência à alta temperatura
NBR9501/86 - Vidros de segurança - Ensaio de radiação
NBR9502/86 - Vidros de segurança - Determinação da resistência à umidade
NBR9503/86 - Vidros de segurança - Determinação da transmissão luminosa
78
FIBROCIMENTO
MATRIZ DE PASTA DE CIMENTO
+
FIBRAS
(AMIANTO OU SINTÉTICAS)
INTRODUÇÃO
•O fibrocimento é um material à base de cimento, com adições minerais (pozolânicas e/ou calcíticas) e com fibras
de reforço distribuídas discretamente pela matriz.
•Normalmente, no mercado nacional, o fibrocimento envolve o uso de matriz de cimento Portland e fibras
minerais de amianto ou fibras sintéticas como reforço, para produção de telhas de cobertura, caixas d’água,
tubos e placas planas.
•A função principal das fibras é a de exercer o reforço mecânico da região tracionada da matriz. Com isso, há
aumento da resistência ao impacto, maior capacidade de absorção de energia e a possibilidade de uso no estágio
pós-fissurado.
• O tipo, a distribuição, a relação comprimento-diâmetro e a durabilidade da fibra, assim como o seu grau de
aderência com a matriz, determinam o comportamento mecânico do compósito e o desempenho do componente
fabricado.
Histórico
•O fibrocimento tem sido largamente produzido desde o início do século XX com o advento do processo
Hatschek.
•Desde 1938, telhas de cobertura feitas de fibrocimento são utilizadas no Brasil.
•Em meados da década de 1960, o fibrocimento já participava com 25% da área coberta por ano no país.
•No início dos anos 1970, ele se firmou na indústria da construção civil brasileira, o que perdura até os dias de
hoje.
Impacto social
As indústrias do fibrocimento brasileiro geram cerca de 10 mil empregos diretos e 200 mil indiretos.
fibrocimento sem amianto
Produtos de fibrocimento sem amianto, reforçados com fibras sintéticas e polpa de celulose, curados ao ar,
podem ser encontrados no mercado brasileiro atualmente.
Fibrocimento com polpa celulósica
•
•
•
•
As fibras vegetais, como reforço de matrizes frágeis à base de materiais cimentícios, despertam grande
interesse, por causa de seu baixo custo, disponibilidade, economia de energia e pela preservação
ambiental.
As fibras sintéticas também são empregadas: polivinil- álcool (PVA), polipropileno (PP) e
poliacrilonitrila (PAN).
A produção norte-americana de compósitos cimentícios com reforço de fibras celulósicas, combinadas a
fibras sintéticas, estava ao redor de 144 mil t/ano em 2002.
A principal produção de fibrocimento nos EUA é com reforço exclusivo de polpa celulósica em produtos
autoclavados.
Matérias-primas:
1 – Aglomerantes e cargas minerais
O cimento Portland é a matéria-prima de maior proporção em massa do fibrocimento.
Os cimentos, no Brasil, diferenciam-se pela proporção de clínquer, sulfato de cálcio e adições, tais como
escórias, pozolanas e material carbonático, acrescentados no processo de moagem.
79
Pozolanas são utilizadas na forma finamente dividida e na presença de água, reagem com hidróxido
de cálcio (CH) para formar compostos com propriedades cimentícias.
Pozolanas incluem produtos recicláveis, tais como cinza volante, cinza de casca de arroz, metacaulim e
sílica ativa. São desejáveis também do ponto de vista ambiental.
2 - Fibras minerais
O amianto é uma fibra mineral natural sedosa, com propriedades físico-químicas diferenciadas (resistência
mecânica elevada, incombustibilidade, boa qualidade isolante, durabilidade, flexibilidade, resistência ao ataque
de ácidos, álcalis e bactérias, facilidade de ser tecida, dentre outras), abundância na natureza e baixo custo.
É extraído de rochas compostas de silicatos hidratados de magnésio, nas quais de 5% a 10% se encontram
em sua forma fibrosa de interesse comercial.
Existem dois tipos de amianto: as crisotilas, com alta concentração de magnésio e composição química
3MgOSiO2H2O; e os anfibólios, com alta concentração de ferro, cuja composição química é Na2OFe2O3SiO2.
3 - Fibras poliméricas
As fibras sintéticas mais usuais são as de polivinil-álcool (PVA) e
polipropileno (PP), ilustradas na Figura 2, e, em menor escala, as fibras de
poliacrilonitrila (PAN).
As fibras sintéticas são cortadas com comprimento entre 6 e 12 mm,
empregam-se em pequenas frações em volume e se distribuem aleatoriamente ou
com certo grau de orientação na matriz, de acordo com o processo produtivo.
80
3 - Fibras vegetais
• O estudo sistemático de fibras vegetais com finalidade de reforço de
matrizes começou na Inglaterra em 1970.
• No Brasil, uma das pesquisas pioneiras coube ao Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento (Ceped), em Camaçari, Bahia, com início em 1980.
• Usualmente, no processo Hatschek, as fibras vegetais comerciais são
empregadas na forma de polpas celulósicas, produzidas conforme
processos dominados pela indústria de celulose e papel, e passam pelo
processo de refinamento.
• O refino da polpa de celulose é um tratamento mecânico das fibras.
81
CIMENTO AMIANTO
A primeira idéia de associar os materiais cimento e amianto foi de Ludwig Hatscheck,
industrial austríaco, dono de uma fábrica de artigos de amianto. Usando os mesmos processos de
fabricação do papelão, Hatscheck patenteou o novo material no início do século XX, fabricando
placas de amianto usadas como cobertura.
Graças às suas interessantes propriedades como: baixa massa específica, alta resistência à
tração e elevada resistência a agentes agressivos, além de bom isolamento térmico, o cimento
amianto vem sendo cada vez mais utilizado, surgindo novos processos de fabricação e novos
produtos.
COMPOSIÇÃO DO CIMENTO AMIANTO
A proporção entre os dois componentes varia de acordo com as qualidades de cada material e de acordo
com o produto que se quer obter. Com valor médio, pode-se dizer que um cimento amianto de boa qualidade tem
125g de amianto por kg de produto acabado, podendo variar no entanto de 1:6 a 1:10 em peso
(amianto:cimento)
O cimento pode ser Portland comum (mais usado) ou Pozolânico e de escória (quando se pretende
maior resistência a determinados produtos químicos.
As fibras são em geral sedosas, desfibram-se facilmente, elevada resistência ao fogo, fundindo a 1.550oC.
As melhores fibras são as curtas e com amianto isento de talco, de modo a não se entrelaçarem durante a mistura
com o cimento, visto que sua função é atuar como uma micro armadura dentro da peça. A resistência à tração do
amianto não desfibrado pode chegar a mais de 400 MPa (igual a um aço CA-40), com peso cerca cinco vezes
menor. Misturadas ao cimento, a resistência cai para 10 a 20 MPa, o que ainda é excelente.
As fibras tem diâmetro da ordem de 0,001mm (1 µm).
Usos: tecidos incombustíveis e isolantes, isolamento elétrico, peças, como gaxetas, discos de embreagens, lonas
para freios, etc. A maior quantidade, é empregada na fabricação de materiais de cimento-amianto. Como
material maciço, em forma de placas, à semelhança do mármore, ou usada como fundente na siderurgia.
Fabricação do cimento amianto
Operações preliminares: desfibramento do amianto
Mistura com cimento e água
Homogeneização por 30 min em recipientes com pás.
Uma suspensão bem diluída de fibras, cimento e aditivos é misturada em um grande tanque onde cilindros
rotatórios captam essa pasta por meio de sucção, removendo a água da mistura até a obtenção de mantas com a
espessura desejada (formadas por lâminas de aproximadamente 1 mm cada uma).
A massa utilizada no processo Hatschek contém somente 20% de sólidos. As matérias-primas comumente
utilizadas são: cimento Portland, sílica ativa, material carbonático, polpa de celulose, fibras poliméricas ou de amianto.
As placas com material fresco podem ser, por sua vez, moldadas em diferentes formatos, tais como chapas
onduladas, reservatórios, canaletas, etc.
82
A retirada da água em excesso é feita por sucção, produzida por uma bomba de vácuo no interior do mandril; a
existência de uma tela sobre ela impede que a pasta seja arrastada. Qualquer que seja o procedimento de moldagem as
peças devem ser conservadas em ambiente úmido para facilitar a hidratação do cimento, ou seja, a “cura”.
Processo Magnani
O processo de fabricação industrial de caixas d´água com formato similar ao cilíndrico
baseia-se no método conhecido como Magnani modificado.
Essas caixas, no mercado nacional, têm altura na faixa de 595 mm a 797 mm e diâmetro
máximo entre 733 mm e 1234 mm.
A massa utilizada nesse processo de fabricação é consistente, pois a concentração de
sólidos é de aproximadamente 1:1 em relação à água, e ela é aplicada em uma única camada
sobre o molde.
Propriedades do cimento amianto
O exame microscópico de uma placa seca do produto revela a extrema divisão das fibras de
amianto no seio do material e sua perfeita aderência ao cimento. As fibras formam um feltro
83
contínuo, como se fosse uma malha, que por sua vez está cheia de cimento. A textura é
homogênea. As características principais são:
Características Técnicas
Massa específica aparente: 1,5 a 2,0 kg/dm3; valor mais comum: 1,6 kg/dm3
Resistência à compressão: 50 a 100 MPa
Resistência à tração direta: 10 a 20 MPa
Módulo de elasticidade: E = 20.000 a 30.000 MPa
Condutibilidade térmica: K = 0,35 kcal /m2. h. m .oC
Dilatação térmica: α = 10-5 / oC
Resistência ao fogo: resistem ao fogo em aquecimento lento até 300oC.
Permeabilidade praticamente nula a líquidos e gases. Grande durabilidade: (atacado em meios ácidos pH < 6). Fácil
manuseio (rapidez e economia), reutilizável, possibilidade de coloração. Grande durabilidade, sintetizada nas seguintes
considerações:
Soluções alcalinas e ácidos: o material resiste às soluções alcalinas. Os ácidos exercem ação dissolvente,
porém lenta em concentrações baixas ou vapores ácidos, a ação é fraca;
Ação eletrolítica: o cimento amianto é isento de ação destrutiva das correntes parasitas.
Vantagens do uso de cimento amianto:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Durabilidade: é inalterável, mesmo exposto as intempéries ou enterrado.
Impermeabilidade: devido a compacidade obtida a fabricação
Resistência mecânica e baixo peso: devido a alta resistência e ao baixo peso das peças (pequena espessura
das mesmas)
Incombustibilidade: resistem ao fogo em aquecimento lento até 300oC ou até 110oC, quando seguido do
resfriamento brusco, sem alterar suas características.
Isolante Térmico: sua cor clara reflete a luz e o calor. É também excelente isolante elétrico e acústico.
Inalterabilidade: resiste à ação de agentes químicos, não se oxida.
Indeformabilidade: A mistura cimento/amianto aumenta sua resistência no decorrer do tempo, não gerando
deformações no produto aplicado.
Outras vantagens: dispensa observação; rapidez e economia na utilização; permite perfeito acabamento;
pode ser reutilizado; fácil manuseio.
Recebem tintas de superfície, ou corantes de fabricação.
Produtos de fibrocimento
Caixa de fibrocimento com
tampa, reforçada com fibras
de polivinil-álcool (PVA)
Telha comum
Cumeeira normal
Telha tipo calha
Montagem de cobertura de estrutura metálica
com telhas corrugadas de fibrocimento.
Ondas que devem ser utilizadas na fixação e
sentido da montagem (cortesia da Imbralit Ltda.).
84
Características gerais do fibrocimento:
microestrutura
A interface (região de contato entre a fibra e a matriz) é importante na transmissão da tensão entre as duas
fases, no aumento da energia de fratura do compósito e no deslocamento das fissuras.
A ligação interfacial pode ser química, física ou a combinação entre elas.
O desempenho mecânico do compósito está diretamente relacionado com as propriedades da interface fibramatriz.
A idade do fibrocimento influencia a porosidade e os produtos de hidratação, que se formam na interface.
A degradação das fibras celulósicas e sua relação com a presença de portlandita é importante nas idades mais
avançadas.
Fibras de perfil irregular conferem acréscimos de até 10% na resistência à tração do compósito, em
comparação à resistência obtida com fibras retas e lisas.
Efeitos semelhantes foram obtidos, quer pela fibrilação, no caso das fibras de amianto, quer pela variação do
diâmetro ao longo do comprimento, para as fibras vegetais.
propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos fibrocimentos são o resultado da combinação das
características da matriz, das fibras e da interface entre fibras e matriz.
Na avaliação do desempenho mecânico dos compósitos fibrosos, observam-se os seguintes
parâmetros:
• características físicas, químicas e mecânicas dos materiais componentes, ou seja, fibra e matriz;
•geometria das fibras, seção transversal e comprimento;
•arranjo, orientação e dispersão das fibras;
•proporção entre os materiais componentes;
•características da interface dos materiais;
•quantidade e distribuição de tamanho de poros.
Curvas de tensão versus flecha específica de fibrocimento com fibras de polivinil-álcool (PVA), polipropileno
(PP) e amianto. Ensaio de tração na flexão (cortesia do Grupo de Construções e Ambiência, FZEA USP Pirassununga).
Durabilidade
Telhas de fibrocimento estão sujeitas à degradação causada pelas intempéries,
durante os ciclos de calor e chuva por exemplo, no caso de climas tropicais.
• Por serem porosas, elas absorvem água durante a chuva e secam ao serem
expostas à radiação solar, sob determinadas condições de temperatura e umidade.
• O cimento-amianto é altamente resistente à degradação sob intempéries.
85
• Na introdução de um novo material e/ou elemento construtivo, como no
caso do fibrocimento sem amianto recentemente lançado no mercado nacional, a
demonstração da durabilidade é fundamental.
Diversos fatores promovem alterações no material das telhas de fibrocimento, a
saber: atmosféricos, biológicos, de carga, de uso e de incompatibilidade entre fases
constitutivas.
• Essas alterações podem afetar o desempenho das telhas.
• As transformações desfavoráveis ocasionam a degradação das telhas.
• Os efeitos da degradação no desempenho dos componentes construtivos
resultam da soma dos efeitos da degradação das fases: matriz, fibra e zona de
transição fibra/matriz.
Em fibrocimentos com matriz de cimento Portland, a resistência ao meio
alcalino é uma propriedade fundamental para os materiais utilizados como reforço.
• As fibras sintéticas resistentes a álcalis, como as de polipropileno, PP, e
polivinil-álcool, PVA, por sua vez, são consideradas duráveis em matrizes de cimento
Portland.
• A degradação das fibras de celulose, na matriz alcalina de cimento Portland, tem
sido considerada o principal problema de durabilidade dos fibrocimentos sem
amianto, e são objeto de vários estudos.
Os ensaios de envelhecimento acelerado dão resposta em curto prazo.
• Um dos ensaios mais utilizados para avaliar a durabilidade de fibrocimentos
destinados a componentes de cobertura é o de ciclos de calor e chuva, com
intuito de reproduzir os principais mecanismos de degradação em situações
normais de uso.
• Um ciclo é composto de 2 h e 50 min de emissão de calor (em infravermelho) a
70ºC, e aspersão de água em temperatura ambiente por igual período. A
metodologia para esse ensaio está padronizada na norma brasileira para telhas
onduladas de fibrocimento sem amianto (NBR 15210 parte 2, ABNT, 2005).
Considerações adicionais
• A ciência dos materiais colabora para a incorporação eficiente de adições
minerais e fibras vegetais e sintéticas, com intuito de incrementar o
desempenho e a vida útil, a partir da modificação da microestrutura do
fibrocimento.
• O domínio de tal conhecimento tem ajudado a fornecer subsídios aos projetos
dos elementos construtivos, para que atinjam o melhor comportamento
possível em suas diferentes aplicações.
• A partir de modelos teóricos e experimentais, têm sido criados novos
fibrocimentos e superadas as deficiências daqueles existentes, em resposta às
grandes pressões sociais e econômicas do setor habitacional brasileiro.
86
MATERIAIS BETUMINOSOS
1 - Definições:
- Materiais betuminosos
- Betume
- Cimentos Asfálticos
- Asfaltos Líquidos
- Emulsões Asfálticas
2 - Características fundamentais dos materiais betuminosos:
(aglomerantes, hidrófugos, suscetíveis à temperatura, quimicamente inertes,
duráveis e relativamente baratos).
3 - Asfaltos: rochas asfálticas, asfaltos naturais (CAN),
asfaltos de petróleo (CAP), asfaltos diluídos (AD), emulsões asfálticas.
4 - Alcatrões: (AP-1; até AP-12)
Redestilação: 5 produtos
5 - Misturas de Produtos Betuminosos
6 - Produtos Betuminosos Fillerizados
7 - Ensaios dos Materiais Betuminosos:
Densidade, Consistência (Penetração), Viscosidade, Ductilidade, Ponto
de Amolecimento, Ponto de Fulgor, Betume Total,
Destilação – Teor de água e cinzas, Desemulsibilidade.
-------- x --------
1 - Definições:
MATERIAIS BETUMINOSOS: SUBSTÂNCIAS QUE CONTÊM BETUME OU DAS QUAIS
ELE POSSA SER DERIVADO.
BETUME: PRODUTO COMPLEXO DE NATUREZA ORGÂNICA, DE ORIGEM NATURAL
OU PIROGÊNICA, COMPOSTO DE UMA MISTURA DE HIDROCARBONETOS (COM
CONSISTÊNCIA SÓLIDA, LÍQUIDA OU GASOSA), COMPLETAMENTE SOLÚVEL EM
DISSULFETO DE CARBONO (CS2).
Cimentos Asfálticos: são materiais termoplásticos, variando a consistência de
firme a duro, em temperaturas normais, e que devem ser aquecidos até a condição de
fluidos, conveniente ao seu emprego.
Asfaltos Líquidos: nestes asfaltos a fase semi-sólida de materiais se encontra
dissolvida em óleos de grau de volatilidade variada, conforme sejam as variedades de
cura lenta, média ou rápida.
87
Emulsões Asfálticas: são misturas homogêneas de cimentos asfálticos e
água com uma pequena quantidade de um agente emulsificante normalmente usado
como auxiliar no processo de fabricação.
CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS BETUMINOSOS
Natural
(AN)
Rochas asfálticas: Xistos, arenitos
Lagos asfálticos
Sólidos: oxidados, soprados
Semisólido
Ligantes
Betuminosos
Petróleo
(AP)
cimento asfáltico
CAP 30/45
CAP 50/60
CAP 85/100
CAP 150/200
Asfalto Diluído
Cura Rápida- CR
Cura Média- CM
Cura Lenta- CL
Líquidos
Catiônica
Ruptura Rápida-RR
Ruptura Média-RM
Ruptura Lenta-RL
Aniônica
Ruptura Rápida-RR
Ruptura Média-RM
Ruptura Lenta-RL
EmulsãoAsfáltica
Alcatrão
(AP)
Líquidos – Ap.1 a Ap.8
Semi-sólidos: Ap-7 a AP-12
2 – CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
a) São materiais aglomerantes (ou ligantes)
Não necessitam adição de água para darem início à pega
Aglutinam e fazem aderir agregados por viscosidade e certa rigidez
Fazem o papel não só do aglomerante como da água.
b) São hidrófugos, isto é, repelentes da água.
Vantagem: emprego como material de estanqueidade na impermeabilização. Desvantagem: exigem
agregados secos para garantirem a aderência, e o cuidado de evitar que a água não desloque o
aglomerante depois de aderido.
c) Têm grande sensibilidade à temperatura, amolecem com o aumento, e
endurecem com a diminuição da mesma.
Vantagem: trabalhabilidade, simples aquecimento.
Desvantagem: escorrem e se deformam facilmente no verão e tornam-se duros e quebradiços, podendo fendilhar, no
inverno. Esta característica, definida como suscetibilidade à temperatura. Ao contrário dos aglomerantes hidráulicos,
são insensíveis às variações higrométricas.
d) Quimicamente inertes. Tornam-se indicados para o emprego sob a forma de revestimento e
tintas de proteção. Na construção civil são empregados, por exemplo, para a proteção do alumínio, chumbo e zinco da
ação química da cal das argamassas e da cal liberada pelo cimento durante a pega.
88
e) São materiais duráveis, capazes de conservar suas propriedades durante anos. Sofrem, no
entanto, quando expostos às intempéries, uma lenta alteração devido a uma soma de fenômenos físicos e químicos,
conhecidos como envelhecimento dos materiais betuminosos. Causa física: evaporação dos constituintes que lhe
conferem plasticidade: óleos mais ou menos voláteis; outra causa (química) é a oxigenação de seus constituintes
principais, pela ação do oxigênio do ar, com a formação de CO2 e H2O, que se desprendem. Formam-se também outros
produtos oxigenados, álcoois e acetonas, que são dissolvidos pelas águas de chuva. O processo todo conduz à
polimerização do material e conseqüentemente ao endurecimento das camadas superiores (protetoras). Podem, no
entanto, fendilhar pela diferença da dilatação.
3 - ASFALTOS: constituídos predominantemente por betumes, apresentam-se à temperatura ordinária com
consistência sólida ou semi-sólida. Têm cor preta ou pardo-escura, característica e cheiro de óleo queimado. Têm
densidade relativa em torno de 1. Fundem gradualmente pela ação do calor.
Podem ser obtidos de ocorrências naturais, rochas asfálticas e asfaltos nativos, ou por
processos industriais de destilação de petróleo de base asfáltica ou semi-asfáltica.
Rochas asfálticas: São ocorrências naturais de com 10-30% de asfalto.
Asfaltos Naturais ou Nativos: Bermudéz, na Venezuela, e Trinidad nas Antilhas; não
são asfaltos puros, 100% betume, isto é, 100% solúveis em dissulfeto de carbono. O de
Bermudéz tinha 65% de asfalto, 30% de água e 5% de outras substâncias, e o de Trinidat
tinha 40%, 30% e 30% para os mesmos constituintes.
Asfaltos de Petróleo: A maior fonte de produção de asfaltos são os processos de
destilação dos petróleos de base asfáltica ou semi-asfáltica.
No Brasil, a classificação dos cimentos asfálticos é feita por penetração, quando
empregados petróleos mais pesados, e por viscosidade, quando processados petróleos
mais leves.
Os cimentos asfálticos por penetração são classificados nos seguintes tipos:
CAP 30/45, CAP 50/60 e CAP 85/100.
Já os cimentos asfálticos por viscosidade são classificados nos seguintes tipos:
CAP 7, CAP 20 e CAP 40.
89
Esquema de produção de CAP
90
TABELA 2 – Classificação dos CAP por penetração
Unid.
Características
Penetração
(100g, 5s, 25 oC)
Ductilidade a 25 oC
Efeito do calor e do ar
(ECA) a 163 oC por 5h:
Penetração
Variação em massa
Índice de suscetibilidade
térmica
Ponto de fulgor
30/45
DNER-EM 204/95
VALORES dos CAP
50/60
85/100
150/200
MÉTODOS
DNER
ABNT
0,1mm
cm
30 a 45
60 mín.
50 a 60
60 mín.
85 a 100
100 mín.
150-200
100 mín.
ME 3
ME 163
NBR 6576
NBR 6293
(1)
%
50 mín.
1,0 máx
50 mín.
1,0 máx
47 mín.
1,0 máx
40 mín.
1,0 máx
ME 3
ME 1
NBR 6576
MB-425
C
(-1,5 a 1)
235 mín.
idem
235 mín
idem
235 mín.
idem
220 mín.
ME 148
NBR1134
1
%
99,5 mín.
99,5 mín.
99,5 mín.
ME 10
o
Solubilidade em
tricloroetileno
99,5mín
(2)
MB-166
Viscosidade Saybolt Furol a
135oC
s
110 mín.
110mín.
85 mín.
70 mín.
ME 4
MB-517
TABELA 1 – Classificação por viscosidade
Especificações para cimento asfáltico de petróleo
Características
Unid
.
CAP - 7
Viscosidade a 60oC
P
700 – 1500
2000 – 3500
4000 – 8000
Viscosidade Saybolt Furol
• 135oC
• 177 oC
s
s
100 mín.
15 a 60
120 mín.
30 a 150
170 mín.
40 a 150
1,0 máx.
4,0 máx.
50 mín.
1,0 máx.
4,0 máx.
20 mín.
1,0 máx.
4,0 máx.
10 mín.
(-1,5 a 1)
(-1,5 a + 1)
(-1,5 a + 1)
90 mín.
220 mín.
50 mín.
235 mín.
30 mín.
235 mín.
ME 3
ME 148
NBR 6576
NBR11341
99,5 mín.
99,5 mín.
99,5 mín.
ME 10
MB-166
Efeito do calor e do ar
(ECA) a 163 oC por 5h:
Variação em massa
Relação de Viscosidade
Ductilidade a 25 oC
Índice de suscetibilidade
térmica
Penetração
(100g, 5s, 25 oC)
Ponto de fulgor
Solubilidade em
Tricloroetileno
%
cm
0,1m
m
o
C
%
ma.
VALORES
CAP - 20
CAP - 40
MÉTODOS
DNER
ABNT
NBR 5847
ME 4
MB 517
ME 1
MB-425
(2)
NBR 6293
ME 163
(3)
91
Asfaltos oxidados
Quando o asfalto, ainda na torre de destilação, se encontra na fase líquida, em
temperatura próxima a 200oC, faz-se passar uma corrente de ar, obtendo-se um asfalto de
características diferentes, que é o oxidado. Tem consistência sólida, menor ductilidade,
menor sensibilidade que os cimentos asfálticos. Não são empregados na pavimentação
rodoviária por terem propriedades aglomerantes reduzidas; são, no entanto, aproveitados na
construção civil por sua resistência ao intemperismo e ao envelhecimento.
A NBR7208/90 = TB27 define termos técnicos relativos a materiais betuminosos empregados em pavimentação.
Seguem ainda as normas:
- NBR12564/92 = EB2212 Fixa condições exigíveis para os materiais a serem utilizados na
execução de macadame betuminoso por penetração.
- NBR12891/93 que fixa as condições exigíveis para a dosagem de misturas betuminosas pelo
método Marshall.
- NBR12947/93 que fixa as condições exigíveis para execução de sub-base ou base de mecadame
betuminoso por penetração.
-NBR12948/93 que fixa as condições exigíveis para os materiais a serem utilizados na execução de
concreto betuminoso usinado a quente.
- NBR12949/93 que fixa as condições exigíveis para execução de concreto betuminoso usinado a
quente.
- NBR12950/93 que fixa as condições exigíveis para execução de imprimação impermeabilizante.
- NBR12951/93 que fixa as condições exigíveis para execução e aceitação de imprimação ligante.
Asfaltos Diluídos de Petróleo
Os asfaltos diluídos de petróleo (ADP) resultam da mistura dos cimentos asfálticos com produtos
mais leves como o diesel, querosene ou com a parte leve da gasolina (nafta leve).
Os diluentes utilizados funcionam apenas como veículos, proporcionando produtos menos viscosos,
que podem ser aplicados a temperaturas mais baixas. Devem evaporar-se totalmente após a
aplicação nos serviços de pavimentação, denominando-se tempo de cura, ou simplesmente cura, ao
espaço de tempo necessário à evaporação do diluente.
De acordo com o tempo de cura, determinado pela natureza do diluente, os asfaltos diluídos no
Brasil classificam-se em duas categorias:
• Asfalto diluído de cura rápida – CR
• Asfalto diluído de cura média – CM
Para obtenção dos CRs, utiliza-se a nafta leve. Já para os CMs, emprega-se o querosene. Há muitos
anos que não se utiliza os asfaltos diluídos de cura lenta (CL), em que era empregado o diesel como
diluente.
Cada uma das categorias CR e CM apresenta faixas de viscosidades diferentes, determinadas em
função da quantidade de diluente.
Os asfaltos diluídos são classificados nos seguintes tipos:
• Cura rápida: CR-70, CR-250, CR-800 e CR-3000
• Cura média: CM-30, CM-70, CM-250, CM-800 e CM-3000
92
Tabela 3 – Especificações para asfaltos diluídos (tipo cura rápida)
Características
Asfalto diluído
Viscosidade cinemática a 60oC
ou
Viscosidade Saybolt Furol, a
50oC
60oC
Ponto de Fulgor (V. A. Tag) mínimo
Destilação até 360 oC
% volume do total destilado, mínimo
a:
190 oC
225 oC
260 oC
316 oC
Resíduo a 360 oC, por diferença, %
volume mínimo
Água % volume, máximo
Resíduo de destilação
Penetração (100g, 5s, 25 oC)
Betume, % peso, mínimo
Ductilidade a 25 oC, mínimo
Unidades
Métodos de
Ensaio
cSt
ME 151
Tipos de CR
CR - 70 CR - 250
70-140
250-500
60-120
-
125-250
27
%
10
50
70
85
35
60
80
%
%
MB-37
55
0,2
65
0,2
0,1mm
%
Cm
ME 3
ME 10
ME 163
80-120
99
100
80-120
99
100
s
s
o
C
ME 4
NBR 5765
NBR 9619
Os tipos de mesmo número índice, embora de categorias diferentes, têm a mesma viscosidade a
uma determinada temperatura. Assim, por exemplo, os asfaltos diluídos CR-250 e CM-250 têm a
mesma viscosidade, embora tenham tempos de cura diferentes.
Os ADPs mais usados na prática corrente são os tipos CR-250, CM-30 e CM-70.
93
Tabela 4 – Especificações para asfaltos diluídos (tipo cura média)
Características
Unidades
Asfalto diluído
Viscosidade cinemática a 60oC
ou
Viscosidade Saybolt Furol, a
25oC
50oC
Ponto de Fulgor (V. A. Tag) mínimo
Destilação até 360 oC
% volume do total destilado, a:
225 oC
250 oC
3165oC
Resíduo a 360 oC, por diferença, %
volume mínimo
Água % volume, máximo
Resíduo de destilação
Penetração (100g, 5s, 25 oC)
Betume, % peso, mínimo
Ductilidade a 25 oC, mínimo
cSt
Métodos de
Ensaio
ME 151
Tipos de CM
CM - 30 CM - 70
30-60
70-140
75-150
38
60-120
38
25
40-70
75-93
20
20-60
65-90
ME 4
s
s
o
C
NBR 5765
NBR 9619
%
%
%
MB-37
50
0,2
55
0,2
0,1mm
%
cm
ME 3
ME 10
ME 163
80-120
99
100
80-120
99
100
Emulsões Asfálticas:
São produtos onde o cimento asfáltico de destilação é emulsionado na água com
auxílio de uma substância emulsificante, geralmente um sabão.
O produto final tem cerca de 50 a 65% de asfalto, 1% de emulsionante e o restante de
água. A separação da fase água do asfalto é denominada de quebra ou ruptura (tentativa de
tradução do termo setting, americano).
classes de emulsões
ruptura rápida RR
ruptura média RM
Ruptura lenta RL
tempo de separação da água
(± 40 minutos)
( ±2 horas)
(± 4 horas).
Forma: líquida; cor: do marrom claro ao marrom escuro
1µm < φ < 15µm, 3µm em média
emulsões aniônicas: emulsificante, oleato de sódio, resinato de potássio, com carga
elétrica negativa nos glóbulos; fase aquosa básica.
emulsões catiônicas: emulsificante, sal de amina ou poliamina graxa. A carga elétrica +
nos glóbulos; fase aquosa ácida.
Na quebra da emulsão
cor marrom a preta
evaporação da água (cura)
94
Tempo de cura: 10 a 12 horas. Deve-se facilitar a evaporação.
Esquema de preparação de
emulsão asfáltica
EMULSÃO GROSSEIRA
FASE OLEOSA
FASE
OLEOSA
FASE AQUOSA
FASE
AQUOSA
FENÔMENO DE
COALESCÊNCIA
AGENTE
QUÍMICO
EMULSIFICANTE
EMULSÃO
ESTÁVEL
(GROSSEIRO)
A especificação da ABNT referente à emulsão catiônica é a NBR14594/00, estando
resumida na tabela abaixo.
Tabela 5 – Especificações de Emulsões Catiônicas
Características
Métodos
de
Tipos
RUPTURA
MÉDIA
Ensaio
RR-1C
RR-2C
RM-1C
RM-2C
MB-581
20-90
20-200
ME 6
5
100400
100400
Ensaios sobre a emulsão:
a) Viscosidade Saybolt Furol: SSF a
50oC
b) Sedimentação, 5 dias, % em peso
máximo por diferença
c) Peneiração (retido na peneira
0,84mm) % máx. em peso
d) Resistência à água, % mínimo de
cobertura:
Agregado seco
Agregado úmido
e) Mistura com cimento, % máximo
ou mistura com filer silícico
f) Carga da Partícula
g) PH, máximo
h) Destilação:
solvente destilado, % volume sobre
o
RUPTURA
RÁPIDA
ME 5
0,1
ME 59
ME 7
ME 8
ME 2
ME 149
80
80
+
-
NBR6568
0–3
5
0,1
80
80
+
0-3
5
0,1
80
60
+
0 - 20
5
0,1
80
60
+
0 - 12
RUPTURA
LENTA
RL-1C
Máx. 70
5
0,1
80
60
2
1,2 - 2,0
+
6,5
-
95
total da emulsão
resíduo, % mínimo em peso
i) Desmulsibilidade, % em peso:
mínimo
máximo
Ensaios sobre o resíduo:
a) Penetração (100g, 5s, 25 oC, 0,1mm)
b) Betume, % peso, mínimo
c) Ductilidade a 25 oC, 5cm/minuto, cm
mínimo
ME 63
ME 3
ME 10
ME 163
62
50
-
50-250
97
40
67
50
-
50-250
97
40
62
50
50-250
97
40
65
50
50-250
97
40
60
-
50-250
97
40
“Quando as emulsões são misturadas ao agregado, o equilíbrio que mantém os glóbulos de
asfalto em suspensão é destruído, há a separação dos constituintes: a água se separa por
evaporação ou escoamento, enquanto o asfalto flocula e se fixa sobre as pedras”.
Vantagens (qualquer tipo de emulsão):
a) Equipamentos mais simples: dispensam aquecimento e secador de agregados.
b) Eliminam riscos de incêndios e acidentes pelo superaquecimento do ligante.
c) São fáceis de manipular e distribuir.
As emulsões catiônicas apresentam excelente adesividade para qualquer tipo de agregado,
ácido ou básico, seco ou úmido
As emulsões aniônicas são as mais antigas (1927), mas hoje as catiônicas são
as mais utilizadas.
As emulsões catiônicas apresentam excelente adesividade para qualquer tipo de
agregado, ácido ou alcalino, seco ou úmido, enquanto que as aniônicas só dão boa
adesividade com agregados alcalinos ou levemente ácidos.
96
Tabela 6 – Especificações de Emulsões para Lama Asfáltica
Características
Ensaios sobre a emulsão:
a) Viscosidade Saybolt Furol: 25oC,
s
(máx.)
b) Sedimentação, 5 dias, % em peso
máximo por diferença
c) Peneiração (retido na peneira
0,84mm) % máx. em peso
d) Mistura com cimento, %
máximo
e) Mistura com filer silícico
f) Carga da Partícula
g) Destilação:
solvente destilado, % volume
sobre o total da emulsão
resíduo, % mínimo em peso
Métodos
de
ANIÔNICAS
Tipos
CATIÔNICAS
ESPECIAL
Ensaio
LA-1
LA-2
LA-1C
LA-2C
LA-E
MB-581
100
100
100
100
100
ME 6
5
5
5
5
5
ME 5
0,1
0,1
2
0,1
2
0,1
ME 7
0,1
-
-
2
ME 8
1,2 - 2,0-
1,2 - 2,0
1,2 - 2,0
1,2 - 2,0
1,2 - 2,0
ME 2
NBR6568
negat.
negat.
negat.
negat.
-
0
58
0
58
0
58
0
58
0
58
Ensaios sobre o resíduo:
50-150
50-150
50-150
50-150
ME 3
50-150
a) Penetração (100g, 5s, 25 oC,
97
97
97
97
ME 10
97
0,1mm)
b) Betume, % peso, mínimo
40
40
40
40
ME 163
40
c) Ductilidade a 25 oC, 5cm/minuto,
cm mínimo
Notas:
1) As características de desgaste da mistura devem ser determinadas pelo teste de abrasão (WTAT) - DNER
2) As emulsões LA-2 e LA-2C rompem no ensaio de mistura com cimento.
4 - ALCATRÕES (AP)
Obtidos pirogenicamente da hulha, ou madeira, turfa, linhito, graxas, etc.
São óleos de grande viscosidade, podendo ser vertidos à temperatura ordinária.
Distinguem-se dos asfaltos diluídos (ADs):
1) pelo cheiro de creosoto ou creolina característico, enquanto os ADs tem cheiro
de óleo queimado.
2) Maior sensibilidade à temperatura (>facilidade, porém faixa estreita de T)
3) Menor resistência às intempéries (> sensibilidade à temperatura e > teor em
constituintes voláteis).
4) Melhor adesividade aos agregados e melhores características aglomerantes.
Ver detalhes dos alcatrões RT-1 a RT-12 na Tabela 7.
O alcatrão é submetido a processos de redestilação, refino e retificação. Da redestilação são
obtidos cinco grupos de produtos principais, dados abaixo:
97
Alcatrão bruto: redestilação
óleos leves (óleos desinfetantes, fenóis);
óleos médios de naftaleno;
óleos pesados (antraceno, creosoto);
alcatrão de destilação AP-1, AP-2, AP-3, AP-4
piche breus da hulha (sólidos)
refino
retificação
Misturas de Produtos Betuminosos
Mistura
alcatrão ao asfalto
asfalto ao alcatrão
%
15 a 20%
20 a 30%
Alterações físico-químicas
melhora-se a aderência, sem floculação
> viscosidade, < suscetibilidade, < envelhecim.
Não é possível misturar emulsões aniônicas com catiônicas; há perigo de ruptura.
Produtos betuminosos fillerizados
Filler é um pó mineral de grande finura. Calcário, pó de pedra, carvão, cinzas
volantes, pós de rochas asfálticas, cimento, etc.
Vantagens: > viscosidade, < sensibilidade à temperatura e > durabilidade
por
absorção, os constituintes oleosos ficam retidos pelo filler, que os devolve quando o
material betuminoso vai perdendo os que havia conservado.
(filler + alcatrões)
alcatrões são mais densos, é mais fácil homogeneizar a mistura,
têm maior proporção de constituintes oleosos. Filler: 15 a 40%.
98
99
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS – ENSAIOS
Densidade:
A densidade é definida como a relação entre as massas de igual volume do material
betuminoso e de água, a certa temperatura, que em geral, é de 25 ºC.
Para os cimentos asfálticos, a determinação se faz mediante pesagem em balança
hidrostática. Pesa-se uma porção de material ao ar (Pa) e, depois, imerso em água (Pag). A
densidade d é expressa por:
d=
Pa
Pa − Pag
A densidade dos asfaltos oscila em torno de 1 e, considerando a massa específica da água
igual a 1, o valor da densidade passa a representar a massa específica dos CAPs.
Tem grande utilidade como indicativo da qualidade e fonte do material asfáltico, na
conversão de volume e no cálculo dos vazios das misturas asfálticas.
Dureza – Penetração: A consistência dos materiais betuminosos, para efeito de classificação,
é caracterizada pela dureza ou resistência à penetração. A característica da dureza é então
determinada por meio de um ensaio de penetração e expressa pela profundidade, medida em
décimos de milímetros, que uma agulha padrão penetra na amostra de material betuminoso,
em condições padronizadas de carga, temperatura e tempo.
Quando outras condições não forem especificamente mencionadas, entende-se que o
ensaio é feito a 25oC, que a carga na ponta da agulha é de 100g e que a carga é aplicada
durante 5 segundos. São essas as condições de penetração normal realizadas conforme o
MB-107. Outras condições recomendadas são 0oC, 200g e 60s.
Faz-se o ensaio tanto nos cimentos asfálticos, como nos resíduos de destilação dos
asfaltos diluídos ou emulsões.
Representação esquemática do ensaio de
penetração
Aparelho para execução do ensaio de
penetração para cimento asfáltico
Viscosidade: Define-se como a resistência à deformação aposta por um fluido à ação de
uma força. O ensaio de viscosidade determina a consistência ou fluidez dos materiais
betuminosos fluidos: os diluídos ou emulsionados. A determinação é feita com um aparelho
100
padrão, conhecido como viscosímetro Saybolt-furol e seus resultados se exprimem como
viscosidade Saybolt-furol (MB-517). A palavra Furol vem de Fuel Road Oils.
O ensaio é feito a uma determinada temperatura, registrando-se o tempo, em
segundos, necessários para que 60cm3 do produto escoem, através de um orifício padrão,
para o frasco graduado. Quanto mais longo o tempo de escoamento, maior a viscosidade do
produto asfáltico e mais próximo estará da consistência semi-sólida.
As temperaturas mais comumente empregadas, para os produtos que a 25oC têm
viscosidade superior à que pode ser medida com precisão pelo viscosímetro, são, 50, 60 e
82oC para emulsões aniônicas e catiônicas e de 50 ºC para as emulsões empregadas em
Lamas Asfálticas. Encontra-se normalizado segundo o MB-581.
O ensaio pode ser feito também em temperaturas de 135 e 177ºC, para CAPs.
Representação esquemática do viscosímetro
Saybolt-Furol
Há também o viscosímetro
Viscosímetro Saybolt-Furol
101
Ponto de amolecimento (NBR6560):
A intemperização dos asfaltos nos pavimentos acarreta uma progressiva rigidez, advindo daí
o aparecimento de pequenas fissuras, e, à medida que o processo de alteração evolui, estas
dimensões se ampliam, podendo comprometer o bom funcionamento estrutural da obra
viária.
O objetivo da engenharia, nesta área, é minimizar esses efeitos e para isso utiliza-se de
ensaios de laboratório que possibilitam prever o comportamento, em serviço, dos materiais
asfálticos. É o caso de ensaio de Ponto de Amolecimento Anel e Bola.
Esse ensaio visa medir a evolução da consistência com a temperatura e indica a que níveis
de dureza os asfaltos têm uma certa consistência.
Consiste introduzir um corpo de prova de asfalto em um anel de latão de 15,9 mm de
diâmetro interno e 6,3 mm de espessura; sobre a amostra betuminosa se apõe uma esfera de
aço de 3,5 g.
Submete-se o conjunto a um banho-maria, em que o líquido é aquecido a uma taxa de 5 ºC
por minuto, até que o asfalto flua sob o peso da esfera e toque o fundo do recipiente. A
temperatura em que isso ocorre é considerada como a de ponto de amolecimento do material
asfáltico.
102
Representação esquemática do ensaio de
Ponto de Amolecimento
Ductilidade (NBR6293):
Equipamento utilizado no ensaio
Ponto de Amolecimento Anel e Bola
Define-se como a capacidade dos materiais de sofrerem alongamento sem se romperem.
Com muita freqüência, os materiais betuminosos estão submetidos a variações de
temperatura que produzem modificações dimensionais. É necessário que o material tenha
suficiente ductilidade para dilatar-se sem fissurar ou gretar.
Uma ductilidade excessiva é também inconveniente, pois pode determinar, por
exemplo, ondulações nos pavimentos devidos ao tráfego. A ductilidade é medida pela
distância em centímetros em que um briquete padrão, em forma de 8, pode se distender
antes da ruptura. A seção transversal mínima do briquete é de 1 cm2. O ensaio é feito com o
material imerso em água a uma temperatura de 25oC, com uma velocidade de tração de 5cm
por minuto.
103
Representação esquemática do ensaio de
ductilidade
Equipamento utilizado no ensaio de
ductilidade
Ponto de fulgor:
O ponto de fulgor é a temperatura na qual, durante o aquecimento, os vapores
desprendidos se inflamam temporariamente, quando postos em contato com uma
pequena chama.
Dois tipos de testes são comumente usados para determinar o ponto de fulgor
de produtos asfálticos. Para asfaltos diluídos, que podem inflamar a temperaturas
relativamente baixas (inferiores a 80oC), usa-se o vaso aberto Tag (NBR5765) e, para
produtos de ponto de fulgor mais elevado, o vaso aberto Cleveland (NBR11341).
Embora esses dois aparelhos sejam de desenho diferente, a operação básica do teste é
a mesma para ambos.
O ponto de fulgor de um produto representa a temperatura crítica acima da qual
devem ser tomadas precauções contra perigo de inflamação durante o aquecimento ou
manipulação.
104
Ponto de Fulgor - Vaso
aberto tipo TAG
Equipamento utilizado no
ensaio do ponto de fulgor –
vaso aberto de Cleveland
Ensaio em andamento
Às vezes emprega-se o parelho de Pensky-Martens, que difere essencialmente
dos anteriores porque se prevê uma agitação contínua da amostra.
Perda por Aquecimento
É um ensaio usado para determinar a volatilidade dos materiais asfálticos, sendo
também conhecido como ensaio de perda em estufa.
Em se tratando dos cimentos asfálticos, a finalidade do ensaio é determinar a perda
do peso ocasionada pelo aquecimento, e indicar o aumento da consistência por causa
dessa perda.
É considerado como um ensaio do tipo acelerado, e fornece uma idéia do
envelhecimento do material a ser aquecido em usinas, para aplicação, e durante sua
vida em serviço.
Colocam-se na estufa 50 gramas de cimento asfáltico, à temperatura de 163 ºC, pelo
período de 5 horas, e procede-se a um movimento de rotação à velocidade de 5 a 6
rpm. A perda de peso, em percentagem, é considerada a perda por aquecimento.
O ensaio obedece ao MB425 ou ME 1 do DNER.
Betume Total (DNER ME 010):
Num produto asfáltico, chama-se betume à parcela que é completamente
solúvel no dissulfeto de carbono (CS2). Nos cimentos asfálticos e nos produtos
asfálticos residuais viscosos, a solubilidade em CS2 representa o seu teor em ligantes
ativos. Os asfaltos de petróleo refinados dentro de boa técnica, sem mistura de outros
materiais, são pelo menos 99,5% solúveis em dissulfeto de carbono (MB-166).
Solubilidade em tetracloreto de carbono: este ensaio é realizado da mesma
maneira e com a mesma finalidade da solução em dissulfetos de carbono. A maior
parte dos materiais asfálticos é igualmente solúvel nos dois solventes. A única razão
de ser o último freqüentemente empregado é o fato de não ser inflamável.
Podemos encontrar nos asfaltos os seguintes elementos:
- Carbóides, que são solúveis CS2
105
- Carbenos, solúveis no CS2 e insolúveis no CCl4
- Asfaltenos, solúveis nos dois líquidos citados e insolúveis no éter
- Maltenos, solúveis em todos os solventes.
Os teores da carbóides e de carbenos são muito reduzidos. Quando o teor passa de
2%, o asfalto perde ductilidade e adesividade.
As propriedades dos asfaltos variam de acordo com as proporções de asfaltenos e
maltenos.
Destilação: teor de água e cinzas (NBR6568)
O ensaio de destilação é empregado para determinar a quantidade e os tipos de
resíduos asfálticos que contêm os asfaltos diluídos (cut-backs) remanescentes da
volatilização dos componentes mais leves (MB-586). Outra finalidade é determinar a
rapidez relativa com que este resíduo é obtido.
Depois de concluída a destilação, o resíduo é submetido a um ensaio de
consistência e a um ensaio de solubilidade dissulfeto ou tetracloreto de carbono. Se
for um semi-sólido e sua penetração puder ser determinada, será ensaiada também
sua ductilidade.
Figura 1 - Ensaio de Destilação
O ensaio de destilação, juntamente com o ensaio de consistência do resíduo,
classifica prontamente o tipo de produto asfáltico diluído (cut-back) em exame. Essa
quantidade é expressa como “Resíduo da Destilação a 360 ºC”, % por volume, por
diferença.
Água
Esse ensaio visa determinar a quantidade de água incorporada ao material
betuminoso.
Cinzas
Indica a percentagem de material mineral presente
106
Desemulsibilidade ou ruptura (emulsão asfáltica)
O ensaio indica a velocidade relativa com que os glóbulos coloidais de asfalto
unir-se-ão entre si (a emulsão romperá), quando estender a emulsão em película
delgada sobre o solo ou sobre os agregados.
O cloreto de cálcio flocula as partículas de asfalto. Para emulsões de ruptura
rápida utiliza-se uma solução fraca de cloreto de cálcio (0,02N), ao passo que para as
de ruptura média a solução é de 0,10N. Calcula-se a percentagem, dividindo a massa
obtida no ensaio, após secagem em estufa a 163oC, pela massa que se obtém no
resíduo por destilação.
O método MB-590 utiliza como floculador o Aerosol OT a 0,8% (dioctil
sulfossucionato de sódio).
No caso de emulsões de ruptura lenta, utiliza-se a mistura com cimento (MB496).
Ensaio de Determinação das cargas das Partículas (DNER ME 2)
Utilizado para emulsões catiônicas.
É realizado pela imersão dos eletrodos positivos e negativos em certa amostra da
emulsão. Ao fim de um período determinado, os eletrodos são desligados e retirados
da emulsão, e verifica-se em qual deles existe uma camada de asfalto aderente à
placa. As emulsões catiônicas são atraídas pelos catodos (-).
Figura 2 - Ensaio de determinação das cargas das partículas
Outros ensaios:
Ensaio de pH, que Tem a finalidade de determinar a acidez das emulsões catiônicas
Ensaio no Resíduo da Destilação
Peneiramento, etc.
107
108
109
METAIS
Estudo particular resumido dos principais metais empregados na construção
civil.
ALUMÍNIO
O ALUMÍNIO É UM METAL DE MUITA QUALIDADE, SOBRESSAINDO A
LEVEZA, ESTABILIDADE, BELEZA E CONDUTIBILIDADE. É UM METAL
DE AMPLO EMPREGO NA CONSTRUÇÃO, SÓ PERDENDO EM
IMPORTÂNCIA PARA O FERRO.
110
Minério – Bauxita (Al2O3.nH2O)
Propriedades:
Densidade: 2,7
Ponto de fusão: 658ºC
σt = 60MPa
E = 67.000MPa
Boa resistência à corrosão
Oxidação superficial protege o
metal
Altas condutibilidades térmica e elétrica
Utilização
Laminados
Lâminas e chapas, lisas ou
lavradas - estampadas,
corrugadas, vincadas ou
estiradas
Extrudados
Perfis para esquadrias
Condutores elétricos
Fios e cabos
Mais leves que os de cobre
Coberturas
Telhas onduladas e trapezoidais
e lâminas para
impermeabilização (papel
alumínio liso ou corrugado)
Ferragens
Fabricação de tintas
Ligas
Duralumínio - Al, Cu, Mg
Bronze de alumínio - Cu, Al
Al, Zn, Mg
Al, Mg, Si
Empregos do alumínio:
O alumínio possui muitas qualidades e usos. Na construção é usado em
transmissão de energia elétrica, coberturas, revestimentos, esquadrias, guarnições,
elementos de ligação, etc.
Cuidados a serem tomados na utilização do alumínio:
-Evitar contato direto com o aço, ferro ou outros metais devido à corrosão
eletroquímica.
-Os dobramentos feitos no local devem ter grande raio, senão o alumínio
fendilhará.
-Na transmissão de energia elétrica é usado em forma de fios e cabos. Por ser
mais leve que o cobre, permite maior afastamento entre postes; é também mais
barato. Tem o inconveniente de ser menos maleável para efeito de dobramento.
-O alumínio moído também pode ser disperso em veículo oleoso, dando tintas
de alumínio de boa resistência e proteção.
CHUMBO
Minério – Galena (sulfeto de chumbo)
Propriedades:
Densidade: 11,35
Ponto de fusão: 327ºC
σt = 14MPa
λ = 69%
Aplicações
Tubos e artefatos de canalizações
Impermeabilização de coberturas
Chapas soldadas
Apoios de peças submetidas a
111
E = 17.000MPa
HB = 4
Baixa condutibilidade térmica
Resistência à corrosão
A oxidação superficial protege o metal
Resiste ao meio ácido e é atacado pelo
meio básico
vibrações
Máquinas, pontes...
Fabricação de tintas
Saturnismo
Ligas
Solda de encanador
2/3 chumbo e 1/3 estanho
Sn, Sb - ligas antifricção.
Empregado em tubos e artefatos para canalização, absorventes de choques, na
indústria de tintas, coberturas, etc.
COBRE
O cobre é um metal de cor avermelhada, muito dúctil e maleável, embora duro
e tenaz. Pode ser reduzido a lâminas e fios extremamente finos. Ao ar cobre-se
rapidamente de uma camada de óxido e carbonato, formando o azinhavre, muito
venenoso, mas que protege o núcleo do metal, dando-lhe duração quase que infinita.
Ocorrência
Estado nativo e
Minérios - Calcopirita, Calcosina e
Cuprita
Propriedades:
Densidade: 8,95
Ponto de fusão: 1080ºC
σt = 220MPa
λ = 50%
E = 120.000MPa
Altas condutibilidades térmica e elétrica
Boa resistência à corrosão
Azinhavre
Utilização
Indústria de tintas
Fungicida
Condutores elétricos
Fios e cabos
Instalações de água quente e de gás
Revestimento de paredes e ornatos
diversos
Ligas
Bronze - Cu-Sn
Latão - Cu-Zn
Nas instalações elétricas domiciliares quase só é usado cobre, por ser mais
condutor e mais flexível que o alumínio.
Geralmente nos fios e cabos o cobre é capeado por uma camada delgada de
estanho, para evitar a oxidação.
BRONZE
O bronze é uma liga de 85 a 95% de cobre e 15 a 5% de estanho. Tem grande
dureza e densidade entre 7,8 e 9,2. É usado na construção de ferragens e ornatos. É de
difícil oxidação, muito duro, mas bastante flexível. Muitas vezes a liga tem também
zinco e chumbo e a cor vai de vermelho-amarelado até quase branco. Tem também
alta condutibilidade térmica.
112
ZINCO
É um metal cinza azulado. É muito atacável pelos ácidos.
Minério – Blenda (ZnS)
Propriedades
Densidade: 7,2
Ponto de fusão: 420ºC
σt = 170MPa
E = 100.000MPa
Utilização
Na proteção superficial do aço
Galvanização
Telhas e calhas para coberturas
Pigmento de tintas
Alvaiade (ZnO)
Ligas
Latão - 60 a 95% de Cu; 5 a 40% de Zn
Torneiras, tubos e fechaduras
Na construção aparece principalmente sob a forma de chapas lisas ou
onduladas (aço zincado) para coberturas e revestimentos em calhas e tubos
condutores de fluidos. Aparece ainda como composto (alvaiade para pintura) e ligas.
LATÃO
O latão é uma liga entre o cobre e o zinco de grande importância na construção.
A proporção é variável 95 – 60% de cobre a 5 – 40% de zinco. É muito usada a liga
67 x 33%. Tem cor amarela, é muito dúctil e maleável a quente. Dificilmente se
oxida e é muito resistente. Mais estável no ar que o cobre, pode adquirir belo
polimento.
É muito empregado em ferragens: torneiras, tubos, fechaduras, ornatos, etc.
Aqui, quanto maior a utilização do latão, maior a qualidade.
Sob o título de ferragens existem dois grandes grupos de artefatos que utilizam
o latão, na construção:
- Ferragens de esquadria (fechos de girar e correr, fechaduras, dobradiças e
puxadores)
- Metais sanitários: válvulas (gaveta, globo e de retenção), torneiras, e outros.
ESTANHO
Minério – Cassiterita (SnO2); Pirita
Propriedades:
Densidade: 7,4
Ponto de fusão: 232ºC
σt = 35MPa
E = 40.000MPa
Condutibilidade térmica semelhante à do
ferro
Utilização
Como substituto do chumbo
Na proteção superficial do aço, pois é de
difícil oxidação
Folhas de Flandres
Ligas
Bronze: Cu-Sn
MAGNÉSIO
113
Minério – Dolomita,
Magnesita
Propriedades:
Densidade: 1,74 - mais leve metal
industrial
Ponto de fusão: 650ºC
σt = 175MPa
E = 45.000MPa
Baixa resistência à corrosão
Utilização
Ligas - Al, Mn, Zn
Modificação nas propriedades dos metais
Deformação nos metais
Corresponde a um deslocamento dos átomos no reticulado
Na deformação plástica os átomos são deslocados ao longo dos planos de
clivagem e a deformação é permanente
Densidade de alguns metais (g/cm³)
Magnésio
1,74
Alumínio
2,70
Zinco
7,13
Ferro
7,87
Níquel
8,90
Cobre
8,96
Chumbo
11,34
Mercúrio (líquido) 13,60
Condutibilidade elétrica,
Condutibilidade térmica – expressa em
cal/cm/s e por ºC, tendo o Cobre como a
unidade
Cobre
Alumínio
Magnésio
Zinco
Ferro
Chumbo
1
0,52
0,40
0,30
0,18
0,09
Módulo de elasticidade (MPa)
114
tendo o cobre como unidade
Por unidade
Metal
de área
Cobre
1,00
Alumínio
0,61
Magnésio
0,37
Zinco
0,28
Níquel
0,23
Ferro
0,18
Chumbo
0,08
Por unidade
de peso
1,00
2,01
1,80
0,35
0,23
0,20
0,06
Níquel
Ferro
Cobre
Zinco
Alumínio
Chumbo
210.000
210.000
110.000
98.000
70.000
17.500
3) Propriedades mecânicas
Escoamento
É a fase do ensaio de tração durante a qual o metal deforma-se mesmo sem o
acréscimo de tensão. Essas deformações são de natureza plástica.
Plasticidade
Ductilidade: capacidade que um metal tem de se transformar em fios, por tração.
Maleabilidade: capacidade que um metal tem de se transformar em lâminas, por
compressão.
Tenacidade: capacidade que um metal tem de absorver energia até a sua
ruptura.
É o contrário da fragilidade. Os materiais tenazes resistem a choques.
Dureza
De risco; De resistência à penetração; Elástica
Elasticidade e plasticidade dos metais
Resistência à corrosão
Corrosão é a tendência do metal de voltar ao seu estado original, à forma mais
estável – mineral
Metais nobres: Ouro, platina e prata são resistentes à maioria dos agentes
corrosivos.
Metais utilizados na proteção de outros metais:
115
Níquel, Estanho, Cromo e Zinco.
Ensaios mecânicos
Ensaio de tração axial
Ensaio de dobramento
Módulo de elasticidade
Limite de escoamento
Limite de resistência
Alongamento de ruptura
Admite-se que o comportamento à compressão
seja o mesmo que para a tração, desde que esteja
afastada a possibilidade de flambagem.
Quando a solicitação é cíclica, e o número de ciclos é
elevado, o metal se rompe para uma tensão inferior ao
limite de resistência da solicitação estática
fadiga
Ensaio de impacto - Flexão dinâmica
Ensaio de Fadiga
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
A metalurgia do ferro tomou o nome especial de siderurgia, daí a designação
de produtos siderúrgicos para aqueles feitos com o ferro e suas ligas.
O ferro é indiscutivelmente, o metal de maior aplicação na indústria da
construção civil devido a seu elevado módulo de resistência, permite vencer grandes
vãos com peças relativamente delgadas e leves. É usado puro ou em ligas na armação
de abóbadas, vigas, indústria de tintas; ou para reforçar outros materiais, como é o
caso do concreto armado. Seu estudo é bastante intenso a fim de atender às
exigências da demanda.
Ligas Fe-C
Aços
0 < %C < 2
Ferros fundidos 2 < %C < 4,5
Fabricação:
Ligas especiais
Fe-C + elementos ligas
Ni, V, Cr, Mo, W,
Al, Si, P, S
116
O que é o inox?
Fe + C + Cr = inox
Ferro Carbono Cromo (mínimo de 10,5%)
A principal diferença entre o inox e os aços carbonos comuns está no teor de
cromo.
O aço inox é uma liga de ferro-carbono, com teor mínimo de 10,5% de
cromo, que apresenta elevada resistência à corrosão.
O cromo favorece a formação de uma camada protetora fina, resistente e
invisível, conhecida como camada ou filme passivo, que protege o aço inoxidável
de eventuais problemas de corrosão e oxidação. Quando removida (por exemplo,
por riscos), essa camada extremamente fina e aderente tem capacidade de se
autoregenerar em diferentes ambientes.
Em aços carbonos comuns, é preciso utilizar processos protetores de
superfície, como pintura, galvanização, fosfatização ou bicromatização. No aço
inox, esse trabalho não é necessário já que a camada passiva - que tem formação
espontânea – protege imediatamente o inox contra a corrosão do meio ambiente.
*Também aplicáveis em outros metais utilizados na arquitetura.
Tabela para escolha do tipo de aço inox
A = Adequado N = Não-adequado I = Interiores E = Exteriores C = Consultar a Acesita
*
= Atmosferas que contêm muitos sólidos em suspensão ou gases provenientes do sistema de exaustão
de automóveis.
** = Algumas atmosferas industriais podem conter elevados teores de gases sulfurosos (SOx), permitindo
a condensação de ácido sulfúrico (H2SO4) na superfície dos materiais. Sem os devidos cuidados, nessas
condições, até os aços inox considerados adequados podem sofrer corrosão.
117
***
= Em atmosferas litorâneas, o teor de cloreto, os ventos predominantes e a distância do mar
podem representar um papel muito importante. A resistência à corrosão dos materiais estará sempre
relacionada a esses fatores.
Alguns produtos com ferro serão apresentados a seguir:
Folhas de Flandres (lata)
São chapas finas de aço cobertas por leve camada de estanho, para não oxidar,
obtida por imersão ou deposição eletrolítica.
Chapas Galvanizadas
São chapas finas de aço revestidas com zinco. É a imersão da chapa em um
banho de zinco fundido.
Chapas Lisas Pretas
São chapas de ferro fundido, pretas, lisas, laminadas a quente e a frio. As
chapas laminadas a quente são as grossas (5,16 a 75,20mm de espessura). As
laminadas a frio são as finas (1,90 a 0,31mm de espessura).
Ferros Perfilados
Ferro fundido, laminado, apresentado em forma de barras redondas, quadradas,
retangulares, perfis L, T, I, U. Os perfis com dimensões menores de 2” (50mm) são
chamados finos e os de mais de 2” são chamados grossos.
Arames e Telas
Os arames são finos fios de aço laminado, galvanizados ou não. A
denominação da bitola é por número, diminuindo o diâmetro à medida que aumenta o
número. Vão de 0,2 a 10,0mm.
O arame utilizado na amarração das armaduras de concreto armado é recozido,
ou queimado, na bitola 18 BWG (1,24mm), sendo utilizado o 16 (1,65mm) em
armaduras pesadas. BWG significa Birmingham Wire Gauge. O arame recozido nº10
é utilizado na amarração de andaimes e pontaletes sem grandes responsabilidades.
Pregos
São fabricados a partir de arame galvanizado em máquinas apropriadas que
cortam o arame e moldam a ponta e a cabeça do prego.
Tipos de aço para armadura de concreto
Aços de dureza natural
Laminados a quente, sem tratamento após a laminação
Composição da liga
Fe . C . Mn . Si . Cr
Ensaio de tração
Módulo de elasticidade: 210.000MPa
Acentuado patamar de escoamento
Grande estricção
Ferro fundido
118
Produto siderúrgico (Liga Fe-C) obtido por fusão, com teor de carbono entre
2 e 4,5%.
NBR 7480
BARRAS E FIOS DE AÇO DESTINADOS A ARMADURAS PARA
CONCRETO ARMADO (NBR 7480/96) - RESUMO
Encomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de aço destinados a armaduras para
concreto armado.
3 -Definições:
3.1 Lote: Grupo de barras ou fios apresentado à inspeção como um conjunto unitário
3.2 – Partida: Conjunto de lotes apresentados para inspeção de uma só vez.
3.3 –Fornecimento: Conjunto de partidas que perfaz a quantidade total da
encomenda.
3.4 – Diâmetro nominal(φ
φ): Número correspondente ao valor, em milímetros, do
diâmetro da seção transversal do fio ou da barra.
4- Condições Gerais
4.1 - Classificação
4.1.1 – barras: diâmetro nominal 5,0 ou superior, obtidos exclusivamente por
laminação a quente, e classificam-se como fios aqueles de diâmetro 10,0 ou inferior,
obtidos por trefilação ou estiramento.
4.1.2 - De acordo com o valor característico da resistência de escoamento,
as barras são classificadas nas categorias CA-25 e CA-50, e os fios de aço na
categoria CA-60.
4.2 - Homogeneidade Geométrica
As barras e fios de aço destinadas a armaduras para concreto armado devem
apresentar suficiente homogeneidade quanto as suas características geométricas.
4.3 - Defeitos
Isenção de defeitos prejudiciais. Uma oxidação do produto pode ser admitida,
quando for uniforme, leve e superficial.
Nota: O grau de oxidação permitido é caracterizado quando, após sua remoção com
um tecido grosseiro ou escova qualquer, não fiquem evidências de pontos localizados
de corrosão. Em casos de dúvida o material deve ser ensaiado.
119
4.4 - Massa e Tolerâncias: A massa real das barras deve ser igual à sua massa
nominal, com tolerância de ± 6% para diâmetro nominal igual ou superior a 10,0 e de
± 10% para diâmetro inferior a 10,0. Para os fios, essa tolerância é de ± 6%. (Tabela
1 do anexo B)
4. 5 - Comprimento e tolerância: o comprimento normal é de 11,0m ± 9%.
Permite-se a existência de até 2% de barras curtas, porém de comprimento não
inferior a 6,0m.
4.6 – Característica geométrica das barras com nervuras: a configuração das
nervuras deve ser tal que não permita movimentação da barra dentro do concreto.
4.7 – Marcação: todas as barras devem apresentar marcas de laminação em relevo,
identificando o produtor, com registro no INPI (Instituto Nacional de Propriedade
Industrial, a categoria do material e o respectivo diâmetro nominal. A identificação
de fios e barras lisas deve ser feita por etiqueta ou marcas em relevo).
4.8 - Embalagem
4.8.1: As barras e os fios são fornecidos em feixes ou rolos, com massa especificada
ou não, conforme acordo mútuo entre produtor e comprador, registrado na
encomenda.
4.8.2: Cada feixe ou rolo deve ter etiqueta firmemente fixada, contendo pelo menos:
nome do produtor, categoria e diâmetro nominal.
4.9 – Modo de fazer a encomenda :
a) número desta Norma;
b) diâmetro nominal e categoria da barra ou do fio;
c) quantidade, em toneladas; d) comprimento e sua tolerância
e) embalagem (feixe, feixe dobrado, rolo);
f) outros requisitos adicionais ou exceções aos indicados nesta
Norma.
Condições Específicas
5.1 - Requisitos de propriedades mecânicas de tração: os requisitos de
propriedades mecânicas de tração são dados na tabela 2 do anexo B.
5.1.2 – A resistência de escoamento pode ser caracterizada por um patamar no
diagrama tensão-deformação ou calculada pelo valor da tensão sob carga
correspondente à deformação permanente de 0,2%.
5.1.3 - A resistência de escoamento pode também ser calculada pelo valor da tensão
sob carga correspondente à deformação de 0,5%. Em caso de divergência, prevalece
o valor obtido em 5.1.2.
5.2 - Requisitos de propriedades mecânicas de dobramento: Ver tabela 2 do anexo
B
120
Não deve ocorrer ruptura nem fissuração na zona tracionada. NBR 6153
5.3 Características complementares
requisitos relativos à aderência
5.3.2.1 – As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente providas de nervuras
transversais ou oblíquas.
6 – Inspeção
6.1 – Condições de Inspeção: acessibilidade (fábrica, laboratório de ensaios)
6.2 – Verificação dos defeitos e do comprimento: (realizado pelo inspetor)
6.3 – Amostragem
6.3.1 – Formação dos lotes: para corridas não identificadas, o inspetor orientará a
formação de lotes, cujas massas não superem os valores indicados na tabela 3-anexo
B.
6.3.2 – Formação das amostras: cabe ao comprador ou ao seu inspetor, em cada
partida, extrair aleatoriamente amostras com 2,2m, desprezando a ponta de 20cm,
identificá-las e enviá-las ao laboratório.
6.3.3 – Quantidade de amostras
6.3.3.1 – Lotes de corridas identificadas: amostra representativa do lote = 1
exemplar. Se qualquer corpo-de-prova não satisfizer às exigências
contraprova,
agora com a amostra representativa da cada lote sendo composta de 2 (dois) novos
exemplares.
6.3.3.2 – Lotes de corridas não identificadas: amostra de 2 exemplares, contraprova
com 3 (três) novos exemplares.
6.5 – Ensaios
6.5.1 – Ensaio de tração: NBR 6152. O comprimento inicial Lφ = 10 diâmetros
nominais, não sendo permitido o uso de corpo-de-prova usinado.
6.5.2 – Ensaio de dobramento: NBR 6153
6.5.3 – Ensaio de fissuração: Não é ensaio de recebimento. NBR 7477
6.5.4 – Ensaio de fadiga: Não é ensaio de recebimento. NBR 7478
7 – Aceitação e Rejeição
7.1 – Aceitação
O lote é aceito se atender:
a) aos requisitos especificados em defeitos e massa nominal
121
b) aos resultados satisfatórios dos ensaios de tração e dobramento de todos
os exemplares retirados de acordo com 6.2.
7 - Rejeição
O lote é rejeitado se:
a) não atender quanto a defeitos e massa nominal
b) No ensaio de contraprova houver pelo menos um resultado que não
satisfaça às exigências desta norma.
Anexo A: Configuração geométrica
45o.
Os eixos das nervuras transversais ou oblíquas devem formar com a direção do eixo da barra um ângulo ≥ a
As barras devem ter pelo menos duas nervuras longitudinais contínuas e diametralmente opostas, exceto no
caso em que as nervuras transversais estejam dispostas de forma a se oporem ao giro da barra dentro do concreto.
A altura média das nervuras ou cristas, ou a profundidade das mossas, deve ser igual ou superior a 4% do
diâmetro nominal.
O espaçamento médio das nervuras transversais, ou oblíquas, medido ao longo de uma mesma geratriz, deve
estar entre 50 e 80% do diâmetro nominal.
As nervuras devem abranger pelo menos 85% do perímetro nominal da seção transversal da barra.
O espaçamento médio entre as nervuras deve ser determinado dividindo-se um comprimento ocupado por 10
espaços contínuos do corpo-de-prova por 10.
A altura média das nervuras é calculada através de medidas obtidas da seguinte maneira: são escolhidas dez
nervuras de cada lado do corpo-de-prova e em cada nervura são executadas três medidas, sendo uma no meio, e as
outras a ¼ e ¾ do comprimento da mesma.
122
ANEXO B - TABELAS
Tabela 1 - Características de Fios e Barras
Diâmetro nominal(A)
(mm)
Fios
Barras
2,4
3,4
3,8
4,2
4,6
5,0
5,5
6,0
6,4
7,0
8,0
9,5
10,0
-
5,0
6,3
8,0
10,0
12,5
16,0
20,0
25,0
32,0
40,0
Massa e Tolerância por unidade de comprimento
(kg/m)
Massa
Massa
Massa
Massa
Massa
máxima
máxima
mínima
mínima
(B)
nominal
-10%
-6%
+6%
+10%
0,034
0,036
0,038
0.067
0,071
0,075
0,084
0,089
0,094
0,102
0,109
0,115
0,123
0,130
0,137
0,139
0,145
0,154
0,163
0,169
0,175
0,187
0,198
0,209
0,222
0,235
0,220
0,230
0,245
0,259
0,269
0,238
0,253
0,268
0,238
0,253
0,268
0,355
0,371
0,395
0,418
0,434
0,523
0,558
0,589
0,580
0,617
0,654
0,906
0,963
1,021
1,484
1,578
1,673
2,318
2,466
2,614
3,622
3,853
4,084
5,935
6.313
6,692
9,273
9,865
10,456
-
Valores nominais
Área da
seção
(mm2)
4,5
9,1
11,3
13,9
16,6
19,6
23,8
28,3
31,2
32,2
32,2
50,3
70,9
78,5
122,7
201,1
314,2
490,9
804,2
1256,6
Perímetro
(mm)
7,5
10,7
11,9
13,2
14,5
17,5
17,3
18,8
19,8
20,1
20,1
25,1
29,8
31,4
39,3
50,3
62,8
78.5
100,5
125,7
(A) Outros diâmetros nominais podem ser produzidos a pedido do consumidor, mantendo-se as faixas de
tolerâncias.
(B) A densidade linear de massa (em kg/m) é obtida pelo produto da área da seção nominal em m2 por 7850 kg/m3.
Tabela 2 - Propriedades mecânicas exigíveis de barras e fios de aço destinados a
armaduras para concreto armado
C
A
T
E
G
O
R
I
A
CA-25
CA-50
CA-60
Ensaios de tração (valores mínimos)
Resistência
Característica de
Escoamento (A)
fy
(MPa)F
Limite de
resistência
fst
(MPa)F
250
500
600
1,20 fy
1,10 fy
1,05 fy(E)
Alongamento
em 10φ
φ(C)
Ensaio de dobramento
a 180o
Diâmetro de pino(D)
(mm)
(%)
φ < 20
φ ≥ 20
18
8
5
2φ
φ
4φ
φ
5φ
φ
4φ
φ
6φ
φ
-
Aderência
Coeficiente de
conformação
superficial
mínimo
para φ ≥ 10mm
η
1,0
1,5
1,5
123
(A) Valor característico do limite superior de escoamento (LE ou σe da NBR 6152 ou f y da 6118)
(B) O mesmo que resistência convencional à ruptura ou resistência convencional à
tração. LR ou σt da NBR 6152.
(C) φ é o diâmetro nominal em mm.
(D) As barras com φ ≥ 32 da categoria CA-50 devem ser dobradas sobre pinos de 8φ
(E) fst mínimo de 660 MPa
(F) Para efeitos práticos de aplicação desta norma , pode-se admitir
1MPa = 0,1 kgf/mm2
Tabela 3 - anexo B:
Diâmetro nominal
φ (mm)
2,4 - 3,4 - 3,8 - 4,2 e 4,6
5,0
5,5
6,0
6,3
6,4
7,0
8,0
10,0
12,5
16
20
25
32
40
Massa Máxima dos lotes (t)
Categoria do aço
CA - 25
CA – 50
CA - 60
6
8
10
13
16
20
25
25
25
25
4
4
5
5
5
5
6
6
8
10
13
16
20
25
25
4
4
5
5
5
5
6
6
8
10
13
16
20
25
25
Ensaios de Aço para Concreto Armado
Máquina de tração com relógio comparador posicionado (cada divisão corresponde a 0,01mm)
124
CP 01: com patamar de escoamento no diagrama tensão-deformação
CP 02: sem patamar de escoamento
CP 01 - φ ½”
Deformações
2500
4000
5400
6500
--6650
--6650
---6900
--8500 (Ruptura)
8000
7000
Carga Aplicada (kgf)
0,05
0,1
0,15
0,2
--0,35
--0,5
---0,95
--1,2
6000
5000
4000
3000
2000
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Deformações específicas (DL/L)
Fy = 6.600kgf
Fst = 8500kgf
fy = 546,5 MPa > 500MPa
CA 50
fst = 703,9 MPa
fst / fy = 1,29
Diagrama Tensão x Deformação Aço CA-60 (diam.=5mm)
CP 02 - φ 3/16”
1600
1400
Carga Aplicada (kgf)
Deformações
0,05
250
0,1
440
0,15
670
0,2
870
0,25
1100
0,3
1270
0,35
1370
0,4
1410
0,45
1440
0,5
1450
0,55
1460
0,6
1470
0,65
1470
0,7
1470
0,75
1470
----1,4
1530 (Ruptura)
Diagrama Tensão x Deformação do CP 06
9000
1200
1000
800
600
400
200
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Deformação específica
Fy =1450kgf
Fst =1530kgf
fy = 763,9MPa > 600MPa
CA 60
fst = 806MPa
fst / fy = 1,05
1,2
1,4
1,6
125
O PLÁSTICO NA CONSTRUÇÃO
www.abiplast.org.br
Muito grandes são as possibilidades de uso do plástico na construção civil.
Segundo a ABIPLAST, a construção civil já participa com 10% do mercado.
Segmentação do Mercado do Plástico em 2005
Consumo das Principais Resinas
Não é sem razão que já se convencionou chamar o nosso tempo de “Era do Plástico”.
Surgido há um século e meio, o plástico evoluiu da posição de sucedâneo à de
matéria-prima essencial para um sem número de especificações. Raros foram os
materiais tradicionais que não sentiram a competição do plástico ou mesmo não
perderam sua liderança. A borracha sintética substituiu o látex natural; as fibras de
nylon e outras competem com o algodão, a seda, a lã e o couro; a baquelite, a galalite
(plástico natural, termofixo, que vem da caseína do leite e do formol), o
poliestireno, o polipropileno e outros tantos ocupam a posição até então indisputada
126
da pedra, da madeira e do ferro; a melamina concorre com a louça e a cerâmica; o
PVC, o acrílico e o policarbonato substituem o vidro.
Versátil e numeroso, o plástico aparece em todos os campos das atividades dos
nossos dias e não há quem possa prognosticar as fronteiras das suas perspectivas
(Sindplast - 2006).
• Materiais Poliméricos•
• Utilizados em diversas áreas da construção civil
• Tubulações hidrosanitárias e elétricas
• Materiais de isolamento térmico
• Fibras
• Pinturas
• Adesivos
• Aparelhos de apoio
• Capas para fios elétricos
• Tomadas
• Disjuntores
• Assentos para vasos sanitários
• Materiais de impermeabilização
• Outros
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Conceituação
Podemos considerar como plástico os materiais artificiais formados pela
combinação de carbono com o oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e outros elementos,
orgânicos ou inorgânicos, e que foram moldados nas mais diversas formas, por
deformação plástica. Todos os métodos utilizados para obtenção da forma desejada
baseiam-se na aplicação de calor e pressão, juntos ou independentemente.
As matérias primas básicas podem ser produtos de origem mineral, vegetal ou
animal, como nitrogênio, areia, calcário, cloreto de sódio, carvão, petróleo, madeira,
leite, etc. Não se usam essas matérias-primas no natural, mas sim após
transformações em matérias-primas intermediárias. A partir desses derivados obtêmse os monômeros, que vão formar, por adição ou condensação, os polímeros (quando
formados por monômeros iguais) ou copolímeros (quando formados por monômeros
desiguais).
De modo geral, o produto fornecido pelas grandes indústrias químicas (como a
Bayer, Rhodia, Du Pont, etc.) para posterior fabricação dos artefatos plásticos, é
128
denominado monômero (quando constituído por moléculas simples). Polímero
(quando constituído por unidades estruturais repetitivas e obtido pela combinação de
monômeros). Polímeros são substâncias orgânicas com longas cadeias de átomos de
carbono.
Classificação
Os plásticos são correntemente divididos em três grupos principais:
a) Termoplásticos: Polímeros que podem ser fundidos e se dissolvem em
alguns solventes. São aqueles que amolecem quando aquecidos, sendo então
moldados e posteriormente resfriados. No entanto não perdem suas
propriedades neste processo, podendo ser novamente amolecidos e
moldados.
b) Termofixos (Termorrígidos): nestes, o processo de moldagem resulta da
reação química irreversível entre as moléculas do material, tornando-o duro
e quebradiço, não podendo ser moldado outra vez. Não se fundem,
transformam-se em pó (fuligem) ao ser aquecido acima de determinada
temperatura. Também não se dissolvem em solventes.
c) Elastômeros: Polímeros que apresentam alta elasticidade, ou seja,
apresentam alta deformação sob tensão, retomando seu formato original
após ela ter sido aliviada; são denominados borracha sintética. A exemplo
dos termorrígidos, os elastômeros não se fundem e não se dissolvem
totalmente em solventes.
Pela grande variedade existente, citaremos apenas os mais conhecidos e empregados
na área de construção civil:
a) Termoplásticos: polietileno, poliestireno, acrinolitrila (orlon), náilon, polibuteno,
policloreto de vinila (PVC), poliacetato de vinila (PVA), acrílicos, policarbonato,
poliacetal (POM), ABS, PET, poliuretano.
b) Termofixos: fenol formaldeído (baquelite), uréia formaldeído (espuma), poliéster
(dracon) “terilene”, resina alquídica, resina epóxi.
c) Elastrômeros:
policloropreno
(neoprene),
isobutileno-isopreno
(butyl),
politetrafluoretileno (teflon, viton), polissulfeto (tiokol), estireno-butadieno (SBR),
polisiloxano (silicones), poliuretano (adiprene).
129
Propriedades e vantagens dos plásticos
- pequeno peso específico;
- isolantes elétricos;
- possibilidade de coloração como parte integrante do material;
- baixo custo (tendem a ser econômico);
- facilidade de adaptação à produção em massa e processos industrializados.
- Resistentes à corrosão.
Desvantagens (não generalizadas)
Fraca resistência aos esforços de tração, ao impacto, à deformação sob carga,
baixa rigidez, baixa resistência ao calor e às intempéries.
Níveis de qualidade para a construção
Buscam-se nos plásticos para construção os seguintes níveis qualitativos:
a) Ponto de fusão – os plásticos comuns fundem-se entre 100 e 300oC. Para
competir com as cerâmicas e metais, os plásticos devem ter ponto de fusão
acima de 800oC.
b) Módulo de rigidez – neste quesito, atendem aqueles polímeros que tenham
módulo de rigidez pelo menos igual ao do cobre.
c) Alongamento de ruptura – A meta é conseguir plásticos com alongamento
máximo de 10% na ruptura.
d) Resistência à dissolução – a maioria dos plásticos não possui a desejada
resistência à dissolução provocada por substâncias químicas; é necessário
escolher com critério a resina adequada casos de exposição química.
Difícil se torna a fabricação de um plástico que preencha todos os requisitos acima,
mas é notório que tem havido grande desenvolvimento nesta área e as resinas têm
recebido cargas e aditivos melhorando seu desempenho. Para atuação como material
de alta qualidade produzem-se compósitos onde resinas já nobres recebem reforços
extraordinários vindo de fibras de alta resistência como as fibras de vidro, de carbono
e de aramida.
Como exemplo dos níveis atuais, produtos da empresa Pepasa, subsidiária da
Petrobrás, blendas ou ligas de resinas termoplásticas, com ou sem reforços, cargas e
aditivos, moldáveis por injeção ou extrusão são utilizados na fabricação de peças
técnicas e comercializadas como:
· ULTRACOMPS®: Compostos termoplásticos reforçados
®
· ULTRALLOYS
: Ligas de Resinas, com ou sem reforços.
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Plásticos comumente usados na construção
1) Policloreto de vinila (PVC):
É o plástico que maior utilização tem na construção. Isso se deve ao seu baixo
custo. O PVC é um plástico não 100% originário do petróleo; contém, em peso, 57%
de cloro (derivado do cloreto de sódio - sal de cozinha) e 43% de etileno (derivado do
petróleo).
O polímero é formado pela repetição da estrutura do
monocloreto de vinila. As moléculas de MVC são
submetidas ao processo de polimerização, ou seja, elas vão
se ligando formando uma molécula muito maior, conhecida
como PVC (policloreto de vinila).
O PVC é duro e tem boa resistência térmica e elétrica. Seu uso maior é na fabricação
de tubulações de água, esgoto e eletricidade. Com ele são fabricadas caixas, telhas
etc. Com plastificantes, o PVC torna-se mais mole, prestando-se então para a
fabricação de tubos flexíveis, luvas, sapatos, "couro-plástico" (usado no revestimento
de estofados, automóveis etc), fitas veda-rosca, etc.
131
PVC utilizado para revestimentos de fios elétricos, identificado como item 2
Principais características
Leve (1,4 g/cm3) - Resistente à ação de fungos, bactérias e insetos - Resistente à
maioria dos reagentes químicos - Bom isolante térmico, elétrico e acústico,
Impermeável a gases e líquidos - Resistente às intempéries,
Durável: sua vida útil em construções é superior a 50 anos. Não propaga chamas: é
auto-extinguível. Versátil e ambientalmente correto - Reciclável e reciclado
Fabricado com baixo consumo de energia
2) Poliestireno e 3) Poliestireno expandido (isopor):
Dá superfícies brilhantes e polidas. Muito utilizado em aparelhos de
iluminação mais baratos. Existe um tipo mais aperfeiçoado (poliestireno de alto
impacto) com o qual são feitas conexões de material sanitário, assentos para vasos
sanitários, bancos, armários de parede, etc.
É obtido a partir do estireno (vinil-benzeno). Esse polímero
também se presta muito bem à fabricação de artigos
moldados como pratos, copos, xícaras etc. É bastante
transparente, bom isolante elétrico e resistente a ataques
químicos, embora amoleça pela ação de hidrocarbonetos.
Com a injeção de gases no sistema, a quente, durante a
produção do polímero, ele se expande e dá origem ao
isopor.
Suas principais características são:
Fácil processamento - Fácil coloração - Baixo custo - Semelhante ao vidro
Elevada resistência a álcalis e ácidos
Baixa resistência a solventes orgânicos, calor e intempéries
132
Figura - Poliestireno expandido como isolante térmico em sistema de cobertura
Tipos : Existem quatro tipos básicos de poliestireno:
PS cristal: homopolímero amorfo, duro, com brilho e elevado índice de refração.
Usado em artigos de baixo custo.
PS expandido: espuma semi-rígida com marca comercial isopor(R). Baixa densidade
e bom isolamento térmico. Aplicações: protetor de equipamentos, isolantes térmicos,
pranchas para flutuação, geladeiras isotérmicas, etc.
Sendo extremamente leve, proporciona ótimos resultados quando aplicado em
painéis para paredes divisórias (sanduíches), decoração, forros, isolamento térmico e
acústico; inclusive câmaras frigoríficas, pois pode ser aplicado numa gama de
temperaturas da ordem de –200oC até + 75oC. Muito usado, ainda, em revestimento
isolante de tubulações, isolamento de telhados, rebaixamento de forros, etc.
Figura - Poliestireno expandido como fôrma EPS para laje pré-moldada
PS resistente ao calor: maior P.M., o que torna seu processamento mais difícil. Tipo
ideal para confecção de peças de máquinas ou automóveis, gabinetes de rádios e TV,
grades de ar condicionado, peças internas e externas de eletrodomésticos e aparelhos
eletrônicos, circuladores de ar, ventiladores e exaustores.
133
Poliestireno utilizado na fabricação de espelhos e tomadas elétricas
PS de alto impacto: já citado acima.
Poliestireno de alta densidade utilizado na fabricação de assentos sanitários
4) Polietileno (PE):
O polietileno de alta densidade (PEAD) é um termoplástico derivado do eteno,
cuja maior aplicação encontra-se nas embalagens.
O PEAD foi introduzido comercialmente na década de 50, e atualmente é o quarto
termoplástico mais vendido e a segunda resina mais reciclada no mundo.
É obtido a partir do etileno (eteno); tem baixa resistência
mecânica. O polietileno é um dos polímeros mais usados
pela indústria, sendo muito empregado na fabricação de
folhas (toalhas, cortinas, envólucros, embalagens etc),
recipientes (sacos, garrafas, baldes etc), canos plásticos,
brinquedos infantis, no isolamento de fios elétricos, etc.
Baixo custo, flexível, baixa resistência ao calor. Uma grande aplicação é sob a
forma de folhas vendidas em rolos de 50m que proporcionam:
-cobertura de materiais depositados ao ar livre; de paredes e lajes contra chuva;
-cobertura protetora para equipamentos (lona plástica).
134
Eletrodutos flexíveis de Polietileno de alta densidade
5) Polipropileno (PP):
Possui propriedades muito semelhantes às do PE, mas com ponto de
amolecimento mais elevado. Faz parte da família do polietileno.
Mais duro e resistente ao calor, quando comparado com o
polietileno. É muito usado na fabricação de artigos
moldados e fibras.
Principais propriedades:
Baixo custo; Elevada resistência química e a solventes; Fácil coloração;
Boa estabilidade térmica;
Aplicações:
Brinquedos; Recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; carcaças para
eletrodomésticos; fibras; sacarias (ráfia); filmes orientados; tubos para cargas de
canetas esferográficas; carpetes; seringas de injeção; material hospitalar esterilizável;
autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas,
ventiladores, peças para máquinas de lavar).
Suas propriedades estimularam o desenvolvimento de vários compostos
baseados em PP que, sendo uma resina semi-cristalina, apresenta
incremento sensível em suas propriedades físicas com a incorporação de
reforços. A Pepasa utiliza-a com 20 ou 30% de fibras de vidro
quimicamente acopladas.
De "commodity" o PP transforma-se em "plástico de engenharia".
135
6) Nylons (Poliamidas):
É o mais nobre dos plásticos e de melhor qualidade. Usado em buchas para
fixação, dobradiças e outras “ferragens” de náilon, pequenas peças e acessórios em
geral.
São moldados em forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de
fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca
etc. Segundo a Pepasa, as propriedades das Poliamidas melhoram substancialmente
com o acréscimo de reforços. O exemplo dado na tabela abaixo caracteriza a
extraordinária performance que pode ser obtida com os compostos formulados a
partir dessas resinas.
7) Acrílicos (polimetil-metacrilato - PMMA):
São usados em aparelhos de iluminação, decoração, como paredes divisórias,
tapa vistas e em substituição ao vidro, principalmente em portas para boxes. Domos
de acrílico permitem iluminação e ventilação zenital de grandes superfícies cobertas.
Este plástico é muito resistente e possui ótimas qualidades
óticas, e por isso é muito usado como "vidro plástico",
conhecido como plexiglas ou lucite. É muito empregado
na fabricação de lentes para óculos infantis, frente às telas
dos televisores, em pára-brisas de aviões. Normalmente o
plexiglas é transparente, mas pode ser colorido pela
adição de outras substâncias.
136
Acrílico ou (PMMA) é um material termoplástico rígido e transparente; também
pode ser considerado um dos polímeros (plásticos) mais modernos e com maior
qualidade no mercado, por sua facilidade de adquirir formas, por sua leveza e alta
resistência. É também chamado vidro acrílico.
Reciclagem viável em termos econômicos. Isso porque os termofixos, diferente dos
termoplásticos, só têm reciclagem possível por meios químicos a um custo altíssimo,
ou seja, não é economicamente viável. Portanto, ninguém recicla os termofixos.
8) Policarbonato (PC):
Também termoplástico, amolece ao ser aquecido e endurece quando resfriado,
permitindo que se façam curvas ou outros formatos, sem nenhuma emenda. É um
material de alta transparência e resistência a impactos. Mais leve que o vidro, pode
ser curvado a frio e tem proteção contra raios ultravioleta.
É indicado para coberturas e fechamentos que exigem iluminação natural, pois seu
nível de transparência chega a 89%. Por sua alta resistência a impactos (em média
200 vezes superior à do vidro e 30 vezes maior que a do acrílico), é recomendado
para cobrir áreas externas como, jardins de inverno, estufas, garagens e piscinas.
É encontrado em chapas e telhas.
Os policarbonatos são um tipo particular de polímeros de cadeia longa, formados
por grupos funcionais unidos por grupos carbonato (-O-(C=O)-O-).
Características dos policarbonatos: densidade:1,20. cristalinidade muito baixa,
termoplástico, incolor, transparente.
É um dos 3 plásticos de engenharia mais importantes (os demais são: PA e POM)
O policarbonato está se tornando um material comum no uso do dia-a-dia. Produtos
feitos com policarbonato são por exemplo os óculos de sol e os Cds. São recicláveis.
Tipos de policarbonato: Daycolor, Day-bloc, Lexan MR10, Lexan filme, Lexan
SG, Lexan Thermoclear, Lexan XL10, Lexgard.
9) Poliacetal (Polioximetileno - POM):
O Poliacetal, homopolímero ou copolímero, apresenta excelente resistência à
hidrólise e aos hidrocarbonetos. O acréscimo de reforços e de lubrificantes permite a
obtenção de propriedades excepcionais para aplicação em peças móveis submetidas a
esforços mecânicos. O composto de Poliacetal com PTFE (teflon), além de alta
resistência ao desgaste, apresenta a capacidade de extinguir arcos elétricos, tornandoo indicado para a moldagem de componentes de Chaves Elétricas.
137
PEÇAS DE POLIACETAL - PEPASA
10) Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS):
O ABS é uma resina amorfa, com excelente
estabilidade dimensional, boa resistência ao impacto,
baixa absorção de umidade e resistente ao ataque
químico de bases e outros agentes. Com o acréscimo
de fibra de vidro (≅40%), várias de suas propriedades
são melhoradas, principalmente a rigidez.
Pode ser tornado auto-extinguível, encontrando inúmeras aplicações na área eletro-eletrônica.
11) Resinas alquídicas, fenólicas e vinílicas:
Largamente empregadas na indústria de tintas e vernizes. A mais empregada é
a PVA (acetato de polivinila). Temos ainda os revestimentos plásticos para pisos
como: VULCAPISO, PAVIFLEX, ETERFLEX, usando o PVA, a fórmica e no
revestimento de chapas como DURAPLAC, usando resinas fenólicas. Baquelite –
empregado em eletrotécnica para placas e elementos de tomadas, interruptores, etc.
Todas elas servem como matriz para compósitos.
12) Resinas Epóxi:
Os epóxi estão sendo aplicados, principalmente, como revestimentos, pela
dureza e resistência à abrasão, como matriz para os compósitos de alta qualidade e
como adesivos de alta resistência para concreto. As resinas epóxi têm os seguintes
empregos característicos:
* Adesivos: resistência própria em uma hora, grande adesividade e resistência
mecânica elevada.
* Revestimento: excelente resistência à abrasão e a agentes agressivos.
* Pavimentação: Empregadas como antiderrapante. Em pontes, por exemplo.
Uma resina epóxi ou poliepóxido é um plástico termofixo que endurece quando se
mistura com um agente catalisador ou "endurecedor". Em 1936, foi licenciado pela
138
empresa química Ciba-Geigy. Hoje em dia as resinas epóxi são utilizadas para uma
infinidade de aplicações. Placas de circuito impresso, a mainboard do computador,
encapsulamentos de componentes, pisos industriais, tintas anticorrosivas. A
companhia brasileira Polipox (www.polipox.com.br) acabou especializando-se neste
segmento e hoje apresenta uma infinidade de aplicações para as resinas epóxi como
adesivos, revestimento para mármores e granitos, industria eletro-eletrônica, adesivos
estruturais, revestimento de tanques e tintas epóxi especiais.
Estrutura química do polímero epoxi
13) Neoprene:
É borracha sintética usada em impermeabilizações, em estruturas como
aparelhos de apoio, em juntas de expansão e como base anti-vibratória.
Policloropreno ou Neoprene: resiste muito bem a
tensões mecânicas, aos agentes atmosféricos e aos
solventes orgânicos. É também empregado na
fabricação de juntas, tubos flexíveis e no revestimento
de materiais elétricos.
14) Silicones:
Resina sintética obtida a partir do silício. Especialmente indicado para proteção
de superfícies sujeitas às intempéries. Os silicones não realizam uma vedação
mecânica da superfície em que são aplicados. O material que constitui a superfície
continua com os seus poros livres para “respirar”. Os repelentes de água à base de
silicones concorrem para melhor conservação da limpeza de superfícies expostas às
intempéries. Reduz a tensão superficial do material de construção, tornando-a menor
que a da água, com isso ela escorrerá pela superfície sem encharcá-la.
“Hidrofugação”.
15) Teflon: (politetrafluoretileno - PTFE)
Baixíssimo coeficiente de atrito. Não adere a nada e nada adere a ele. O PTFE
é um polímero similar ao polietileno, onde os átomos de hidrogênio estão substituídos
por fluor.
É obtido a partir do tetrafluoretileno. É o plástico que
melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes químicos;
por isso, apesar de ser caro, ele é muito utilizado em
encanamentos, válvulas, registros, panelas domésticas,
próteses, isolamentos elétricos, antenas parabólicas,
revestimentos para equipamentos químicos etc. Substitui
mancais e rolamentos. Usado também como calço
deslizante em esquadrias de alumínio (janelas de correr).
É o material com o mais baixo coeficiente de atrito conhecido.
139
Teflon® é marca registrada da Du Pont.
16) Fenol-Formaldeído (aminoplástico):
É empregado para produção de laminados que são conhecidos sob o nome de
fórmica. Esses plásticos apresentam polimento na superfície, melhorando a sua
resistência química e térmica.
17) Poliuretano:
É amplamente usado em espumas rígidas e flexíveis, em elastômeros duráveis
e em adesivos de alto desempenho, em selantes, fibras, vedações, gaxetas,
preservativos, carpetes, peças de plástico rígido, verniz, cola, pneus, mobílias e
assentos de automóveis.
Possui resistência à abrasão e ao calor,
sendo utilizado em isolamentos,
revestimento interno de roupas, em
pranchas de surfe, etc. Quando
expandido a quente por meio de injeção
de gases, forma uma espuma cuja dureza
pode ser controlada conforme o uso que
se quiser dar a ela.
Aplicação de mástique a base de Poliuretano em junta de movimentação
140
Verniz
Usam-se materiais poliuretânicos em revestimentos e vernizes para mobílias,
carpintaria ou trabalhos em madeira. Como não penetra na madeira, o poliuretano
carece do brilho que aparece em outros tipos de tratamento.
Cola
O poliuretano é usado como adesivo, especialmente como uma cola para trabalhos
em madeira. Sua principal vantagem sobre as colas mais tradicionais para madeira é a
resistência à água.
Pneus
O poliuretano também é usado na fabricação de pneus rígidos.
Assentos de automóveis
As espumas poliuretânicas flexíveis e semi-flexíveis são amplamente utilizadas nos
componentes do interior de automóveis: nos assentos, no apoio de cabeça, no
descanso de braços, no revestimento do teto e no painel de instrumentos.
18) PET (Politereftalato de Etileno):
É um polímero termoplástico ou plástico, utiliza-se principalmente na forma de
fibras para tecelagem e de embalagens para bebidas.
As garrafas produzidas com este polímero só começaram a ser fabricadas na década
de 70, após cuidadosa revisão dos aspectos de segurança e meio ambiente.
No começo dos anos 80, os Estados Unidos e o Canadá iniciaram a coleta dessas
garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas. Mais tarde
na década de 90, o governo americano autorizou o uso deste material reciclado em
embalagens de alimentos.
Resistência Química de Resinas Termoplásticas
É de grande importância conhecer o comportamento dos diversos plásticos em
ambientes agressivos. É muito comum ouvir-se a defesa do uso do material plástico
em substituição aos metais graças à sua excelente resistência química. Essa
generalização é muito perigosa. Cada resina apresenta um comportamento específico
em contato com agentes químicos. Esse comportamento varia desde uma excelente
resistência até a quebra ou mesmo dissolução.
A temperatura também exerce grande influência na resistência química dos materiais
plásticos.
141
COMPÓSITOS
Introdução
Compósitos são sistemas constituídos de dois ou mais materiais componentes.
A resistência do compósito depende, primeiramente, da quantidade, da disposição e
do tipo de reforço aplicado à resina. Tipicamente, quanto maior a quantidade de
reforço, maior será a resistência. Em alguns casos, fibras de vidro são combinadas
com outras fibras, como as de carbono ou aramidas, criando um compósito "híbrido"
que combina as propriedades de mais de um material de reforço. Além disso,
freqüentemente, os compósitos são formulados com cargas e aditivos que mudam os
seus parâmetros de processo e desempenho.
RESIDÊNCIAS
Aparelhos Sanitários
Os aparelhos sanitários de compósito reforçado com fibras
de vidro, por sua alta resistência e leveza, são fáceis de
instalar e resistem à corrosão. Ao contrário da porcelana e do
aço, a superfície do compósito é morna quando tocada. Por
serem
moldados
com
compósitos
permitem
formas
esteticamente mais agradáveis e acabamento superficial
funcional.
Cada reforço de fibra é projetado para ser compatível com uma ou várias resinas em
particular. Seria impraticável relacionar os inúmeros polímeros que podem ser
melhorados com as fibras; no entanto, todos os polímeros acabam caindo em um de
dois grupos básicos: termofixos e termoplásticos.
Os termofixos, ou resinas termofixas, curam num estado irreversível, porque
sua estrutura molecular é interligada. Compara-se a resina termofixa a um
ovo. Uma vez cozido, essencialmente, permanece no mesmo estado. Como
exemplo de resinas termofixas para compósitos, temos as resinas poliéster
insaturadas, éster-vinílicas, epóxis, uretânicas e fenólicas.
Por outro lado, uma resina termoplástica tem estrutura molecular linear, que
amolece repetidamente quando aquecida em direção ao seu ponto de fusão e
endurece quando resfriada. Em termos simples, pode-se comparar um
termoplástico à parafina, a qual flui quando aquecida e endurece tomando sua
forma quando resfriada. Como exemplos de resina termoplástica para
compósitos, temos polipropileno, polietileno, poliestireno, ABS (acrilonitrilabutadieno-estireno), "nylon", policarbonato, poliéster termoplástico, óxido de
polifenileno, polisulfona e PEEK (poli-éter-éter-cetona).
(site da Owens Corning -2006)
142
Eficiência do Reforço de Compósitos para Diferentes Orientações das Fibras e
a Várias Direções de Aplicação da Tensão
Orientação das Fibras
Direção da Tensão
Paralela às fibras
Perpendicular às fibras
Eficiência do Reforço
1
0
Fibras distribuídas aleatória e uniformemente dentro de um
plano específico
Qualquer direção no plano das
fibras
3/8
Fibras distribuídas aleatória e uniformemente dentro das
três dimensões no espaço.
Qualquer direção
1/5
Todas as fibras paralelas
Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais – Callister, Jr. – 4a ed., 2002.
Regra das Misturas
De um modo geral as propriedades dos compósitos resultam de médias ponderadas
entre as propriedades de cada componente com as respectivas frações volumétricas de
cada um na mistura, levando-se ainda em consideração a disposição das fibras e a
direção das tensões aplicadas. Assim, por exemplo, o módulo de elasticidade do
compósito em termos longitudinais vale a seguinte média ponderada:
Ecl = EmVm + EfVf
Onde,
Ecl representa o módulo de elasticidade do compósito na direção longitudinal,
Vm
“ a fração volumétrica da matriz na mistura, e
Vf
“ a fração volumétrica da fibra incluída na mesma.
Fibras para Reforço de Materiais Plásticos
Nos Estados Unidos, os três principais tipos de fibras sintéticas que se usam
para reforçar materiais plásticos são: as fibras de vidro, as fibras de aramido* e as
fibras de carbono. As fibras de vidro são, de longe, o reforço mais usado e o mais
barato. As fibras de aramido e as fibras de carbono apresentam resistências mecânicas
elevadas e baixa densidade, pelo que, apesar do seu preço mais elevado, são utilizadas
em muitas aplicações, especialmente na indústria aeronáutica e aeroespacial.
* a fibra de aramido é uma fibra polímérica de poliamida aromática com uma estrutura
molecular muito rígida.
Fibras de vidro
As fibras de vidro são usadas para reforçar matrizes plásticas, de modo a obter
compósitos estruturais e componentes moldados. Os compósitos de matriz plástica
reforçados por fibras de vidro apresentam as seguintes características favoráveis:
elevada razão (quociente) resistência/peso; boa estabilidade dimensional; boa
resistência ao calor, às baixas temperaturas, à umidade e à corrosão; boas
propriedades de isolamento elétrico; facilidade de fabrico; e custo relativamente
baixo.
Os dois mais importantes tipos de vidro usados na produção de fibras de vidro para
compósitos são o vidro E (elétrico) e o vidro S (elevada resistência mecânica).
143
O vidro E é o mais usado para obtenção de fibras contínuas. Basicamente, o vidro
E é um vidro de boro-silicato, alumínio e cálcio, isento, ou com muito baixos teores,
de sódio e potássio. A composição básica do vidro E situa-se entre 52-56% SiO2, 1216% Al2O3, 16-25% CaO e 8-13% B2O3.
Logo após fabrico, a fibra do vidro E apresenta uma resistência à tração de
cerca de 3,4 GPa e um modulo de elasticidade de 72,3 GPa.
O vidro S tem uma razão resistência/peso mais elevada, e é mais caro do que o
vidro E, sendo geralmente utilizado em aplicações militares e aeroespaciais. A
resistência à tração do vidro S é superior a 4,4GPa, e o seu módulo de elasticidade é
aproximadamente 85,4GPa. O vidro S tem uma composição do tipo 65% SiO2, 25%
Al2O3 e 10% MgO.
Propriedades das fibras de vidro
Na tabela abaixo comparam-se as propriedades em tração e a densidade das fibras de
vidro E com as propriedades das fibras de carbono e das aramidas. Note-se que as
fibras de vidro têm uma menor resistência à tração e um módulo de elasticidade mais
baixo do que as fibras de carbono e do que as fibras de aramido, embora apresentem
um maior alongamento.
PROPRIEDADES DE FIOS DE FIBRAS PARA REFORÇO DE PLÁSTICO
Propriedade
Vidro E
Carbono
Aramido (Kevlar 49)
Resistência à tração, MPa
Módulo de Elasticidade, GPa
Alongamento na ruptura, %
Densidade, g/cm3
2410
69
3.5
2.54
3100
220
1.4
1.75
3617
124
2.5
1.48
A densidade das fibras de vidro é também maior do que a densidade das fibras de carbono e
de aramido. No entanto, devido à sua versatilidade e baixo custo, as fibras de vidro são, de
longe, o material mais usado para reforçar os plásticos.
Fibras de carbono
Os materiais compósitos constituídos por fibras de carbono para reforçar uma matriz
polimérica, por exemplo, de resina epoxídica, são caracterizados pelo fato de
apresentarem uma combinação de baixo peso, resistência mecânica muito elevada e
elevada rigidez (módulo de elasticidade). Estas propriedades fazem com que os
materiais compósitos de matriz polimérica reforçados por fibras de carbono sejam
especialmente atrativos para aplicações aeroespaciais, como por exemplo, no avião.
Infelizmente, o custo relativamente elevado das fibras de carbono faz com que sua
utilização seja limitada em muitas outras indústrias, como por exemplo, na indústria
automotiva.
Em geral as fibras de carbono são produzidas a partir do precursor PAN*, através de
três etapas de processamento: (1) estabilização, (2) carbonação e (3) grafitização.
* PAN (poliacrilonitrilo – o acrinolitrilo é utilizado na forma de fibras em aplicações
análogas às da lã, tais como cobertores e outros. É também utilizado na produção de
copolímeros de estireno- acrilonitrilo e a resina ABS).
144
Na etapa de estabilização, as fibras PAN, são primeiro esticadas para se conseguir
o alinhamento das redes fibrilares no interior de cada fibra, segundo o eixo
respectivo: em seguida, são oxidadas ao ar a cerca de 200 a 220oC enquanto
permanecem tracionadas.
A segunda etapa no fabrico das fibras de carbono de elevada resistência é a
carbonação. Nesta etapa, as fibras PAN estabilizadas são aquecidas até que se
transformem em fibras de carbono por eliminação do O, H e N da fibra do precursor.
O tratamento térmico (isto é, a pirólise) para a carbonação é geralmente realizado
numa atmosfera inerte, a uma temperatura entre 1000 e 1500oC. Durante o processo
de carbonação, no interior de cada fibra, formam-se fibrilas ou fitas com a estrutura
da grafite, as quais fazem aumentar bastante a resistência à tração do material.
A terceira etapa, ou tratamento de grafitização, é usada no caso de se desejar
aumentar o módulo de elasticidade. Durante a grafitização, realizada acima dos
1800oC, intensifica-se a orientação preferencial das cristalites de grafite no interior de
cada fibra.
As fibras de carbono obtidas a partir do material precursor de PAN, apresentam uma
resistência à tração que varia entre cerca de 2,34 e 3,17 GPa, e um módulo de
elasticidade em tração que varia entre cerca de 193 e 413 GPa. O módulo de
elasticidade em tração das fibras de carbono obtidas do PAN aumenta de um modo
contínuo, à medida que se aumenta a temperatura da pirólise, atingindo-se um valor
de cerca de 400GPa.
Fibras de aramido
Fibras de aramido são a designação genérica dada às fibras de poliamida aromática.
As fibras de aramido foram introduzidas no comércio em 1972 pela Du Pont, sob o
nome comercial de Kevlar 49. O kevlar 49 é caracterizado por possuir resistência
mecânica e módulo de elasticidade elevados, assim como uma densidade baixa. A
densidade do Kevlar 49 faz com que as suas fibras sejam usadas como reforço de
matrizes poliméricas, em compósitos com aplicações nas indústrias aeroespacial,
marítima, automobilística e outras. As fibras de Kevlar são usadas em compósitos de
elevada exigência, para aplicações em que se requer baixo peso, grande resistência
mecânica e grande rigidez, resistência à deterioração e resistência à fadiga. Tem
especial interesse o material feito com fibras de Kevlar numa matriz epoxídica, que é
usado em vários componentes do vaivém espacial.
Ver abaixo uma distribuição dos diferentes tipos de compósitos num avião:
145
Plástico Reforçado com Fibras de Vidro – Fiberglass
O Fiberglass é um material que, produzido pela combinação de uma matriz plástica reforçada com fibras de
vidro, pode ser processado de várias maneiras para se obter uma extensa variedade de produtos e que tem aplicações
nos mais diversos setores.
O plástico reforçado com fibras de vidro possibilitou o desenvolvimento de uma infinidade de novos produtos:
barcos, automóveis, cabines de caminhões, tanques para caminhões, tanques de armazenagem, tubulações,
equipamentos industriais, móveis, painéis e muitos outros.
No campo da construção civil, exemplos notáveis de aplicações do fiberglass são encontrados nas mais
diversas partes do mundo:
- casas moduladas com paredes duplas tipo sanduíche, com núcleo de poliuretano.
- Painéis de fachadas das mais variadas formas e cores, pesando cerca de quarenta vezes menos, quando
comparados ao concreto.
- Restauração de edifícios onde é importante se manter o estilo arquitetônico de balaustradas, colunas e
painéis de fachada.
- Coberturas de galpões e pavilhões, inclusive hangar de aviões.
Composição
A mistura dos componentes, através de vários processos de fabricação, resulta em laminados com diversas
porcentagens de fibras de vidro, que podem variar de 25 a 75%, dependendo das características mecânicas que se queira
dar aos mesmos.
Características
O fiberglass é um material básico de engenharia cujas principais características são:
Baixo peso, permitindo fácil manuseio na aplicação e economia no transporte.
Consolidação das partes e flexibilidade de projeto, permitindo a fabricação de peças monolíticas, reduzindo custos e
proporcionando condições a engenheiros e arquitetos de projetarem uma variedade de peças, não havendo limites para
sua imaginação.
Baixo custo ferramental de produção.
Custo menor de acabamento, considerando que, uma vez moldadas, as partes estão prontas para serem utilizadas e na
cor desejada.
146
Estabilidade Dimensional, mantêm suas dimensões mesmo quando utilizado em uma grande faixa de variação de
temperatura e condições adversas.
Resistência química e às intempéries, ele se mantém inerte a uma imensa variedade de ambientes agressivos e
também a ação das chuvas, vento, sol, maresia, calor e frio.
Alta resistência mecânica, podendo ser projetado para resistir a altas cargas.
Facilidade de reparos em estruturas que se danificam em casos de acidente.
Conceitos
O conceito arquitetônico oferece ao projetista a possibilidade de criatividade e imaginação, dado não só pela
flexibilidade do projeto, mas também pela riqueza de detalhes que o material proporciona. Fiberglass é decorativo e
apresenta excelente acabamento superficial, mesmo em formas complexas.
O conceito de engenharia define o fiberglass como material básico de engenharia, devido as suas altas
propriedades mecânicas. Mais leve que o alumínio e tão resistente quanto o aço, permite a construção de peças
autoportantes com total função estrutural. A estabilidade dimensional permite a construção de peças idênticas, um
aspecto importante nos projetos arquitetônicos.
Quanto ao conceito econômico, o emprego do fiberglass na construção civil conduz a uma economia global
devido à durabilidade das peças, à sua leveza, pois dispensa equipamentos para transporte horizontal e vertical e alivia
as estruturas de suporte, à não necessidade de manutenção, à facilidade de reparos e à disponibilidade de vários
processos de fabricação que geralmente envolvem moldes e equipamentos econômicos, em relação aos exigidos por
outros materiais.
Aplicações
banheiras e pisos-box, telhas e chapas onduladas, domos, piscinas, caixas d’água, pias, venezianas, portas,
peças especiais e
Formas para concreto – representam uma das principais aplicações na construção civil, não como elemento de
composição, mas sim como auxiliar, tanto para moldagem de concreto aparente quanto para lajes nervuradas e concreto
pré-moldado. A função da forma de concreto é suportar o peso próprio até que o concreto desenvolva resistência
suficiente para se auto-suportar. Proporciona:
- excelente acabamento ao concreto: superfície lisa, brilhante e rica em detalhes
- liberdade de projeto em forma e tamanho.
Processos de fabricação:
Laminação a pistola ou Spray-up, Prensagem a quente, etc
www.abrafati.com
www.sherwinwilliams.com.br
www.suvinil.com.br
147
TINTAS
O que é tinta
Antes de explicar o conceito de tinta é importante lembrar que estamos nos referindo às tintas de revestimento, e não às
tintas gráficas. Esses tipos de tintas são bem distintos. Tanto que em outras línguas, como o inglês, o francês e até o
espanhol, usam duas palavras diferentes para definir cada uma.
Normalmente as tintas de revestimento são classificadas como:
Tintas Imobiliárias/Arquitetônicas
Tintas para Automóveis e Veículos Automotores (tintas originais e para repintura)
Tintas Industriais
A tinta é uma preparação, geralmente na forma líquida, cuja finalidade é a de revestir uma dada superfície ou
substrato para conferir beleza e proteção.
Quando essa tinta não contém pigmentos, ela é chamada de verniz. Por ter pigmentos a tinta cobre o substrato,
enquanto o verniz o deixa transparente.
Os componentes básicos da tinta são:
Resina
É a parte não-volátil da tinta, que serve para aglomerar as partículas de pigmentos. A resina também denomina o tipo de
tinta ou revestimento empregado. Assim, por exemplo, temos as tintas acrílicas, alquídicas, epoxídicas, etc.
Antigamente as resinas eram à base de compostos naturais, vegetais ou animais. Hoje em dia são obtidas através da
indústria química ou petroquímica por meio de reações complexas, originando polímeros que conferem às tintas
propriedades de resistência e durabilidade muito superiores às antigas.
Pigmento
Material sólido finamente dividido, insolúvel no meio. Utilizado para conferir cor, opacidade, certas características de
resistência e outros efeitos. São divididos em pigmentos coloridos (conferem cor), não-coloridos e anticorrosivos
(conferem proteção aos metais).
Aditivo
Ingrediente que, adicionado às tintas, proporciona características especiais às mesmas ou melhorias nas suas
propriedades. Utilizado para auxiliar nas diversas fases da fabricação e conferir características necessárias à aplicação.
Existe uma variedade enorme de aditivos usados na indústria de tintas e vernizes, como secantes, anti-sedimentantes,
niveladores, antiespumante, etc.
Solventes
Líquido volátil, geralmente de baixo ponto de ebulição, utilizado nas tintas e correlatos para dissolver a resina. São
classificados em: solventes aditivos ou verdadeiros, latentes e inativos.
Glossário
Látex PVA: emulsão de água e acetato de polivinila. Seca rápido e é vendido na versão fosca, que dá acabamento
aveludado.
Látex acrílico: composto de resina acrílica à base de água. É lavável e está disponível nos acabamentos acetinado,
semibrilho e fosco. Há versões elásticas, para fachadas.
Esmalte sintético: feito de solvente ou água. Nas versões brilhante, acetinado e fosco, seca rápido, tem alta
durabilidade e risca pouco.
Esmalte epóxi: à base de solvente ou água, cria uma camada resistente à umidade e atrito, ideal para cozinha e
banheiro.
PSQ – Tintas Imobiliárias divulga marcas não-conformes
Com a proposta de melhorar o nível das tintas imobiliárias no mercado brasileiro, e de combater a concorrência desleal
e defender o interesse do consumidor final, a ABRAFATI, Associação Brasileira dos Fabricantes de Tintas, coordena o
Programa Setorial da Qualidade – Tintas Imobiliárias. O Programa visa combater a não-conformidade intencional, que é
o não atendimento constante das especificações previstas nas normas brasileiras e técnicas. No Relatório Setorial 08B
foram apresentadas, pela primeira vez, as marcas conformes e não-conformes. A relação está publicada no site do
Ministério das Cidades – www.cidades.gov.br/pbqp-h e anexa a este material.
O Programa está sendo implantado de forma gradual, permitindo que os fabricantes possam adequar os produtos aos
critérios estabelecidos na NBR 15079 – Tintas para construção civil – Especificação dos requisitos mínimos de
desempenho de tintas para edificações não industriais – Tinta látex nas cores claras, publicada pela Associação
Brasileira de Normas Técnicas, ABNT.
148
Vale dizer que a tinta látex econômica corresponde ao menor nível de qualidade de uma tinta látex. Assim, as tintas
látex comercializadas no Brasil devem atender, no mínimo, à especificação da NBR 15079. Após a publicação da
referida norma, a ABRAFATI fez ampla divulgação do assunto para os fabricantes de tintas e também anúncios em
revistas especializadas.
Para a verificação da conformidade, as tintas foram submetidas aos ensaios de poder de cobertura de tinta seca (NBR
14932), que prevê que a película de tinta deve apresentar o poder de cobertura de no mínimo 4,0 m²/l; poder de
cobertura de tinta úmida (NBR 14943), que deverá ter a razão de contraste de no mínimo 55%; e resistência à abrasão
sem pasta (NBR 15078), durante 100 ciclos.
A produção e comercialização de produtos em consonância com as normas técnicas são contempladas pelo Código de
Defesa do Consumidor, no artigo 39, que prevê punições tanto para o fabricante do produto não-conforme como para os
responsáveis pela comercialização.
O PSQ – Tintas Imobiliárias, que integra o Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade do Habitat, PBQP-H, do
Ministério das Cidades, recebe apoio das entidades do setor – Anamaco, Anfatis, Artesp, Caixa Econômica Federal,
Senai, Sindiquim, Sintirj e Sinduscon.
Também apóiam o Programa, os principais fornecedores de matérias-primas: Air Products, BASF, Brasilata, Clariant,
Degussa, Denver, DuPont, Imerys, Itatex, Millenium, Miracema, Oxiteno, Petrobrás e Rohm and Haas.
Os fabricantes participantes são: Coral, Dacar, Futura, Killing, Renner Sayerlack, Sherwin-Williams, Sunshine e
Universo.
Esta classificação leva em consideração as empresas participantes do Programa
cujas marcas de tinta látex econômicas possuem histórico de conformidade em
149
todos os requisitos de desempenho considerados na norma NBR 15079; quais
sejam: poder de cobertura de tinta seca, poder de cobertura de tinta úmida e
resistência à abrasão úmida sem pasta abrasiva.
MARCAS NÃO-CONFORMES
BONALÁTEX
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COPALÁTEX
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TINTAS E VERNIZES
A maneira mais comum de se combater a deterioração dos mais diversos tipos de
materiais é proteger suas superfícies, aplicando-se-lhes uma película resistente que impeça a
ação dos agentes de destruição ou corrosão. Essas películas podem ser obtidas pela
aplicação de tintas, vernizes, lacas ou esmaltes.
TINTAS
Conceituação
Tinta é uma composição líquida pigmentada que se converte em película sólida
quando aplicada.
As tintas que são os produtos mais usados para proteger materiais, são constituídas
especialmente de uma suspensão de partículas opacas (pigmentos) em veículos fluídos. A
principal função das partículas é cobrir e decorar a superfície; a do veículo, aglutinar as
partículas e formar a película de proteção (filme). Além desses, as tintas modernas contêm
outros componentes, como se verá em seguida.
MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
150
MECANISMOS
EXEMPLOS
Evaporação de uma das fases de
uma emulsão ou “coalescência”
Lacas Nitro
Lacas Acrílicas
Borracha Clorada
Tintas Vinílicas
Emulsões PVA
Emulsões Acrílicas
Polimerização pelo calor
Alquídica-melamina
Polimerização por oxidação c/
oxigênio do ar
Polimerização com
catalisadores
Polimerização entre dois
componentes
Polimerização com o próprio
solvente
Tintas a óleo
Esmaltes alquídicos
Melamina–formaldeído
Uréia formaldeído
Epóxi, fenólicas,
Isocianatos
Evaporação do solvente de uma
solução
Resinas Poliéster
APLICAÇÕES
Repintura de automóveis
Manutenção especializada
Tintas Imobiliárias
Acabamentos originais de:
automóveis,
eletrodomésticos e
móveis de aço
Tintas Imobiliárias
Manutenção especializada
Fórmica e madeira aglomerada, Pisos
em geral (synteco-cascolac)
Pisos
Manutenção especializada
Pisos
Acabamentos especiais
Atualmente fabricam-se tintas que atendem as mais diversas finalidades. Assim, existem tintas luminescentes,
tintas que inibem o ataque de fungos, bactérias, algas e outros organismos; tintas resistentes ao calor, a prova de fogo,
etc.
Pintura – A pintura pode ser executada por espalhamento ou por imersão. Uma vez seca, forma uma película na
superfície pintada, protegendo-a ou decorando-a.
A pintura por ser o último serviço, é vista tanto por leigos quanto por técnicos e, por isso,
deve ser perfeita. Deve ser iniciada após a conclusão de todos os outros serviços da obra para evitar
manchas ou danificação da superfície pintada.
PIGMENTOS - CLASSIFICAÇÃO E EXEMPLO DOS DIVERSOS TIPOS
TIPO
INORGÂNICOS
ORGÂNICOS
ORIGEM
ATIVOS OU OPACOS
INERTES OU
CARGAS
NATURAIS
Terra de Siena
Ocres
Talco, Mica, sulfato de
bário, Caulim, CaCO3
SINTÉTICOS
Óxido de Zinco, Óxido de Titânio,
Litopônio, Zarcão,
Azul da Prússia, Verde de
Cromo, Amarelo de Zinco,
Negro de Fumo
Barita e CaCO3
precipitados
METÁLICOS
Pó de:
Zinco, Alumínio e Bronze
-
SINTÉTICOS
Bordeaux:
vermelhos, laranjas e amarelos
permanentes
Amarelo Hansa,
Vermelho Toluidina
Azul e verde Ftalocianina
-
151
Classificação das Tintas
Conforme quadros acima, os produtos do mercado diferem tanto entre si, que escapam às
limitações de qualquer classificação, quer se baseie na origem do pigmento, no veículo
usado, ou na finalidade.
Fabricação das Tintas
Indicação de tintas conforme o substrato
152
A -TINTAS A ÓLEO
São constituídas de: Veículos, Solventes, Secantes, Pigmentos, Pigmentos reforçadores e Cargas
Os principais tipos de óleo são: óleo de linhaça, óleo de soja, óleo de mamona, etc.
Veículos: Todos eles são óleos secativos, isto é, expostos ao ar em finas camadas, formam uma
película útil (sólida, relativamente flexível e resistente, aderente à superfície, aglutinante do pigmento, etc).
As características exigíveis de um bom veículo são, principalmente:
- adesividade da película resultante
- flexibilidade
- secagem mais rápida
Solventes: a função essencial desse componente é baixar a viscosidade do veículo de maneira a
facilitar a aplicação da tinta em cada caso particular.
As duas propriedades mais importantes de um solvente são:
- solvência - facilidade de dissolver os vários óleos e resinas empregados.
- volatilidade – velocidade com que ele evapora. Espessura da película ≤ 0,25mm
O solvente mais antigo usado em tintas a óleo é a aguarrás (essência de terebintina). Outras substâncias,
isoladas ou em misturas, podem ser empregadas como solventes, como exemplo tem-se: o thinner (gasolina especial) e
a aguarrás mineral obtida do alcatrão da hulha.
Secantes: são catalisadores da absorção química de oxigênio, e, portanto, do processo
de secagem. São constituídos geralmente de sabões, resinatos ou naftenatos de zinco,
chumbo, cobalto, manganês e vanádio. As quantidades usadas variam de 0,05% a 0,2%.
Secantes em excesso geram películas duras e quebradiças.
Pigmentos: consistem em pequenas partículas cristalinas que devem ser insolúveis nos demais componentes da tinta e
têm por finalidade dar cor e opacidade à película útil.
Propriedades Importantes que os pigmentos conferem às tintas:
- Cor: aparência segundo o modo como absorvem ou refletem as radiações luminosas. Assim, um pigmento
azul reflete principalmente a parte azul do espectro, enquanto absorve os outros comprimentos de onda (ou cores).
- Poder de cobertura: capacidade que o pigmento tem de obliterar o fundo.
- absorção de óleo: dosagem de óleo (linhaça)/g de pigmento para formar uma suspensão fluida. (gramas de
óleo/100g de pigmento).
Pigmentos reforçadores e cargas: são materiais que podem melhorar a qualidade de uma tinta, apesar
de possuírem baixo poder de cobertura. Ex.: talco, argila, gipsita,
sílica, etc.
B – TINTAS PLÁSTICAS EMULSIONÁVEIS: PVA
Fundamentalmente as tintas plásticas são aquelas em que uma resina não solúvel em água é convertida em uma
emulsão na qual a água é a fase de dispersão ou fase contínua. São foscas e mais baratas que as outras tintas plásticas.
Essas tintas são de fácil aplicação e podem ser diluídas em água, o que representa uma boa economia. Podem ser
aplicadas em alvenarias, madeiras e metais.
Emulsões: são sistemas de dois líquidos imiscíveis, um dos quais está disperso no outro na forma de pequenas gotas.
Para se preparar emulsões coloidais estáveis, é usualmente necessário adicionar-se uma pequena quantidade de um
agente emulsificante, tal como um sabão, que reduza a tensão superficial entre os dois líquidos. Gelatina, albumina,
goma arábica e outros liófilos são também usados como agentes emulsificantes.
Função dos vários componentes de tinta plástica emulsionável:
(látex, plastificantes, colóides protetores, anti-espuma, pigmentos, cargas)
Látex: Se um monômero adequado é polimerizado em emulsão, o produto imediato é um látex, bastante similar ao látex
de borracha natural.
Quando uma película de tinta plástica emulsionável é aplicada, a água evapora e as partículas de resina
coalescem (se aglutinam), para formar a película útil.
Plastificantes: Modificam a dureza e a flexibilidade da resina PVA
153
Colóides protetores: Para melhorar a estabilidade da emulsão. Podem ser atacados por fungos, o que torna necessária a
inclusão de um fingicida.
Anti-espuma: Visam reduzir a formação de espumas durante a aplicação.
Pigmentos: Para dar cor e poder de cobertura
Cargas: Para prevenir a sedimentação dos pigmentos ou melhorar a resistência à água da película.
Agentes emulsificantes: Dão estabilidade à emulsão e aumentam o poder de cobertura
da película final.
Tintas Acrílicas: são as melhores tintas plásticas, podendo ser, em casos especiais, diluídas em água. Elas são usadas
em pinturas esmaltadas e também em tintas de látex.
C – TINTAS PARA CAIAÇÃO
São bastante conhecidas e de baixo custo. Seu componente principal é a cal extinta
[Ca(OH)2]. O leite de cal (dispersão aquosa do hidróxido) pode ser usado diretamente como tinta
de caiação, obtendo-se um acabamento muito branco.
Para as coloridas, é só incorporar pigmentos resistentes ou estáveis face à cal.
Dosagem de pigmentos: ≤ 10%.
Não devem ser aplicadas em ambientes expostos às intempéries.
Cimento Branco: essas tintas podem ser lavadas por terem propriedades hidráulicas. São feitas à base
de cimento branco e corantes.
154
D – TINTAS ESPECIAIS
Tintas de Borracha: as tintas de borracha são impermeáveis e isolam a eletricidade.
São compostas de derivados à base de borracha clorada ou látex.
Tintas betuminosas: são as soluções asfálticas, impermeabilizantes, normalmente pretas ou muito escuras. Essas tintas
são empregadas na impermeabilização de lajes, proteção de chapas de ferro, sendo importantes pela sua resistência ao
ataque de substâncias químicas.
Tintas Metálicas: são soluções oleosas de pó metálico. Podem ser fabricadas com pó de zinco ou óxido de zinco. Têm a
propriedade de ser altamente anticorrosivas. Sua principal aplicação é em superfícies metálicas e para retocar peças
galvanizadas.
Epóxi: as resinas epóxi, preparadas com pigmentos, são muito aplicadas em pisos por apresentarem grande resistência à
abrasão.
Tintas venenosas: essas tintas são empregadas especialmente para combater as bactérias e fungos que atacam a madeira.
Sua proteção é temporária, sendo necessária renovação periódica.
Interessam à construção naval, pois previnem o ataque aos navios e ancoradouros pelas larvas marinhas, algas,
mariscos e outros organismos. A adição de 5 a 6% de DDT na forma de solução em óleo mineral a tintas para exteriores
ajuda a controlar a proliferação de insetos, mantendo a tinta ativa pelo menos por dois anos.
Tintas resistentes ao calor: As temperaturas elevadas causam a destruição das tintas comuns. As modernas tintas e
esmaltes resistentes à temperatura, são formuladas com veículos à base de “silicone”, pós metálicos e pigmentos
estáveis ao calor. São usadas para acabamentos de fornos, chaminés, colunas de destilação, etc.
Tintas retardadoras da combustão: a efetividade da camada protetora depende da decomposição dos componentes da
tinta pelo calor, quando desenvolvem amônia, ou água ou CO2 ,etc. Tais componentes podem ser: fosfato de cálcio e
amônio, fosfato de magnésio e amônio, vários baratos, carbonatos, compostos orgânicos clorados, etc.
Tintas indicadoras de temperatura: As tintas que contêm matérias que apresentam uma mudança de cor em temperaturas
definidas podem ser usadas para indicar pontos quentes em um equipamento, deficiência de um isolamento, etc. Podem
ser usadas várias combinações de componentes, o que torna possível cobrir, em escala, de 45oC a 1.400oC com
tolerância de 1% no valor da temperatura indicada. Os componentes utilizados incluem sais duplos e amino-sais de
ferro, cobalto, manganês, níquel, cobre, cromo, molibdênio e urânio.
Tintas Luminescentes: Podem ser fluorescentes ou fosforescentes.
Fluorescentes: usadas em mostradores de aparelhos e sinais de tráfego. Os principais pigmentos fluorescentes são:
sulfato de zinco com cádmio, prata, cobre, etc
Fosforescentes: fornecem brilho de longa duração após breve exposição. São usados sulfetos de zinco e cálcio
relativamente impuros (fosforescências verdes, amarelas e alaranjadas); exposição de 10s a 1 min.
brilham por
algumas horas.
Os sulfetos de cálcio ou estrôncio (fosforescência violeta, azul, etc.) requerem maior tempo de iluminação que
os anteriores mas a fosforescência permanece por um tempo pelo menos três vezes maior.
E - VERNIZES, LACAS E ESMALTES
Vernizes (transparentes ou translúcidos - tinta sem pigmento)
Os vernizes são soluções de gomas ou resinas em diluentes apropriados. Os vernizes podem ser aplicados
diretamente sobre superfícies de madeira ou mesmo sobre uma camada de pintura a óleo. Existem 4 tipos de vernizes,
ou seja, a óleo, a álcool, de essências e vernizes plásticos.
-Os vernizes a óleo são mais resistentes às intempéries, têm brilho fosco e demoram mais para secar.
-Os vernizes a álcool são mais finos, recomendados para madeiras e superfícies de interiores.
-Os vernizes de essência têm cheiro forte, demoram para secar, porém são mais brilhantes. São
próprios para mobiliários.
-Os vernizes plásticos são duráveis, resistentes, tem secagem rápida. Não são muito resistentes às intempéries e são
especialmente indicados para assoalhos, devido à sua resistência à abrasão.
Lacas (esses materiais substituem os vernizes)
São compostas de um veículo volátil, uma resina sintética, um plastificante e,
ocasionalmente, um corante. A primeira laca fabricada em larga escala foi obtida dissolvendo-se a
155
nitrocelulose em um solvente adequado. Essa laca trouxe grandes benefícios à indústria
automobilística, pois fornece uma cobertura resistente, brilhante, que pode ser facilmente aplicada e
seca em tempo relativamente curto.
A nitrocelulose pode ser substituída por PVA, acrílicos ou resinas de formaldeído.
Conforme sua composição pode resistir à ação do calor.
Esmaltes
Essas tintas, uma vez secas, adquirem um aspecto de porcelana. São também a óleo, mas com características
diferentes. Os esmaltes a óleo são obtidos pelo aquecimento de tintas a óleo misturadas ao breu. Uma vez aplicadas
formam uma película dura e pouco elástica, por isso não servem para madeiras. Existem esmaltes sintéticos de secagem
normal e rápida, esses são mais elásticos.
Os tanques para transporte de soda cáustica, soluções salinas, álcoois, petróleo, ácidos diluídos, etc. são
protegidos com películas de esmalte à base de resina epóxi, submetido a um processo de cura térmica e cinco demãos.
Tipos de sistemas de pintura
Camadas envolvidas num processo de pintura
• Fundo: produto destinado à primeira demão ou mais demãos sobre a
superfície e funciona como uma ponte entre o substrato e a tinta de
acabamento• Selador: aplicação em materiais porosos – argamassa e
madeira
• Primer: proteção anticorrosiva de metais e algumas vezes para madeira
• Washprimer: aumentar a aderência de metais não ferrosos
• Fundo preparador: promover a coesão de partículas soltas – pintura
calcinada, argamassa sem coesão, gesso
• Massa: correção de irregularidades da superfície já selada – produto
pastoso e com elevado teor de cargas
• Tinta de acabamento: fornecer as propriedades necessárias para o fim a
que se destina, inclusive tonalidade – parte visível do sistema de pintura
Fração volumétrica de pigmentos (PVC)
156
NORMAS - ENSAIOS SOBRE TINTAS