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E-BOOK MATERIAIS E TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO I Alvenaria estrutural Apresentação A alvenaria estrutural é um método construtivo que tem sido cada vez mais utilizado no Brasil e em outros países do mundo. Esse sistema consiste em usar a própria alvenaria para suportar as cargas da construção, dispensando a necessidade de pilares e vigas. Esse método pode apresentar diversos benefícios em relação aos métodos convencionais, tais como economia de materiais, redução de custos e rapidez na execução da obra. Um dos principais benefícios da alvenaria estrutural, conforme já mencionado, é a redução de custos. Isso ocorre porque o método dispensa a necessidade de pilares e vigas, elementos estruturais que geralmente representam uma parte significativa do custo da construção. Além disso, a alvenaria estrutural permite maior racionalização da obra, reduzindo desperdícios e otimizando o uso dos materiais. Outra vantagem é a rapidez na execução da obra. Como a estrutura é feita com a própria alvenaria, a construção pode ser realizada de forma mais rápida e eficiente, sem a necessidade de espera da cura do concreto. Além disso, a construção pode ser realizada com uma equipe reduzida e com menor custo de mão de obra. Entretanto, vale ressaltar que a alvenaria estrutural requer cuidados específicos durante o projeto e a execução a fim de garantir a segurança e a durabilidade da construção. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai saber mais sobre alvenaria estrutural e suas vantagens em relação aos métodos construtivos convencionais. Além disso, serão identificados os tipos de materiais utilizados, como blocos cerâmicos, blocos de concreto, argamassas e grautes. Por fim, serão reconhecidas as propriedades importantes desses materiais, como resistência à compressão, resistência à tração, absorção de água, entre outras, juntamente com as normas técnicas que regulamentam o uso desses materiais em alvenaria estrutural. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é alvenaria estrutural.• Identificar os tipos de materiais utilizados em alvenaria estrutural.• Reconhecer as propriedades importantes desses materiais.• Desafio No caso da alvenaria estrutural, deve-se ter máxima atenção ao processo de planejamento, que visa a determinar o tamanho dos blocos de modo que eles se encaixem perfeitamente em uma malha estrutural predefinida, também chamada de modulação. Esse processo permite o correto dimensionamento da estrutura, o encaixe do projeto estrutural ao projeto arquitetônico, além de ter outros benefícios. A etapa de controle de fabricação dos blocos estruturais é de extrema importância em projetos de alvenaria estrutural. Essa responsabilidade geralmente fica a cargo da empresa fabricante dos blocos, que deve garantir que as dimensões, características e propriedades dos blocos estejam de acordo com as normas e especificações técnicas. Acompanhe a seguinte situação: O tamanho dos blocos de concreto pode variar de acordo com as especificações do projeto. Nesse sentido, qual tipo de bloco você considera adequado para o projeto mencionado? Justifique sua resposta. Infográfico Com a constante evolução de materiais e tecnologias, é possível que a técnica da alvenaria estrutural continue a se expandir e ser aprimorada, oferecendo cada vez mais vantagens para a construção civil no Brasil. Hoje em dia, essa técnica está consolidada na construção civil brasileira, sendo amplamente utilizada em diversos tipos de empreendimentos, mas nem sempre foi assim. Neste Infográfico, você vai conhecer um pouco da evolução da alvenaria estrutural no Brasil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/8f994e74-960e-4051-a16e-4040ef72f9f4/420913d0-e700-482a-93dd-10e15eb2b742.png Conteúdo do livro A alvenaria estrutural é um sistema construtivo em que as paredes de alvenaria são utilizadas como elementos estruturais para suportar as cargas da edificação. Isso significa que as paredes de alvenaria são capazes de suportar não apenas o seu próprio peso, mas também o peso das lajes, do telhado e dos demais elementos da construção. Por meio dos conceitos básicos desse sistema, você vai perceber que ele é utilizado quando se almeja a redução do tempo de construção e dos custos, já que a alvenaria é um material de fácil acesso e de baixo custo. Entretanto, é importante que o projeto seja bem elaborado e que o processo construtivo seja controlado, já que qualquer erro pode comprometer a segurança da edificação. É necessário levar em consideração o tipo de alvenaria, a espessura das paredes, o tamanho e o espaçamento das aberturas, entre outros fatores. Em resumo, a alvenaria estrutural é um sistema construtivo interessante para edificações com até 20 pavimentos, embora esse número não seja um dado contido em norma, e, sim, uma convenção feita pelos especialistas na área. No capítulo Alvenaria estrutural, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai saber mais sobre a alvenaria estrutural, identificando os tipos de materiais utilizados, tais como blocos cerâmicos e blocos de concreto, e reconhecendo as propriedades importantes que devem ser consideradas na escolha do material mais adequado para cada projeto, como resistência mecânica, absorção de água, isolamento térmico e acústico, bem como durabilidade. Boa leitura. CONSTRUÇÕES ESPECIAIS Rebeca Schmitz Alvenaria estrutural Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Explicar o que é alvenaria estrutural. � Identificar os tipos de materiais utilizados em alvenaria estrutural. � Reconhecer as propriedades importantes desses materiais. Introdução Neste capítulo, você vai estudar um pouco mais sobre a alvenaria estru- tural. Por meio dos conceitos básicos desse sistema, você vai perceber que é um sistema estrutural muito interessante, principalmente para edificações residenciais com até 20 pavimentos. Esse sistema estrutural visa à racionalização, portanto precisa de um projeto bem elaborado e de um processo construtivo controlado. Primeiramente, você vai estudar sobre o que é a alvenaria estrutural, identificando as diferenças e semelhanças com a alvenaria comum, que serve apenas para vedação. Em seguida, você vai ver com maior deta- lhamento os materiais comumente empregados, que chamaremos de componentes. A associação dos componentes vai levar ao conceito dos principais elementos presentes na estrutura. Fazendo uma abordagem mais detalhista, você vai poder identificar as propriedades desejadas para os componentes e elementos da estrutura. Conhecendo o sistema em alvenaria estrutural O sistema estrutural conhecido como alvenaria estrutural pode ser definido como aquele em que as paredes, formadas por um conjunto de peças justa- postas e coladas, têm a função de resistir e transmitir os carregamentos até os elementos de fundação. Tauil e Nese (2010) destacam o uso de uma argamassa adequada para fazer a colagem das peças, em razão da necessidade de se ter elementos coesos. Ramalho e Corrêa (2003) salientam que nesse sistema a transmissão de cargas se dá principalmente em razão de esforços de compressão, podendo existir esforços de tração, entretanto com valores reduzidos. A alvenaria não apresenta resistência significativa à tração, logo, é comum a necessidade de reforço dos elementos para que resistam às tensões de tração. Contudo, se em uma edificação as tensões de tração forem significativamente elevadas, o projeto, apesar de possível, se torna economicamente inviável. O sistema estrutural em alvenaria é um dos sistemas mais antigos de se construir edificações e foi sofrendo alterações desde seu surgimento até os dias atuais. Ramalho e Corrêa(2003) fazem um histórico das construções mais relevantes, em que se pode identificar as pirâmides de Guizé (Quéfren, Quéops e Miquerinos) como edificações precursoras e de dimensões significativas (Figura 1). A mais alta das três, Quéops, tem 147 m de altura e base quadrada com 230 m de lado. Figura 1. Pirâmides de Guizé. Fonte: sculpies/Shutterstock.com. Segundo Ramalho e Corrêa (2003), um outro grande momento na evolução desse sistema foi quando se identificou o arco como alternativa para vencer vãos sem produzir esforços de tração significativos. O Coliseu é um importante exemplo de edificação que utilizou o sistema em arco para realização de seus 80 portais, que permitiam a rápida entrada e saída das pessoas, pois comportava até 50 mil espectadores (Figura 2). Alvenaria estrutural2 Figura 2. Coliseu. Fonte: Humpback_Whale/Shutterstock.com. As funções da alvenaria dentro desse sistema são bem variadas e podem ser listadas como: � Resistir às cargas: peso dos elementos estruturais e não estruturais, vento, variação de temperatura e ações excepcionais como colisões. � Vedar espaços quanto à infiltração de água, vento, etc. � Fazer o isolamento acústico e térmico. � Resistir ao fogo. � Servir de base para revestimentos. A primeira função, que é resistir aos carregamentos, é o que diferencia a alvenaria estrutural da alvenaria de vedação. É importante verificar que quando se trata de alvenaria de vedação, se faz o encunhamento das paredes para garantir que não receba carregamentos vindos de lajes ou vigas. Vedar os espaços se refere a garantir a impermeabilidade à chuva e ao vento. Já os isolamentos acústico e térmico estão relacionados ao conforto do usuário. Por fim, resistir ao fogo também é um quesito relacionado com a sua função estrutural, pois, sendo a alvenaria a estrutura, é necessária certa resistência ao fogo, que permita a evacuação das pessoas em tempo hábil, quando em con- dições de incêndio, antes que haja danos na estrutura que possam fazê-la ruir. 3Alvenaria estrutural Tipos de alvenaria estrutural Tauil e Nese (2003) sugerem que a alvenaria estrutural pode ser aplicada sob três subsistemas, relacionados à presença de armadura: � Alvenaria não armada. � Alvenaria armada ou parcialmente armada. � Alvenaria protendida. Na alvenaria não armada, não são necessários reforços nos elementos estruturais em razão de esforços de tração, que, por serem muito reduzidos, podem ser absorvidos pela própria alvenaria. É importante verificar que na alvenaria não armada existem armaduras construtivas que ocorrem em cintas de amarração, vergas, contravergas, reforços em torno de aberturas e encontros de paredes. Na alvenaria armada, ou parcialmente armada, é necessário armadura em razão de tensões de tração superiores àquelas resistidas pela alvenaria. Nos pontos em que ocorrem essas tensões, são feitos reforços com a colocação de armadura passiva (fios, barras e telas) e posterior grauteamento, gerando um elemento monolítico. A tendência é que quanto maior o número de andares, maior seja o carregamento vertical em razão do peso de todos os elementos, estruturais e não estruturais. Ocorre também o aumento no valor de car- regamentos horizontais, como vento e desaprumo, que provocam flexão e cisalhamento nas paredes. A flexão provoca tensões de compressão e tração. Estas últimas irão demandar as armaduras de reforços nos elementos de alvenaria citadas anteriormente. Por fim, a alvenaria protendida utiliza armadura ativa, que é protendida durante as fases de construção, de forma a submeter as paredes a esforços de compressão, buscando aumentar sua resistência. Essa opção é muito raramente adotada, pois encarece a edificação, além de necessitar de mão de obra mais qualificada. Vantagens e desvantagens da alvenaria estrutural Conforme Ramalho e Corrêa (2003), a opção pela alvenaria estrutural deve englobar três parâmetros: altura da edificação, arranjo arquitetônico e tipo de uso. Sobre o tópico altura da edificação, Tamaki (2010) sugere que o sistema é interessante economicamente para edifícios até 25 pavimentos. A referida Alvenaria estrutural4 autora sugere que a economia em um edifício de quatro andares, em relação ao sistema de vigas/lajes/pilares em concreto armado, seja de 30%. Para um edifício de 20 andares, essa economia diminui para 10%. Diversos autores apontam o Hotel Excalibur, em Las Vegas, como a edifi- cação mais alta em alvenaria estrutural. O hotel se trata, na verdade, de quatro torres de 28 andares, sendo utilizados blocos de concreto com resistência de 28 MPa (AMRHEIN, 1998 apud RAMALHO; CORRÊA, 2003). A questão do arranjo estrutural considera que se a disposição de paredes for muito diferenciada, o sistema em alvenaria estrutural pode não ser interes- sante. Ramalho e Corrêa (2003) apontam como valor interessante que haja em torno de 0,5 a 0,7 m de parede para cada m² do pavimento. A necessidade de distribuição de cargas para as paredes da edificação faz com que a existência de poucos metros de paredes em uma grande área sobrecarregue esses elemen- tos, necessitando reforços que podem ser economicamente desinteressantes. O terceiro tópico está de certa forma relacionado com o anterior. O tipo de uso destinado à edificação muitas vezes impõe requisitos para a distri- buição de paredes. Porém, além disso, o uso da edificação indicará padrões construtivos, por exemplo, em edificações de alto padrão, é comum a busca por vãos maiores e espaços mais amplos, o que culmina em dificuldades para o sistema de alvenaria. Sob outro ponto de vista, Ramalho e Corrêa (2003) citam as edificações comerciais em que é comum a necessidade de redistribuição dos ambientes, alterando divisões internas, por isso a adoção de paredes estruturais não é conveniente, pois, nesse sistema, a retirada das paredes envolve verificações e possível reforço na estrutura. A entrevista intitulada Construção, dada pela autora Lu- ciana Tamaki para a revista Téchne, em maio de 2010, traz esclarecimentos sobre mitos do sistema em alvenaria estrutural. Essa entrevista está disponível no link: https://goo.gl/BrZ2iM 5Alvenaria estrutural Com base em algumas indicações de Ramalho e Corrêa (2003), pôde-se construir o Quadro 1 a seguir, que apresenta uma lista de vantagens e des- vantagens do sistema estrutural em alvenaria. Vantagens Desvantagens � Economia de formas; redução no desperdício de material; diminuição de mão de obra (ferreiros e carpinteiros); diminuição de estoque de materiais no canteiro; flexibilidade do ritmo de execução; quando utilizados blocos de concreto: redução nos revestimentos; e diminuição de telas de proteção na obra e riscos de acidentes. � Interferência entre projetos arquitetura/estruturas/instalações. � Necessidade de mais materiais certificados. � Necessidade de mão de obra qualificada; necessidade de maior controle durante a execução; e dificuldades para futuras reformas. Quadro 1. Vantagens e desvantagens da alvenaria estrutural Dentre os aspectos listados no Quadro 1, é importante enfatizar a questão de que a alvenaria estrutural em sua concepção busca ser um processo em que existe correspondência e compatibilidade entre todos os projetos (arquitetônico, estrutural, elétrico, hidrossanitário e de proteção contra incêndio). Esse tópico será melhor abordado a seguir. Além disso, visa a uma execução que prima por não desperdiçar mate- riais, como os blocos, que têm maior valor agregado, sendo que devem ser seguidas as boas práticas construtivas pela equipe, logo, todos devem estar conscientizados que o sistema busca a racionalização. Considerando o que foi exposto, se não for possível garantir esses quesitos na obra, a opção pela alvenaria estrutural acabará por resultar em desperdícios de material e mão de obra, gerando maiores custos e, ainda, possíveis necessidades de reformas em razão da falta de comprometimento com o sistema.Em se tratando de reformas em sistemas de alvenaria estrutural, como bem apontado por Ramalho e Corrêa (2003), se torna impossível fazer modifica- ções significativas na disposição das paredes. Sendo as paredes a estrutura, Alvenaria estrutural6 mudanças levam a redistribuição de cargas e isso requer estudo e análise antes. Uma modificação normalmente desejada é a abertura de paredes, por exemplo, fazendo a ligação da sala e da cozinha (“cozinha americana”). Para as pessoas leigas parece algo muito simples, mas a questão é mais complexa, pois se trata da retirada de uma parcela resistente da estrutura, sendo que essa carga deve ser absorvida por outras paredes. A questão é que toda vez que retirado um elemento estrutural, deve-se analisar a necessidade de reforço, como a colocação de vigas. Componentes e elementos empregados Para iniciarmos a discussão nesse item, é importante verificarmos a definição de componente e elemento. As normas NBR 15812-1 (ASSOCIAÇÃO BRA- SILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010a) e NBR 15961-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a) definem componente como a menor parte constituinte da estrutura, podendo-se citar, blocos, argamassa, graute e armadura. Já se tratando de elementos, pode-se definir como a união de dois ou mais componentes, sendo os exemplos de elementos: paredes, vergas, contravergas, cintas de amarração, entre outros. Conforme Ramalho e Corrêa (2003), os diversos elementos comporão a estrutura. A seguir, vamos tratar mais especificamente dos componentes e dos elementos mais comumente empregados. Componentes Ramalho e Corrêa (2003) definem que o componente básico da alvenaria estrutural é a unidade, sendo que esta pode ser bloco ou tijolo, e também pode ser de materiais variados. A diferença em relação a blocos e tijolos é o índice de vazios, referente aos furos, sendo que um bloco é um elemento em que o índice de vazios é superior a 25% da área total. Quanto ao tipo de material, os referidos autores listam: concreto, cerâmica e sílico-calcário. Neste capítulo, vamos nos ater aos casos mais comuns, em que se utilizam elementos em concreto ou cerâmicos. Na Figura 3, estão apresentados os blocos mais comuns, que, apesar de serem cerâmicos, também podem ser encontrados em concreto. Trataremos da aplicabilidade de cada tipo de bloco a seguir. 7Alvenaria estrutural Figura 3. Tipos de blocos mais correntes. Fonte: Adaptada de Cerâmica Matieli ([2018?]). 19 19 19 29 14 14 14 14 14 1414 19 19 29 29 29 7 7 44 Bloco inteiro Meio bloco Um bloco e meio Bloco canaleta Bloco J Bloco compensador para cinta de amarração Na linguagem corriqueira de técnicos relacionados à Engenharia, é comum se fazer distinção entre alvenaria estrutural e alvenaria portante, sendo que alvenaria estrutural estaria relacionada ao uso de bloco cerâmicos ou de concreto e a alvenaria portante utilizaria os próprios tijolos como unidades do sistema. Se você verificar as bibliografias, verá que, na verdade, não é feita uma distinção desses dois sistemas. As paredes que formam o sistema em alvenaria estrutural são elementos portantes, pois “portam cargas”, não se fazendo diferenciação do tipo de unidade utilizada. A argamassa, aqui se tratando da argamassa de assentamento, é o com- ponente que terá função de solidarizar as unidades. Dessa forma, as juntas de argamassa devem garantir que as cargas sejam absorvidas e transmitidas pelas paredes como um elemento monolítico. Ramalho e Corrêa (2003) ainda indicam outras funções, como: absorver pequenas deformações e prevenir entrada de vento e água da chuva para o interior da edificação. A argamassa é formada por cimento, cal, areia e água, sendo que o traço desta deve ser definido a fim de garantir resistência e certa trabalhabilidade. Conforme as normas NBR 15812-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NOR- Alvenaria estrutural8 MAS TÉCNICAS, 2010a) e NBR 15961-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a), a resistência deve ser no mínimo 1,5 MPa e no máximo 70% da resistência do bloco, considerando a área líquida, ou seja, desprezando os vazios. As mesmas normas também atentam que a resistência da argamassa deve ser verificada segundo testes com corpos de prova. Além disso, as normas 15812-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NOR- MAS TÉCNICAS, 2010b) e NBR 15961-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011b) indicam que a espessura da junta de argamassa deve ser de 10 mm, com tolerância de +/- 3 mm. Ramalho e Corrêa (2003) explicam que juntas menores poderiam fazer com que arestas dos blocos se encostassem, o que geraria concentração de tensões. Por outro lado, espessuras maiores diminuem o confinamento da argamassa, o que acarreta a diminuição da sua resistência. Ainda sobre a junta de argamassa, a Figura 4 apresenta a forma mais usual de se fazer a junta em blocos estruturais e em blocos de ve- dação. Sugere-se que todas as paredes do bloco estrutural recebam argamassa, entretanto, as normas de projeto (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010a; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a) permitem que não sejam utilizadas juntas sobre as paredes transversais, se, mesmo penalizando a resistência por um fato especificado nas normas, a parede ainda tenha resistência maior que a tensão de compressão solicitante. Figura 4. Juntas de argamassa em blocos de vedação e estrutural. Fonte: Adaptada de Tauil e Nese (2010). Argamassa Bloco de vedação Argamassa nas paredes Longitudinais Bloco estrutural Argamassa nas paredes Longitudinais e transversais 9Alvenaria estrutural Outro componente é o graute, que, conforme a definição de Tauil e Nese (2010), é um concreto com agregados miúdos utilizados para o preenchimento dos vazios dos blocos. A NBR 15961-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a) define que o graute deve ter resistência mínima de 15 MPa, sendo que a norma NBR 15812-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010a) não traz nenhuma definição de resistência mínima. De qual- quer forma, a resistência especificada em projeto deve ser verificada em obras, por meio da moldagem de corpos de prova e posterior rompimento. É muito importante que o graute consiga se espalhar por todo o vazio dos blocos, sem que haja falhas nesse preenchimento, pois é um concreto autoadensável (não vibrado). Considerando isso, as normas NBR 15812-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010b) e NBR 15961-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011b) indicam que a altura máxima de lançamento deve ser a uma altura não maior que 1,60 m. Somente para os casos de uso de aditivo se permite lançamento de altura máxima de 2,80 m. A fluidez do graute deve ser especificada em projeto e antes de seu lançamento deve-se verificar seu valor por meio do ensaio de abatimento de cone (slumptest). A foto da Figura 5 mostra um ensaio realizado, deflagrando a alta fluidez do material, adequada para seu lançamento. Figura 5. Teste de abatimento de cone realizado com graute. Fonte: Acervo pessoal. Alvenaria estrutural10 Por fim, as amaduras estarão presentes em razão de reforços construtivos ou de solicitações de tração elevadas. Esse componente segue as mesmas prescrições indicadas em estruturas de concreto armado, não sendo indicados pelas normas NBR 15812-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010b) e NBR 15961-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNI- CAS, 2011b) procedimentos específicos para verificação de suas propriedades. Elementos Os elementos apresentados neste item são os mais comumente encontrados nas estruturas em alvenaria: parede, verga, contraverga e cinta de amarração. Primeiramente, a parede, mesmo no sistema de alvenaria estrutural, poderá ou não ser estrutural. Em um projeto, o calculista estrutural definirá quais paredes devem fazer parte da estrutura e quais não são necessárias. Entretanto, nosso foco será naquelas que fazem parte da estrutura. As paredes são definidas pelas NBR 15812-1 (ASSOCIAÇÃOBRASI- LEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010a) e NBR 15961-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a) como elementos laminares que suportam cargas de compressão, cujo comprimento excede em cinco vezes sua espessura. Uma parede é formada essencialmente por blocos/tijolos e argamassa. Na alvenaria estrutural, deve ser feito um estudo prévio sobre o posicionamento dos blocos, que se trata da modulação, feita tanto no sentido do comprimento da parede (modulação horizontal) como ao longo de sua altura (modulação vertical). Adiante, abordaremos, primeiro, a modulação horizontal e, em seguida, a modulação vertical. Já avaliando as paredes sob o ponto de vista do processo executivo, deve- -se garantir que elas tenham a resistência especificada no projeto. Para isso, devem ser realizados ensaios durante o processo executivo, conforme as especificações das normas NBR 15812-2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010b) e NBR 15961-2 (ASSOCIAÇÃO BRASI- LEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011b). O ensaio pode ser considerando três tamanhos de protótipos: prisma (apenas dois blocos unidos por uma junta de argamassa), pequena parede (cinco fiadas e dois blocos ao longo do comprimento) e parede (altura de 2,60 m e comprimento de 1,20 m). As vergas são elementos que ficam sobre vãos de portas e janelas, como pode ser visto na Figura 6, por isso estão sujeitas a momento fletor, como bem definido por Kalil ([200-?]). Além disso, as vergas também previnem a formação de fissuras nos cantos superiores de portas e janelas. Elas podem 11Alvenaria estrutural ser construídas com elementos pré-fabricados, ou moldada no local com uso de bloco canaleta, que é preenchido com graute, considerando o avanço dessa verga após a abertura por pelo menos 19 cm no caso de portas e 39 cm vezes essa medida para janelas. As contravergas são elementos que ficam sob o vão de janelas, como pode ser visto na Figura 6. Nesse caso não ocorre momento fletor, entretanto, ela tem a função de auxiliar na distribuição de cargas, pois cantos vivos como os de janelas são pontos concentradores de tensões que podem culminar na formação de fissuras na alvenaria. A adoção de um elemento com maior rigidez nessa região busca garantir que não ocorra a formação dessas fissuras. Assim como a verga, a contraverga deve ser prolongada após a abertura. A cinta de amarração, que também pode ser chamada de cinta de respaldo, é um elemento contínuo sobre as paredes que desempenha a função de fazer a distribuição das cargas nas paredes. Em se tratando das cargas verticais, ela distribui de forma mais homogênea a carga proveniente das lajes. Considerando carregamentos horizontais, como o vento, a cinta auxilia no contraventamento e também na distribuição das cargas nas paredes. As cintas podem ser exe- cutadas com blocos canaletas, ou blocos J, conforme a disponibilidade do fabricante de blocos. As vergas, contravergas e cintas de amarração, quando executadas com blocos canaleta (ou blocos J), são feitas da seguinte maneira: assentamento desses blocos na fiada dos elementos correspondentes, colocação de armadura para reforço e colocação de graute dentro desses blocos (grauteamento). Observe a Figura 7 a seguir. Figura 7. Elevação de parede típica. Vista - parede Cinta de amarração da alvenaria Verga Contra verga Verga 220 Porta 90 280 100 Janela 120 14° Fiada 13° Fiada 12° Fiada 11° Fiada 10° Fiada 9° Fiada 8° Fiada 7° Fiada 6° Fiada 5° Fiada 4° Fiada 3° Fiada 2° Fiada 1° Fiada Piso cru Alvenaria estrutural12 As normas NBR 1591-1 e NBR 15961-2 apresentam os requisitos de projeto e execução da alvenaria estrutural voltada para blocos de concreto. Já as normas NBR 15812-1 e NBR 15812-2 apresentam os requisitos de projeto de execução de alvenaria estrutural em blocos cerâmicos. Um pouco mais sobre modulação Conforme ressaltado por Ramalho e Corrêa (2003), a modulação é um pro- cesso essencial do projeto para que se tenha um empreendimento econômico e uma execução racional. A primeira etapa para o início da modulação é a escolha da família de blocos a serem utilizados. Uma família é um conjunto de blocos com medidas variadas, sendo que essas medidas partem de valores múltiplos do bloco que dá nome à família. As famílias mais usuais são 29 e 39. O bloco referência tem 29 cm, pois se considera 1 cm de junta de argamassa, totalizando 30 cm para o módulo (múltiplo de 15). Semelhante se dá com a família 39, gerando um módulo de 40 cm (múltiplo de 20). Pode-se dizer que um dos principais parâmetros a ser considerado na escolha da família de blocos é a espessura das paredes. É interessante que a espessura do bloco seja múltipla da espessura da parede. Dessa forma, para uma parede com espessura de 15 cm, a família 29 atende melhor que a família 39, em razão da necessidade de blocos com medidas especiais na interseção de paredes, se adotada a segunda família. Conforme Ramalho e Corrêa (2003), outra questão muito relevante é a dimensão dos cômodos, ou dimensão das paredes, de forma que quando os comprimentos das paredes forem múltiplos de 15, a família 29 é mais adequada. Já quando as paredes tiverem comprimentos múltiplos de 20, a família 29 tem suas vantagens. Quando feita a modulação horizontal, verifica-se que as portas e janelas não obedecem às proporções dos módulos, e dificilmente em paredes com aberturas a distribuição dos blocos ficará adequada sem a presença de blocos compensadores. Esses blocos têm comprimentos usuais de 4 cm e 9 cm e servem justamente para evitar a necessidade de corte de blocos. Outro ponto crítico da modulação é a interseção de paredes, pois as paredes estruturais devem ser amarradas, sendo possível as amarrações direta ou indireta apresentadas na Figura 8. A amarração direta é preferida, sendo que, 13Alvenaria estrutural nela, a ligação das paredes se dá pela interpenetração de 50% do bloco, como bem definido pelas normas NBR 15812-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010a) e NBR 15961-1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011a). Já na amarração indireta, as juntas são a prumo e a amarração é feita por meio de armadura. Figura 8. Amarração entre paredes. Fonte: Adaptada de Tauil e Nese (2010). Amarração direta das paredes Amarração indireta das paredes Ainda tratando de modulação, mas agora falando da distribuição vertical dos blocos, neste caso, irá trabalhar sempre com módulos de 20, já que os blocos têm 19 cm de altura em todas as famílias. Como apresentado por Ramalho e Corrêa (2003), esta pode ser feita considerando a distância de piso a teto ou de piso a piso. Na primeira situação, não é necessário compensadores, pois normalmente adota-se pé-direito com medidas múltiplas de 20. Na segunda, se faz necessário bloco compensador com a altura diferente de 19 cm, pois normalmente a altura da laje não segue a medida modular. Em ambos os casos, pode-se utilizar na última fiada das paredes externas blocos J, de forma que a parede a parede mais alta do bloco serve como forma para laje. Um aspecto importante que deve ser observado é sobre a passagem dos eletrodutos e tubulações hidrossanitárias nas paredes. É importante desta- car que o processo utilizado na alvenaria de vedação comum de “rasgar” as paredes para embutir as instalações não é aceito na alvenaria estrutural, pois prejudica a resistência desta. Uma alternativa interessante é a utilização de blocos especiais, que já têm dimensões adaptadas para recebimento das Alvenaria estrutural14 tubulações (blocos hidráulicos) e também já são recortados com as dimensões das caixas elétricas. Por fim, é importante verificar que mesmo num sistema de alvenaria estrutural continuarão existindo elementos em concreto armado como as fun- dações, as lajes e as escadas. Esses elementos seguem as mesmas prescrições indicadas para as estruturas que seguem o sistema convencional de concreto armado. Para escadas e lajes, é comum a adoção de elementos pré-fabricadospara que se tenha um processo construtivo mais produtivo, reduzindo ainda mais a necessidade de concretagem e estocagem de material em obra. Exem- plificando, em obras com ritmo acelerado, é possível a finalização da estrutura de um pavimento (paredes e laje) em 7 a 10 dias. Em relação aos acabamentos, existe a possibilidade de deixar a alvenaria aparente. Entretanto, é comum a realização de revestimento com camada única ou então executando as três camadas (salpique, emboço e reboco). Como destacado por Ramalho e Corrêa (2003), ainda é possível a aplicação somente de gesso nas paredes internas e, no caso de revestimento cerâmico, é possível a aplicação direta das peças. 1. Assinale a alternativa INCORRETA. a) A alvenaria estrutural é utilizada para a fabricação de lajes. b) A alvenaria estrutural gera segurança estrutural. c) A alvenaria estrutural tem durabilidade compatível com seus usos. d) A alvenaria estrutural deve ser verificada quanto à segurança ao fogo. e) Apresenta conforto térmico e acústico compatível com as necessidades. 2. Qual item não está presente em um projeto de alvenaria estrutural? a) Planta de primeira e segunda fiada. b) Detalhes das vergas e contravergas. c) Posicionamento das colunas de groute. d) Posicionamento de peças especiais. e) Planta de formas das vigas de concreto. 3. Qual dos itens abaixo não pode ser considerado um benefício da alvenaria estrutural? a) Otimização das tarefas em obra. b) Técnicas executivas simplificadas. c) Controle da etapa de produção. d) Aumento do vão livre comparando-se com o concreto armado. e) Eliminação de interferências. 15Alvenaria estrutural 4. Não se pode construir alvenaria estrutural com: a) Mão de obra acostumada com construção convencional. b) Nivelamento e prumo. c) Blocos de concreto. d) Mesma espessura de juntas. e) Compatibilidade ao projeto arquitetônico. 5. Qual dos componentes abaixo não é utilizado na execução da alvenaria estrutural? a) Blocos sílico calcário. b) Concreto armado. c) Argamassas industrializadas. d) Grautes. e) Reforços com aço. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15812-1: alvenaria estrutural: blocos cerâmicos: parte 1: projetos. Rio de Janeiro: ABNT, 2010a. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15812-2: alvenaria estrutural: blocos cerâmicos: parte 2: execução e controle de obras. Rio de Janeiro: ABNT, 2010b. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15961-1: alvenaria estrutural: blocos de concreto: parte 1: projetos. Rio de Janeiro: ABNT, 2011a. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15961-2: alvenaria estrutural: blocos de concreto: parte 2: execução e controle de obras. Rio de Janeiro: ABNT, 2011b. CERÂMICA MATIELI. [2018?]. Disponível em: <http://www.ceramicamatieli.com.br/>. Acesso em: 09 ago. 2018. KALIL, S. M. B. Alvenaria estrutural: [apostila]. [200-?]. Disponível em: <http://www. politecnica.pucrs.br/professores/soares/Topicos_Especiais_-_Estruturas_de_Madeira/ Alvenaria.pdf>. Acesso em: 09 ago. 2018. RAMALHO, M. A.; CORRÊA, M. R. S. Projeto de edifícios de alvenaria estrutural. São Paulo: PINI, 2003. TAMAKI, L. Entrevista: construção fácil. Téchne, n. 158, maio 2010. Disponível em: <http:// techne17.pini.com.br/engenharia-civil/158/artigo287747-2.aspx>. Acesso em: 09 ago. 2018. TAUIL, C. A.; NESE, F. J. M. Alvenaria estrutural. São Paulo: PINI, 2010. Alvenaria estrutural16 Dica do professor A alvenaria estrutural é um sistema construtivo que utiliza as paredes de alvenaria como elementos estruturais. Com o avanço dos estudos e normas técnicas, ela tornou-se uma opção mais econômica que outros sistemas construtivos, além de proporcionar isolamento térmico e acústico. No entanto, exige um projeto específico e detalhado que leve em consideração as cargas, as dimensões das paredes e os materiais utilizados. Os blocos de alvenaria podem ser feitos de diferentes materiais, cada um com características específicas. As argamassas e grautes são essenciais para garantir a estabilidade e a segurança da estrutura, sendo escolhidos de acordo com as necessidades do projeto. Veja, nesta Dica do Professor, algumas informações relevantes sobre a alvenaria estrutural. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/5a7975eec270f4c55b0dd7e3deb99ad2 Exercícios 1) A alvenaria estrutural pode ser uma opção econômica para a construção de edifícios, uma vez que utiliza materiais abundantes e acessíveis, como tijolos, blocos de concreto ou pedras, reduzindo os custos de materiais em comparação com outros métodos construtivos. Sobre esse método construtivo, assinale a alternativa correta. A) Oferece flexibilidade de design. B) Gera insegurança estrutural. C) Não apresenta durabilidade. D) É utilizado para a fabricação de lajes. E) Apresenta maus resultados de conforto térmico e acústico. 2) A alvenaria estrutural requer um projeto específico e detalhado que leve em consideração as cargas que serão suportadas, as dimensões das paredes e o tipo de material utilizado. Nesse contexto, qual(is) item(ns) é(são) necessário(s) em um projeto de alvenaria estrutural? A) Detalhamento dos elementos estruturais. B) Detalhamento das armaduras. C) Plantas de formas. D) Planta de vigas de concreto. E) Planta de primeira e segunda fiadas. 3) Como já se sabe, a alvenaria estrutural pode ser uma opção econômica para a construção de edifícios, uma vez que utiliza materiais abundantes e acessíveis, como tijolos, blocos de concreto ou pedras, reduzindo os custos de materiais em comparação com outros métodos construtivos. Qual das alternativas apresenta uma vantagem proveniente da construção em alvenaria estrutural quando comparada às estruturas de concreto armado? A) Flexibilidade no projeto. B) Maior durabilidade. C) Aumento do vão livre. D) Redução do tempo de construção. E) Maior resistência estrutural. 4) É importante que os materiais utilizados na alvenaria estrutural estejam de acordo com as normas técnicas vigentes e sejam de qualidade para garantir a segurança e o desempenho adequado da estrutura. Nesse sentido, assinale a alternativa que contenha dois materiais muito utilizados nesse método construtivo. A) Madeira e graute. B) Blocos de concreto e de madeira. C) Blocos cerâmicos e de concreto. D) Aço e placas de gesso. E) Placas de gesso e argamassa. 5) A alvenaria estrutural tem diversas propriedades que a tornam uma opção viável para a construção de edificações. Quais são os critérios importantes na escolha da alvenaria estrutural como metodologia construtiva? A) Resistência à flexão da estrutura e disponibilidade de mão de obra especializada. B) Custo e disponibilidade no mercado de blocos e projeto bem elaborado e detalhado. C) Disponibilidade de mão de obra especializada e localização de fábricas de concreto. D) Localização de fábricas de concreto e custo e disponibilidade no mercado de blocos. E) Projeto bem elaborado e detalhado e resistência à flexão da estrutura. Na prática Diversos fatores podem influenciar a escolha de um método construtivo de uma edificação, como a complexidade do projeto, a localização geográfica, os custos dos materiais e da mão de obra, entre outros. É difícil afirmar categoricamente que um método trará mais economia que outro sem analisar em conjunto todos esses aspectos, uma vez que cada projeto de construção é único e tem suas próprias características. No entanto, a alvenaria estrutural pode oferecer potencial de economia em alguns aspectos. Por exemplo, ela pode reduzir a quantidade de elementos estruturais, como vigas e pilares, em comparação ao concreto armado, já que as próprias paredes de alvenaria podem assumir funções estruturais. Isso pode resultar em uma economia de materiais e de mão de obra na construção. É fundamental realizar um estudodetalhado do projeto e considerar todos os aspectos envolvidos antes de fazer qualquer afirmação sobre a escolha de método construtivo. Neste Na Prática, veja os fatores essenciais para escolher o método construtivo de uma edificação. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/ba6b1e22-c721-47c0-bd25-293b9718e677/5d55e9e1-97e5-4a7e-bfc3-401088484e00.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Importância da modulação na alvenaria estrutural Confira, neste vídeo, a importância da modulação na alvenaria estrutural e seus impactos no projeto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Alvenaria estrutural x concreto armado: descubra as diferenças A alvenaria estrutural e o concreto armado são dois métodos de estrutura muito utilizados na construção civil brasileira, sendo muito parecidos entre si. Confira, neste texto, as principais diferenças entre eles. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Resistência a compressão da alvenaria estrutural com blocos de concreto de alta resistência Veja, neste artigo, o comportamento da alvenaria estrutural de alta resistência medida por meio dos ensaios de resistência à compressão e módulo de elasticidade em diferentes tipos paredes de blocos de concreto. https://www.youtube.com/embed/8dq3gDR1EvI http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=7&Cod=2495 Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Técnicas de construção ilustradas Este livro trata dos fundamentos das técnicas de construção, em compromisso com a sustentabilidade, incorporando princípios que reduzem a dependência de sistemas de controle ambiental e a energia por eles consumida. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! https://www.scielo.br/j/riem/a/HSvR874bjrHr93JyPnTwgZF/?lang=pt Argamassas Apresentação Engana-se quem pensa que a argamassa é uma simples mistura: cimento, agregado miúdo, água e aditivos (caso necessite de aditivos). A argamassa é um elemento muito poderoso quando levamos em consideração as suas variedades, propriedades e a importância das normas técnicas para as suas aplicações. Nesse sentido, é importante ressaltar que as argamassas podem ser aplicadas de diversas formas na construção de edificações: como revestimentos (chapisco, emboço e reboco), para união entre blocos cerâmicos ou blocos de concreto (sendo a alvenaria estrutural ou de vedação), no rejuntamento de revestimento cerâmico ou no rejuntamento de calçada, entre outras aplicações. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai saber sobre a composição e a utilização das argamassas. Sabe-se que a aplicação desse material está presente nos mais diversos serviços da construção civil brasileira e também de outros países. Você vai ver de que forma é obtida a argamassa (mistura de cimento com agregados miúdos), além de suas aplicações. Com isso, estará habilitado para aplicar o conhecimento adquirido na sua vida profissional. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são argamassas.• Classificar os tipos de argamassas.• Identificar os fatores que alteram o comportamento do material.• Desafio Historicamente, pode-se dizer que as argamassas são conhecidas desde a Antiguidade. Esse material era originalmente fabricado com areia e cal. No entanto, hoje podem ser incorporados outros materiais de construção como o cimento Portland. Uma das transformações da construção civil é a troca de atividades manuais por processos industrializados, o que acaba gerando vários produtos com maior controle de qualidade. As argamassas, hoje em dia, vêm ensacadas e prontas para uso, sem necessidade de estudos aprofundados, sendo apenas adicionada água. Uma das mais comuns são as argamassas colantes. Posto isso, sabe-se da relevância das técnicas construtivas. Ao aplicar esse conhecimento nos serviços da construção civil, são garantidos o aumento da produtividade e da qualidade, a redução do tempo de entrega da obra, assim como a mitigação de retrabalho e de desperdícios. Isso auxiliará o profissional na identificação das melhores estratégias a serem aplicadas. Acompanhe o seguinte cenário: Para entender a respeito do uso de argamassa em atividades na construção civil, é necessário saber quais são as classes de argamassas existentes. Diante da situação descrita, responda: a) Você percebeu que o piso não ficou com uma adesão muito boa. O que pode ter acontecido? Qual seria a solução para o caso. Justifique. b) Qual é a argamassa apropriada para assentamento de porcelanato? Infográfico Não se sabe como surgiu a argamassa. Entretanto, muitos acreditam que ela apareceu na Pérsia antiga, onde era usada alvenaria de tijolos secos ao sol, com assentamento de argamassas de cal. É importante destacar que seu desenvolvimento como sistema construtivo somente ocorreu em Roma, ao longo do Império Romano. E isso, de fato, aconteceu quando foi misturado um material aglomerante, a pozolana (cinzas vulcânicas), com materiais inertes, dando origem às primeiras argamassas. No Infográfico a seguir, você vai acompanhar o processo de mistura de obtenção de uma argamassa. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/bfb644c1-7537-4b8f-a374-b22b5d45225a/125addf1-c33c-4bfc-937b-18a244301a8f.png Conteúdo do livro O conhecimento acerca das argamassas é essencial para a prática profissional. A aplicação adequada desse material contribui, por exemplo, para: economia da mão de obra; redução dos desperdícios; facilidade na aplicação; colaboração com o cumprimento do cronograma de obra, evitando-se atrasos; treinamento rápido da equipe. Com a capacitação dos profissionais da construção, são garantidas melhores tomadas de decisões. No capítulo Argamassas, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender o conceito de argamassas, aprender a classificar os tipos de argamassas, assim como identificar os fatores que alteram o comportamento desse material. Boa leitura. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL E PRINCÍPIOS DE CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAL Alexandre Baroni Argamassas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Explicar o que são argamassas. � Classificar os tipos de argamassas. � Identificar os fatores que alteram o comportamento do material. Introdução Neste texto, você vai estudar a argamassa. Na construção civil brasi- leira, é quase impossível realizar uma obra em que não haja o uso de argamassas. Produtos atualmente baseados em cimento Portland e agregados miúdos são os principais responsáveis pelo envoltório das edificações. A argamassa é utilizada desde o assentamento dos tijo- los até o rejuntamento de placas cerâmicas, por isso é indispensável que você, como futuro engenheiro, conheça as peculiaridades de sua utilização. Contextualização A argamassa é um material de construção com propriedade de aderência e endurecimento, obtido a partir da mistura homogênea de um ou mais aglo- merantes, agregado miúdo (areia) e água, podendo conter aditivos e adições minerais. As argamassas são muito utilizadas na construção civil para etapas como revestimento para reboco, revestimento de única camada para parede ou teto, contra piso para regulação de pisos, assentamento e reajustamento de revesti- mento de cerâmica ou pedra. Na antiguidade, eram utilizadas argamassas de areia e cal, e muitas vezes utilizados aditivos de água e ar para favorecer a incorporação da massa. No entanto, com a modernidade, foram surgindo novas composições de arga- massas, como as compostaspor cimento Portland e aditivos que lhes dão me- lhores qualidades e facilitam o trabalho. Atualmente a argamassa é industria- lizada e vendida pronta para uso sem a necessidade adicionar água. Figura 1. Infográfico da argamassa. Conceitos importantes sobre argamassas As argamassas mais utilizadas na construção civil são as de assentamento da alvenaria e de revestimento de paredes. Dependendo das proporções entre os constituintes da mistura e sua aplicação, elas recebem diferentes nomes. Definição de alvenaria segundo Littlefield (2005, p. 589): “Alvenaria é o termo geral usado para se referir às construções portantes em tijolos, blocos e pedra.” Argamassas de assentamento de alvenaria são utilizadas para a elevação de paredes e muros de tijolos ou blocos, muitas vezes referidos como unidades de alvearia. As funções mais importantes da argamassa na alvenaria são: � unir as unidades de alvenaria para melhorar a sua resistência aos esforços laterais; � distribuir as cargas atuantes nas paredes de modo uniforme; � impedir a passagem da água da chuva; e � absorver as deformações naturais de origem térmica e as de retração por secagem. Materiais de construção: concreto e argamassa94 A argamassa de revestimento é utilizada para revestir paredes, muros e tetos, os quais recebe pintura, revestimento cerâmico, laminados, etc. O revestimento de argamassa pode ser constituído por várias camadas com características e funções específicas. Observe na Figura 2 a indicação e nomenclatura dessas camadas. Europa: 8 a 15mm Brasil 13 a 30mm (c)(a) (b) substrato chapisco emboço reboco camada única RDM pintura Figura 2. Diferentes alternativas de revestimento de parede. Para a melhor compreensão da composição dessas camadas, veja as defi- nições a seguir: � Chapisco: camada de preparo da base, aplicada de forma contínua ou não, para uniformizar e melhorar a absorção e a aderência do revestimento. � Emboço: camada de revestimento para cobrir e regularizar a base para receber revestimento decorativo, por exemplo. � Reboco: camada de revestimento usada para cobrir e emboçar antes de receber o revestimento decorativo ou material de acabamento final, em geral a pintura. � Camada única: revestimento com um único tipo de argamassa aplicado na base. Também pode ser empregada para receber o acabamento final, como a pintura. � Revestimento decorativo (monocamada ou monocapa, na linguagem téc- nica): tem função de regularizar e, ao mesmo tempo, decorar. Também Argamassas 95 pode ser utilizado o RDM (revestimento decorativo monocamada), um tipo de argamassa específica para essa função. No uso em paredes, as principais funções da argamassa são: � Proteção contra destempero (quando parede externa); � Integração ao sistema de vedação dos edifícios, como isolamentos (tér- mico e acústico), permeabilidade à água, resistência ao fogo, ao desgaste e aos abalos superficiais; � Regularizar a superfície dos elementos de vedação e servir como base dos elementos decorativos. Um dos tipos de argamassas industrializadas que têm atraído a atenção do mercado é a argamassa sintética, também conhecida como argamassa polimérica. A argamassa polimérica gera menos impactos ao meio ambiente, pois em sua fabricação não são utilizados nenhum tipo de cimento (cujo processo de fabricação consome muita e energia e exige elevado controle na emissão de CO2) e nem areia de rios (que causa a degradação descontrolada dos leitos de rios). Outro benefício desse material é a sua aplicação na fase de alvenaria das construções, por exemplo, pois garante uma redução de 40% sobre o custo total da alvenaria e 50% de aumento na produtividade. É importante você saber que para esses resultados serem obtidos, os blocos devem ser isentos de defeitos e as superfícies, sobre as quais serão assentados azulejos ou pisos, devem ser planas. Exigindo elevada qualidade global para a construção das alvenarias, inclusive da habilidade da mão de obra. Para auxiliar na sua decisão entre o uso da argamassa convencional e da argamassa po- limérica, uma das empresas fabricantes nacionais que emprega nanotecnologia para melhorar suas características e elevar o rendimento, oferece a seguinte comparação: Usando blocos com furos horizontais de 9 cm × 19 cm × 19 cm em relação ao uso de arga- massa de mistura cimento + cal + areia na proporção 1 : 2 : 8 para a construção de uma alvenaria de 100 m2, obtém uma economia de 25% por m2 com uma redução do tempo necessário para essa construção de 39,7 horas (argamassa convencional) para 18,5 horas (argamassa polimérica). Em média o rendimento da argamassa polimérica é de 1,5 kg / m2 enquanto a argamassa convencional é de 30 kg / m2. Materiais de construção: concreto e argamassa96 Figura 3. Fonte: Everything I Do/Shutterstock Classificação das argamassas A grande maioria dos autores da área da construção civil, classifica as arga- massas com base nos critérios (veja quais são eles a seguir), e na função a qual será destinado o material. Para que você entenda melhor as duas formas de classificação, elas serão apresentadas em dois grupos: Grupo 1: critérios � Natureza do aglomerante – Argamassa aérea – Argamassa hidráulica � Tipo de aglomerante – Argamassa de cal – Argamassa de cimento – Argamassa de cimento e cal – Argamassa de gesso – Argamassa de gesso e cal Argamassas 97 � Número de aglomerantes – Argamassa simples – Argamassa mista � Consistência da argamassa – Argamassa seca – Argamassa plástica – Argamassa fluídica � Plasticidade da argamassa – Argamassa pobre ou magra – Argamassa média ou cheia – Argamassa rica ou gorda � Densidade de massa da argamassa – Argamassa leve – Argamassa normal – Argamassa pesada � Forma de preparo ou fornecimento – Argamassa preparada em obra – Mistura semipronta para argamassa – Argamassa industrial – Argamassa dosada em central Grupo 2: função � Construção de alvenaria – Argamassa de assentamento (elevação da alvenaria) – Argamassa de fixação (ou alvenaria de vedação) � Revestimento de paredes e tetos – Argamassa de chapisco – Argamassa de emboço – Argamassa de reboco – Argamassa de camada única – Argamassa para revestimento decorativo monocamada � Revestimento de pisos – Argamassa de assentamento de peças cerâmicas (colante) – Argamassa de rejuntamento � Recuperação de estruturas – Argamassa de reparo Materiais de construção: concreto e argamassa98 Propriedades das argamassas As propriedades das argamassas estão relacionadas com as suas funções e requisitos de desempenho. Sendo assim, é necessário definir os métodos para a realização dos ensaios deste material. As propriedades mais importantes para o melhor desempenho das arga- massas são: � Trabalhabilidade � Aderência � Resistência mecânica � Capacidade de absorver deformações � Retração � Retenção de água As duas últimas propriedades são de maior interesse para as argamassas revestimento, mas não é relevante para as argamassas de assentamento de alvenaria. Veja, de forma resumida, as principais propriedades para cada tipo de argamassa no Quadro 1. A trabalhabilidade é a propriedade das argamassas no estado fresco que determina a facilidade com que elas podem ser misturadas, transportadas, aplicadas, consolidadas e acabadas sob condição homogênea. De maneira mais simples, a trabalhabilidade diz respeito à facilidade da aplicação, ou seja, o aplicador manual realiza o serviço de maneira mais eficaz e produtiva uma vez que o produto possui melhor aderência à base e oferece o acabamento esperado. Retenção de água é uma propriedade que está relacionada com a capa- cidade de a argamassa fresca manter sua trabalhabilidade quando ocorrer a perda da água do amassamento pela evaporação ou pela absorção do material de base. Essa propriedade é ainda mais importante quando o substrato (tijoloou bloco) possui alta probabilidade de absorver água ou quando exposto a condições climáticas desfavoráveis, como a alta temperatura, baixa umidade relativa e ventos fortes. A retração resulta de um complexo mecanismo relacionado com a va- riação de volume da pasta aglomerante e tem papel fundamental no desem- penho das argamassas aplicadas. A retração é bastante influenciada pelo teor dos grãos da areia. Argamassas 99 Argamassa de assentamento de alvenaria Chapisco Emboço e camada únca Contrapiso Argamassa colante Argamassa de rejuntamento Argamassa de reparo A d er êc ia A d er ên ci a ao c o n cr et o e a rm ad u ra s o rig in ai s Ba ix a p er m ea b ili d ad e e ab so rç ão d e ág u a Ba ix a re tr aç ão C ap ac id ad e d e ab so rv er d ef o rm aç õ es Re si st ên ci a m ec ân ic a Tr ab al h ab ili d ad e Q u a d ro 1 . P ro p ri ed ad e p ar a p rin ci p ai s ar g am as sa s. Materiais de construção: concreto e argamassa100 A perda de água por evaporação rápida gera fissuras de retração. Quanto mais leve for a argamassa, mais trabalhável será a longo prazo. Isso reduz o esforço na aplicação manual. Além disso, essa propriedade garante um aumento na produtividade do aplicador durante sua jornada de trabalho. A aderência é um termo usado para determinar a resistência e a extensão do contato entre a argamassa e uma base ou substrato. Assim, é necessário especificar se a aplicação da argamassa será feita sobre um tijolo ou uma estrutura de concreto, pois estes materiais caracterizam aderências diferentes. A resistência à compressão é a resistência mecânica de maior interesse para as argamassas. Essa resistência deve ser adquirida o mais rápido pos- sível para a melhor produtividade da obra e, portanto, para a vida útil da al- venaria. A argamassa com boa capacidade para suportar esforços de tração, compressão e cisalhamento possui um estado de constituição interno que evita sua desagregação. Esse estado de constituição é denominado resis- tência mecânica da argamassa. Recomenda-se que a resistência dos blocos utilizados na construção de paredes seja superior à resistência da argamassa utilizada no assentamento. O que atribui maior resistência mecânica à arga- massa é a proporção elevada de cimento. Uma argamassa de elevada resistência mecânica compromete a sua capa- cidade de absorver deformações, requisito fundamental para a junta de assen- tamento. A absorção de deformações está diretamente associada ao módulo de elasticidade da argamassa, ou seja, sua capacidade de deformar sem apre- sentar fissuras prejudiciais ao receber esforços, e de não comprometer a sua aderência, estanqueidade e durabilidade ao apresentar microfissuras. O preparo das argamassas é fundamental para o controle da qualidade da obra. As empresas fabricantes das argamassas geralmente apresentam instru- ções de uso e os materiais utilizados na composição. Esses materiais são me- didos em volume e requer que o construtor faça a conversão da especificação da norma para facilitar a preparação. Argamassas 101 Para homogeneizar da argamassa de maneira eficaz, deve-se observar o tempo de preparo e o equipamento usado para a sua elaboração para que não comprometa o desempenho da argamassa e não causar falhas após a secagem. Materiais de construção: concreto e argamassa102 LITTLEFIELD, D. Manual do arquiteto: planejamento, dimensionamento e projeto. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. Leituras recomendadas CHING, F. D. K. Técnicas de construção ilustradas. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2010. FERNANDO, L. Argamassa polimérica. [S.l.: s.n.], 2015. Disponível em: <https://prezi.com/ xeecflg-q_rr/argamassa-polimerica/>. Acesso em: 08 jul. 2016. ISAIA, G. C. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de material. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2011. MASSA DUN DUN. Comparativo de custos. [S.l.: Massa Dun Dun, [2016?]. Disponível em: <http://www.massadundun.com.br/?pagina=comparativo-de-custos>. Acesso em: 08 jul. 2016 Referência Dica do professor Os conhecimentos sobre as argamassas, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil. Com isso, é necessário saber que uma boa argamassa depende tanto das proporções entre dois elementos (cal mais areia) quanto do modo pelo qual se faz a adição da água a esses dois elementos. Nesta Dica do Professor, você vai saber mais a respeito da classificação das argamassas, bem como das suas aplicações. Logo, é imprescindível a compreensão das propriedades desse material, que é tão presente na construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/c934596910b61137888b63a43a01f639 Exercícios 1) Sabe-se que a argamassa é uma mistura homogênea de agregados miúdos, aglomerantes inorgânicos e água, contendo ou não aditivos ou adições, com propriedades de aderência e endurecimento. Em relação às argamassas de revestimento, é correto afirmar que: A) as argamassas de emboço utilizam areia média por permitir uma ancoragem física com a base e dar um acabamento um pouco áspero no sentido de garantir aderência com a argamassa colante. B) Na execução de argamassa para chapisco, utiliza-se areia fina, objetivando maior coesão do material. C) As argamassas de reboco utilizam areia grossa para permitir a execução de grandes espessuras em torno de 2cm. D) O reboco paulista ou argamassa única é executado com areia média a grossa e unifica as etapas de chapisco e reboco. E) Quando o sistema de pintura preconiza o uso de massa corrida, é dispensável a execução do reboco. 2) Entre as patologias mais comuns nas argamassas de revestimento, aquela que se caracteriza pelo empolamento da pintura, apresentando as partes internas das empolas nas cores branca ou preta ou vermelho acastanhado, causada por uma série de fatores, como a existência de pedra de cal não completamente extinta, matérias orgânicas contidas nos agregados, torrões de argilas dispersos na argamassa ou outras impurezas, como mica, pirita e torrões ferruginosos, é denominada: A) eflorescência. B) descolamento. C) bolor. D) fissura. E) vesícula. 3) As argamassas têm propriedades no estado fresco, tais como aderência inicial, plasticidade, coesão e retenção de água. Posto isso, assinale a alternativa que define retenção de água em argamassas. A) É a relação entre a massa do material e seu volume equivalente em água. B) É a quantidade de água existente em certo volume de argamassa, ou seja, é o seu teor de água. C) É a capacidade de um material de se deixar atravessar por um fluido. D) É a capacidade da argamassa de reter a água de amassamento contra a sucção da base ou contra a evaporação. E) É a capacidade de sofrer retração na secagem, que pode causar a formação de fissuras no revestimento. 4) Entende-se que uma argamassa tem boa trabalhabilidade quando adere bem na colher de pedreiro, desliza sem dificuldade e adere bem nas superfícies verticais das paredes. Deve permanecer plástica pelo tempo necessário para os ajustes de alinhamento, prumo e nível das unidades. Entre as propriedades relacionadas com a trabalhabilidade das argamassas, entende-se por exsudação: A) capacidade de a argamassa fresca manter sua trabalhabilidade, quando sujeita às solicitações que provocam a perda de água. B) maior ou menor facilidade de a argamassa deformar-se sob a ação de cargas. C) tendência de separação da água da argamassa, de modo que a água sobe e os agregados descem pelo efeito da gravidade. D) força física de atração existente entre as partículas sólidas da argamassa e as ligações químicas da pasta aglomerante. E) união inicial da argamassa no estado fresco ao substrato. As argamassas têm diversas funções e desempenham papéis fundamentaisem obras civis.5) No que se refere à classificação das argamassas quanto a sua função, o emboço é classificado como argamassa de: A) aderência. B) regularização. C) revestimento. D) preenchimento. E) estrutural. Na prática É inegável a versatilidade das argamassas. Nesse sentido, é importante entender que, além do traço, existem variações nos tipos de argamassa e nas suas indicações. Conhecer essas diferenças é essencial para comprar o produto certo e de acordo com a sua aplicação. Consequentemente, isso implicará o aumento da produtividade do trabalho planejado, utilizando-se de técnica e produtos adequados. Portanto, de forma prática, os tipos de argamassa podem ser: colante, rejuntamento, revestimento e assentamento. Neste Na Prática, você vai identificar as manifestações patológicas que podem surgir nas argamassas, assim como aprender as causas e as tomadas de decisões para solucionar esses problemas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/a1e567e8-b830-4d93-888b-2187f83e8267/54db7717-0a7f-4738-b752-a5de414a0096.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: O melhor preparo e aplicação de argamassa [revestimento] Este vídeo fala sobre como preparar a argamassa e diferenciar os tipos ACI, ACII, AC3, piso sobre piso e argamassa para porcelanato. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Argamassas: o que são e quais os tipos? Para qualificar a aplicação da argamassa, seja qual for ela, é importante saber os tipos disponíveis e, nesse caso, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) estabelece parâmetros normativos para algumas propriedades do material – como trabalhabilidade, retenção de água, teor de ar incorporado e resistência de aderência, por exemplo. Veja, neste link, informações importantes sobre o assunto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Argamassa com substituição parcial do cimento por resíduos industriais Esta dissertação trata da degradação do meio ambiente, considerando que suas consequências resultam em regulamentações mais estritas por parte do poder público e as empresas de determinado setor produtivo devem rever suas políticas de mercado. A indústria do cimento é responsável pela emissão de, aproximadamente, 7% do CO2 gerado no mundo a partir de fontes antropogênicas. Acesse o link para saber mais. https://www.youtube.com/embed/qK_IOEPvoj4 https://www.mapadaobra.com.br/capacitacao/argamassas-tipos/ Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3760 Concreto betuminoso Apresentação O concreto betuminoso, também conhecido como asfalto, é o tipo de material mais comum utilizado em projetos de construção de estradas, aeroportos, calçadas e pavimentos de estacionamentos. Esse material é composto por uma mistura de materiais agregados (pedra, areia e cascalho) de vários tamanhos, conectados por um agente aglutinante conhecido como “betume”, que é um subproduto do refino de petróleo. Além disso, ele tem uma textura espessa e pegajosa como o piche quando aquecido, depois forma uma superfície sólida e densa quando seca. Essa mistura é espalhada em camadas e compactada. É evidente que o betume é um composto muito poderoso, principalmente quando se leva em consideração as suas propriedades e as vantagens de suas aplicações. Nesse sentido, é importante ressaltar que o material betuminoso pode ser aplicado de diversas formas na construção civil: desde as pavimentações rodoviárias e as impermeabilizações até as pinturas e o isolamento elétrico. Engana-se quem pensa que a pavimentação de concreto betuminoso seja mais cara que a do concreto convencional. Sabe-se que o custo inicial e o custo total de manutenção do pavimento betuminoso são menores em comparação com o pavimento de concreto. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender sobre a composição e a utilização do concreto asfáltico. Sabe-se que a aplicação desse material está presente nos mais diversos serviços da construção civil brasileira e também de outros países. Logo, você vai reconhecer os requisitos característicos durante a construção, assim como identificar os tipos de concretos asfálticos mais utilizados. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é concreto asfáltico.• Reconhecer os requisitos durante a construção.• Identificar os tipos de concreto asfáltico mais utilizados.• Desafio As escavações arqueológicas mostraram que o asfalto natural já estava sendo usado na Antiguidade (por volta de 1.200 a.C.) para fazer armas e implementos e colorir joias e esculturas. O material era usado com frequência na região da Mesopotâmia em particular, já que o asfalto natural era encontrado lá em abundância. Os povos que ali viviam — por exemplo, os sumérios — faziam embarcações e barcos de junco (guffa) que eram selados com asfalto. Também utilizaram o material como argamassa para adobe. Uma das transformações atuais da construção civil é a troca de atividades manuais por processos industrializados, o que acaba gerando vários produtos com maior controle de qualidade. No caso do asfalto betuminoso, nota-se que a maior parte desse material é produzida em usinas de mistura asfáltica. Nesse contexto, analise a seguinte situação: Posto isso, responda: a) Qual técnica de recuperação poderia ser adotada na circunstância apresentada? b) Descreva as vantagens da técnica adotada. Infográfico Entre as características dos concretos betuminosos, sabe-se que o concreto asfáltico, também chamado de concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), é uma mistura a quente de diversos agregados com tamanhos distintos e cimento asfáltico. A granulometria dos agregados também influencia a divisão desses grupos de agregados. Neste Infográfico, você vai ver que o CBUQ está classificado em três faixas. Além disso, vai conferir as principais características de cada uma delas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/90d4d137-ec74-4a42-bff3-32cdd55a0b34/e1a508a5-0f6d-4bc9-a194-1378555de1ed.png Conteúdo do livro O conhecimento sobre a classificação dos concretos asfálticos é importante para a aplicação adequada desse material. Desse modo, podemos citar os seguintes tipos de asfalto: cimento asfáltico de petróleo, asfalto diluído de petróleo, emulsão asfáltica, asfalto comum, asfalto de borracha, asfalto verde, asfalto poroso. Posto isso, nota-se que os concretos betuminosos são materiais que têm como base comum o petróleo, que é uma matéria-prima versátil e com uma enorme importância na economia mundial. Porém, outras substâncias específicas podem ser adicionadas, ou não, com a finalidade de atender às necessidades de cada terreno. No capítulo Concreto betuminoso, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai explorar a noção de concreto asfáltico, além de classificar os requisitos durante a construção e identificar os tipos de concreto asfáltico mais utilizados. Boa leitura. MATERIAIS E TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO Alessandro Graeff Goldoni Concreto Betuminoso Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendi- zados: � Explicar o que é concreto asfáltico. � Reconhecer os requisitos durante a construção. � Identificar os tipos de concretos asfálticos mais utilizados. Introdução A humanidade utiliza o asfalto há séculos. Atualmente, os con- cretos asfálticos são amplamente utilizados na pavimentação de rodovias principalmente. Porém, é preciso tomar alguns cuidados pois existem diferentes tipos de concretos,bem como caracterís- ticas distintas dentre cada um, como a resistência, durabilidade, estabilidade, entre outras. Os métodos de fabricação também apresentam variações, podendo ser em usinas fixas ou móveis, ou ainda a quente ou a frio. Concretos asfálticos – conceitos gerais O asfalto é utilizado principalmente nas rodovias, por meio da pavimentação/ revestimentos. Em território Nacional, estima-se que cerca de 95% das es- tradas pavimentadas são de revestimento asfáltico. Logo, o asfalto pode ser considerado como um ligante betuminoso espesso, por meio de um material aglutinante escuro, de estrutura semi-sólida a baixas temperaturas, visco- elástico à temperatura ambiente e líquido a altas temperaturas (entre 150ºC e 200ºC). O mesmo é constituído de misturas complexas de hidrocarbonetos não voláteis de elevada massa molecular, além de substâncias minerais, resíduo da destilação a vácuo do petróleo bruto. A Figura 1 apresenta uma exemplificação do asfalto. Figura nº 01 – Asfalto sendo utilizado para pavimentação. Fonte: Autor Saiba Mais O uso do asfalto iniciou por volta de 3000 a.C., quando este era usado para conter unicamente vazamentos de águas em reservatórios. Porém, posteriormente, co- meçou a ser utilizado em estradas no Oriente Médio, sendo confeccionado de piche retido nos lagos pastosos. Apenas por volta de 1900, o asfalto começou a ser derivado do petróleo, devido à maior pureza e viabilidade econômica. � Com o objetivo de estabelecer uma distinção entre os termos refe- rentes ao asfalto e ao betume, a NBR 7208 de 1990, titulada Materiais betuminosos para emprego em pavimentação, define: � Betume: como sendo uma mistura de hidrocarbonetos de consistência sólida, líquida ou gasosa, de origem natural ou pirogênica, comple- tamente solúvel em bissulfeto de carbono, frequentemente acompa- nhados de seus derivados não metálicos. � Ligante betuminoso: produto à base de betume com acentuadas pro- priedades aglomerantes; � Asfalto: Material sólido ou semissólido, de cor entre preta e parda escura, que ocorre na natureza ou é obtida pela destilação do petróleo, que se funde gradualmente pelo calor e no qual os constituintes pre- dominantes são os betumes. � Asfalto de petróleo: asfalto obtido pela destilação de petróleo asfáltico. � Cimento asfáltico: asfalto sólido ou semissólido de consistência ade- quada à pavimentação; � O revestimento asfáltico, geralmente, é formado pela combinação de ligante asfáltico e agregado mineral, (pó de pedra, brita, mistura asfáltica), podendo conter ainda material de preenchimento (filer mineral), aditivos, entre outros. � Nakamura (2011) ressalta que o sistema de pavimentação (Figura 2) é formado por quatro camadas principais: � Revestimento de base asfáltica � Base � Sub-base � Reforço do subleito Figura nº 02 – Sistema de Pavimentação. Fonte: Autor Saiba Mais Dependendo da intensidade e do tipo de tráfego, do solo existente e da vida útil do projeto, o revestimento pode ser composto por uma camada de rolamento e camadas intermediárias ou de ligação. Mas nos casos mais comuns, utiliza-se uma única camada de mistura asfáltica como revestimento. Processo de fabricação Segundo Bernucci et al (2008), o material de revestimento pode ser fabricado em usina específica (conhecidas como misturas usinadas), podendo ser fixa ou móvel, ou, então, preparado na própria pista (tratamentos superficiais). Quanto aos tipos de ligantes, estes podem ser a quente com o uso de CAP, ou a frio com o uso de EAP. As misturas usinadas podem ser separadas quanto à distribuição granulométrica em: densas, abertas, contínuas e descontínuas. Mistura usinada fixa: a mistura de agregados e ligante é realizada em usina estacionária e transportada posteriormente por caminhão para a pista, onde é lançada por equipamento apropriado, denominado vibroacabadora. Em se- guida, é compactada até atingir um grau de compressão tal que resulte num arranjo estrutural estável e resistente, tanto às deformações permanentes quanto às deformações elásticas repetidas da passagem do tráfego. As misturas a quente distinguem-se em vários tipos de acordo com o pa- drão granulométrico empregado e as exigências de características mecânicas, em função da aplicação a que se destina. Um dos tipos mais empregados no Brasil é o concreto asfáltico (CA), também denominado concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ). Já na mistura usinada fixa pré-misturados a frio, utilizam-se as emulsões asfálticas como ligante para envolver os agregados. Também proporcionados de forma conveniente para atender certos requisitos de arranjo do esqueleto mineral, características volumétricas e de resistência mecânica especificadas são, nesse caso, realizadas sem aquecimento dos agregados. O ligante, even- tualmente, pode sofrer um pequeno aquecimento, mas, em geral, é também usado na temperatura ambiente. As misturas asfálticas também podem ser separadas em grupos específicos em função da granulometria dos agregados. As misturas asfálticas a quente podem ser subdivididas pela graduação dos agregados e fíler. São destacados três tipos mais usuais nas misturas a quente: Concreto asfáltico de graduação densa: possui curva granulométrica con- tínua e bem-graduada de forma a proporcionar uma composição com poucos vazios. Os concretos asfálticos densos são as misturas asfálticas usinadas a quente mais utilizadas como revestimentos asfálticos de pavimentos no Brasil. Suas propriedades, no entanto, são muito sensíveis à variação do teor de ligante asfáltico. Em excesso ou em falta, o ligante pode gerar problemas de deformação permanente e de perda de resistência, levando à formação de trincas. Como exemplo, pode-se citar o concreto asfáltico (CA). Mistura de graduação aberta: tem curva granulométrica uniforme com agregados quase que exclusivamente de um mesmo tamanho. Diferentemente do concreto asfáltico, mantém uma grande porcentagem de vazios com ar não preenchidos graças às pequenas quantidades de fíler, de agregado miúdo e de ligante asfáltico. Isso faz com que esse revestimento seja drenante, possi- bilitando a percolação de água no interior da mistura asfáltica. Enquadra-se nessa categoria a chamada mistura asfáltica drenante, conhecida no Brasil por camada porosa de atrito (CPA) e comumente empregada como camada de rolamento quando se quer aumentar a aderência pneu-pavimento sob a chuva. Exemplo: mistura asfáltica drenante, conhecida no Brasil por camada porosa de atrito (CPA). Mistura de graduação descontínua: os revestimentos desse tipo têm maior quantidade de grãos de grandes dimensões em relação aos grãos de dimen- sões intermediárias, completados por certa quantidade de finos. O resultado é um material mais resistente à deformação permanente com o maior número de contatos entre os agregados graúdos. Exemplo: matriz pétrea asfáltica (stone matrix asphalt – SMA); mistura sem agregados de certa graduação (gap-graded). Requisitos esperados dos concretos asfálticos Segundo Petrobras (2015), os concretos asfálticos devem apresentar os se- guintes requisitos de qualidade para atender às necessidades de utilização em pavimentações: Estabilidade: é a capacidade de resistir aos esforços que provocam defor- mações permanentes. A mistura deve apresentar resistência ao cisalhamento compatível com os esforços a que será submetida. Durabilidade: a capacidade de resistir à ação conjunta das intempéries e da abrasão promovida pelo tráfego. Decorre do envelhecimento do ligante (oxi- dação) e da degradação dos agregados e misturas densas tendem a envelhecer mais lentamente Consistência e dureza: caracteriza o tipo de asfalto, que permite avaliar sua manipulação e método de aplicação em uma determinada pavimentação. O método de ensaio de penetração determina a consistência ou dureza de um cimento asfáltico, pela medida depenetração vertical de uma agulha padrão em uma amostra do material em condições definidas de temperatura, carga e tempo. Esse ensaio, em conjunto com o método de ensaio de ponto de amo- lecimento, é utilizado para determinar a suscetibilidade térmica dos asfaltos betuminosos às mudanças de consistência com a temperatura. Flexibilidade: é a propriedade de resistir sem falhas às flexões repetidas provocadas pelas passagens sucessivas dos veículos, ou seja, deve prover re- sistência à fadiga. Também é a propriedade de se acomodar a pequenos aba- timentos e pequenos recalques promovidos pelo tráfego ou pela condição de subleito. Ductibilidade: capacidade do material asfáltico alongar-se sem romper, quando tracionado por cargas em altas velocidades. Nos casos em que o leito rodoviário é sujeito a vibrações e a grandes mudanças de temperatura, é im- portante que se utilizem asfaltos com elevada ductilidade na faixa de tempe- ratura ambiente da região em que é aplicado. A ductibilidade de um material asfáltico é medida pela distância, em centímetros, no qual esse material pode ter suas extremidades alongadas com velocidade e temperatura definidas, sem sofrer ruptura. Termoplasticidade e viscoelasticidade: possibilita o manuseio a quente na aplicação em pavimentos, e o retorno por resfriamentonas propriedades viscoelásticas necessárias à sua utilização. O asfalto deve combinar duas características distintas: elasticidade, conferida pelas resinas e hidrocarbo- netos aromáticos. que permite a aplicação de cargas rápidas (tráfego rápido), e a característica de viscosidade, conferida pelos asfaltenos, que permite a aplicação de cargas por longos períodos. A ductibilidade, o teor de betume, definido como a porcentagem de material livre de água que é solúvel em tri- cloroetileno, e a viscosidade são as propriedades utilizadas para avaliar esse requisito. Suscetibilidade térmica: capacidade de suportar variações de temperatura sem perder a consistência e a ductibilidade. Na pavimentação de estradas é importante que se conheçam as condições de temperatura em que o cimento asfáltico irá amolecer e fluir, com a finalidade de evitar o surgimento de fis- suras devido à alta consistência em temperaturas baixas, durante o inverno; e a deformação permanente, devido à baixa consistência em temperatura alta, durante o verão. Utiliza-se para esse requisito de qualidade, um índice forne- cido por uma equação que contempla os ensaios de penetração e de ponto de amolecimento. Durabilidade: avaliada pelo método de ensaio de efeito do calor e do ar, no qual se determinam a perda de penetração, da ductibilidade, da massa e do aumento no ponto de amolecimento que ocorrem no asfalto, quando um filme fino e rotativo é submetido a condições oxidantes, representadas por elevadas temperaturas sob uma corrente de ar. Rugosidade: A mistura deve apresentar uma textura superficial suficiente- mente rugosa para propiciar a devida aderência dos pneus, principalmente sobre precipitações pluviométricas. A rugosidade é função da granulometria e da quantidade de ligante. Impermeabilidade: A mistura deve ser, tanto quanto possível, impermeável para preservar as camadas subjacentes. Tipos de concretos asfálticos Entre os principais tipos de concretos asfálticos, pode-se citar: Concreto asfáltico comum Segundo Barnucci et al (2006), o concreto asfáltico, ou também denominado de CBUQ - Concreto Betuminoso Usinado a Quente ou também como CAUQ (concreto asfáltico usinado a quente), pode ser considerado a mais comum e tradicional mistura asfáltica a quente empregada no país. Estes consistem na mistura íntima de agregado, satisfazendo rigorosas especificações, e be- tume devidamente dosado. Esta mistura é realizada em usina, com rigoroso controle de granulometria, teor de betume, temperaturas do agregado e do betume, transporte, aplicação e compressão, sendo mesmo o serviço de mais acurado controle dos que compõem as etapas da pavimentação. Concreto asfálticos modificados com polímeros São os cimentos asfálticos de petróleo (CAP), modificados em suas carac- terísticas de desempenho por meio da incorporação de aditivos químicos e elastômeros. Com o aumento do volume de tráfego intenso e pesado, e au- mento da temperatura da pista, o cimento asfáltico tem apresentado limita- ções. Logo, o AMP visa aumentar a resistência às deformações e melhorar o desempenho quanto à fadiga. Concreto asfálticos com borracha moída O asfalto-borracha (ou asfalto-ecológico) começou a ser visto no Brasil por volta do ano 2000. O material é caracterizado por mistura descontínua com ligante asfáltico modificado por borracha triturada de pneus e compac- tado a quente. Alguns especialistas comentam que quanto maior o teor de borracha aplicado mais eficiente o pavimento, especialmente no quesito dura- bilidade. Além da resistência e diminuição de custos de manutenção, a adição da borracha traz outras vantagens, como maior aderência, evitando derrapa- gens e reduzindo a lâmina de água causada pelos pneus em dias de chuva. Porém, este tipo de pavimentação é cerca de 30% mais caro. A figura a seguir apresenta uma ilustração deste tipo de concreto asfáltico. Figura nº 03 – Concreto asfáltico composto com borracha moída. Fonte: Autor Stone Matrix Asphat (SMA) O significado de SMA (Stone Mastic Asphalt) é agregado, argamassa e as- falto, uma mistura asfáltica com elevado teor de agregados graúdos compondo a estrutura ou o esqueleto mineral e, descontinuamente, uma argamassa com- posta de uma elevada porcentagem de finos (cal hidratada, pó de pedra, fibra de celulose e ligantes asfálticos modificados por polímero). O comportamento em serviço destas misturas se dá por meio de uma estrutura composta por agregados duros, unidos por uma elevada coesão de uma argamassa asfáltica, que preenche os vazios dos agregados. Entre as principais características, po- de-se citar: � Baixo teor de vazios, conferindo alta impermeabilidade, boa resis- tência ao envelhecimento e à umidade, aumentando consideravel- mente sua durabilidade. � A presença de filler, geralmente cal, e de asfalto modificado au- mentam a aderência asfalto/agregado. � Boa estabilidade em razão do mastigue formado principalmente por asfalto polímero, filler e fibra, reduzindo consideravelmente a segre- gação. � Estabilidade assegurada, devido ao aumento do atrito. � Resistente à deformação plástica em razão da combinação de es- queleto pétreo de agregado graúdo, que promove aumento no atrito interno e ao deslocamento transmitido por ligante modificado com polímero e fibra de celulose. � Excelente resistência à derrapagem e redução do ruído devido ao ele- vado teor de agregados graúdos, formando uma macro textura rugosa que provoca aderência aos pneus. � Menor formação de lâmina de água nos pneus, permitindo maior visibilidade durante a chuva. Saiba Mais Cichinelli (2017) ressalta que o SMA foi desenvolvido em 1968 na Alemanha, e, atu- almente, é a mistura asfáltica especificada pela Federação Internacional de Auto- mobilismo (FIA) para os autódromos que recebem provas de Fórmula 1. Fato expli- cado pela sua elevada resistência e drenabilidade. Essas características também a tornam uma boa alternativa para os corredores destinados a veículos pesados de transporte coletivo. Pré Mistura a quente Pré misturado a quente, PMQ, é uma mistura executada a quente, em usina apropriada, composta de agregado graduado, cimento asfáltico e, se neces- sário, melhorador de adesividade, espalhada e compactada a quente, com volume de vazios maior do que 12%. O pré misturado a quente pode ser em- pregado como camada de regularização, de ligação, binder, ou base. Os mate- riais constituintes do pré-misturado a quente são: agregado graúdo, agregado miúdo, ligante asfáltico e, se necessário, melhorador de adesividade Areia asfalto a quente Areiaasfalto a quente (AAQ), é um revestimento flexível, resultante de uma mistura asfáltica a quente em usina apropriada, com agregado miúdo, mate- rial de enchimento (filer) e cimento asfáltico (CAP), espalhado e comprimido a quente. Sobre a base imprimada, a mistura será espalhada, de modo a apre- sentar, quando comprimida, a espessura do projeto. Em dias de chuva, a exe- cução dos serviços não poderá ocorrer, sendo que a aplicação na pista deverá ser executada quando a temperatura for superior a 15ºC. Micro revestimento asfáltico a quente Micro revestimento asfáltico a quente é uma mistura composta de agregado mineral graduado, cimento asfáltico modificado por polímero e, se neces- sário, material de enchimento, fíler, e melhorador de adesividade, sendo es- palhada e compactada a quente. O micro revestimento asfáltico a quente pode ser empregado como camada de selagem inibidora de trincas, impermeabili- zação, rejuvenescimento ou como camada antiderrapante de pavimentos Concreto asfáltico reciclado a quente Concreto asfáltico reciclado a quente em usina é a mistura realizada em usina apropriada, com características específicas. Utiliza como agregado o material de revestimento asfáltico removido a frio do pavimento existente, ligante as- fáltico e agregados adicionais e, se necessário, material de enchimento, fíler, agente de reciclagem e melhorador de adesividade, misturado, espalhado e compactado a quente. O concreto asfáltico reciclado a quente pode ser empre- gado como revestimento, camada de ligação ou binder, base, regularização ou reforço do pavimento. Referências ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7208. Materiais betuminosos para emprego em pavimentação. Rio de Janeiro: ABNT, 1990. BALBO, José Tadeu. Pavimentação asfáltica: materiais, projeto e restau- ração. São Paulo, SP: Oficina de Textos, 2007. BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros. Rio de Ja- neiro: PETROBRAS: ABEDA, 2006. 504 f. CHICHINELLI, Gisele. SMA é alternativa para revestimento de corre- dores de ônibus. Disponível em: http://infraestruturaurbana.pini.com.br/so- lucoes-tecnicas/56/artigo368416-1.aspx >. Acesso: 02 de maio de 2017. NAKAMURA, Juliana. Pavimentação asfáltica: os tipos de revestimentos, os maquinários necessários e os cuidados de contratação, projeto e exe- cução (2011). Disponível em: http://infraestruturaur bana.pini.com.br/soluco- es-tecnicas/16/pavimentacao-asfaltica-os-tipos-de-revestimentos-o-maqui- nario-necessario-260588-1.aspx >. Acesso: 01 de maio de 2017. PETROBRAS. Asfalto: informações técnicas (2015). Disponível em: http:// sites.petrobras.com.br/minisite/assistenciatecnica/public/downloads/Asfalto- -Informacoes_Tecnicas.pdf >. Acesso: 02 de maio de 2017. Conteúdo: Dica do professor Os conhecimentos sobre o uso dos materiais, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil. Nesse sentido, os benefícios dos materiais asfálticos estão associados à técnica de construção de pavimentos, com o uso de cimento asfáltico de petróleo (CAP) em conjunto com materiais pétreos e outros aditivos. A mistura é compactada para formar um pavimento uniforme e resistente. Diante disso, é fundamental conhecer as camadas que compõem esse sistema construtivo, assim como suas funcionalidades. Sua formação é dividida em quatro camadas: revestimento, base, sub- base e reforço do subleito. Como o próprio nome sugere, o revestimento é a camada vista na superfície da pavimentação asfáltica. Ela tem as funções de receber, absorver e resistir aos impactos dos veículos. A base está abaixo do revestimento, sendo responsável por aguentar os impactos transmitidos pela camada superior. Logo em seguida, está a sub-base, que gera mais sustentação à base e previne o bombeamento do solo do subleito. E, por fim, o reforço do subleito é a primeira camada de pavimentação que vai acima do solo. Sua função é preparar o terreno para receber a sub-base e todas as camadas seguintes. Nesta Dica do Professor, você vai estudar as propriedades e características dos materiais asfálticos, assim como as suas aplicações. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/6376302147976a79563b6a2f517d9617 Exercícios 1) O concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ) ou CA, ou CBUQ, é um material indicado para construção de pavimentos, sendo utilizado para executar capa de rolamento e camadas de ligação (BALBO, 2007). Sobre o CAUQ, assinale a alternativa correta: A) Os índices obtidos pela dosagem do CBUQ pelo método Marshall são a densidade aparente do corpo de prova, a porcentagem de vazios e a relação betume-vazios, além das propriedades mecânicas: fluência e estabilidade. B) É uma mistura obtida pela homogeneização de agregados minerais, com dimensão máxima igual ou maior a 9,5mm e de CAP. C) O teor de asfalto, em porcentagem, em relação à massa de agregado nos CBUQs é em torno de 20 a 30%. D) A temperatura de aplicação do CBUQ na pista deverá estar entre 80 e 120°C. E) O cilindro para moldagem do corpo de prova na dosagem Marshall deve ter 10cm de diâmetro e 20cm de altura. 2) As misturas asfálticas a quente, utilizadas para revestimento de pavimentos, podem ser subdivididas pela graduação dos agregados e fíler. Destacam-se três tipos mais usuais nas misturas a quente, a saber: graduação densa, graduação aberta e graduação descontínua. São exemplos de mistura com graduação densa, aberta e descontínua, respectivamente: A) SMA, concreto asfáltico e gap-graded. B) gap-graded, CPA e SMA. C) CPA, concreto asfáltico e SMA. D) concreto asfáltico, gap-graded e CPA. E) concreto asfáltico, CPA e SMA. 3) Na metodologia de dosagem Marshall, a temperatura do CAP, quando misturado ao agregado, deve ser tal que sua viscosidade esteja situada entre 75 e 150sSF (segundos Saybolt-Furol). Independentemente do asfalto utilizado, a temperatura não deve ser superior a: A) 183oC. B) 185oC. C) 145oC. D) 177oC. E) 152oC. 4) Em uma estrutura de pavimento, a camada de revestimento é a camada de rolamento, utilizada para melhorar o conforto, a durabilidade e a segurança, além de resistir ao desgaste. O material tipicamente utilizado como camada de revestimento em um pavimento asfáltico é o CBUQ, composto por uma mistura de ligante asfáltico mais os agregados graúdos e miúdos. O tipo de ligante utilizado na produção do CBUQ é: A) a emulsão asfáltica de ruptura lenta RL. B) a emulsão asfáltica de ruptura rápida RR. C) o CAP. D) o asfalto diluído de cura rápida. E) o cimento Portland (CP). 5) Um dos materiais mais utilizados na pavimentação asfáltica é o CAP. Uma característica importante desse tipo de cimento é: A) a permeabilidade à água, sendo útil em serviços de drenagem. B) a associação da temperatura a todas as suas propriedades físicas. C) a viscosidade muito baixa, que não pode ser modificada. D) a invariabilidade das suas propriedades de consistência. E) o ponto de amolecimento a temperaturas superiores a 200°C. Na prática É inegável a importância dos materiais betuminosos. É necessário conhecer as suas classificações e entender as suas propriedades. Isso é essencial para a aquisição adequada do produto. Destacam- se as seguintes características do concreto asfáltico: são resistentes para o suporte de tráfego; evitam a passagem de água; e geram aderência em condições chuvosas. Confira, neste Na Prática, os concretos mais apropriados para a execução de obras rodoviárias, adotando, dessa forma, a melhor escolha para cada caso. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/6d8d6300-325c-41a3-ba35-1fdf3bdbeba6/2bb854b3-dc7c-44ba-8a39-c60c51796883.png Saiba +Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Ponto e fulgor: materiais betuminosos Este vídeo tem como objetivo apresentar os materiais betuminosos e o conceito de ponto de fulgor. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Revisão da literatura sobre a fabricação de CBUQ Busca-se, neste artigo, identificar as mais diversas formas de fabricação da mistura química do CBUQ, praticada no Brasil e no mundo, enfatizando a norma técnica brasileira como critério técnico de fabricação do concreto asfáltico nas mais diversas estradas de rodagem, em sua camada mais superficial. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Ponto e fulgor: imprimação betuminosa Este vídeo tem como objetivo apresentar o que é a imprimação betuminosa e a sua importância na aplicação em rodovias. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.youtube.com/embed/G3oYrYd9r1M https://periodicos.furg.br/vetor/article/download/8743/9045/44266 https://www.youtube.com/embed/LiuCmcwvilY Concreto leve Apresentação Engana-se quem pensa que existe apenas o concreto estrutural convencional. Além deste, destaca- se o concreto leve, que é uma ótima alternativa para quem busca reduzir a carga estrutural de uma obra ou realizar o preenchimento e as vedações de paredes, divisórias e painéis. O concreto leve também pode ter função estrutural, pois, além de reduzir o peso da obra, pode superar grandes vãos e também a criação de projetos flutuantes. Os concretos leves chamam atenção pelo seu reduzido peso específico, assim como pela elevada capacidade de isolamento térmico e acústico. Em comparação com os concretos convencionais, que têm a sua densidade variando entre 2.300 e 2.500kg/m3, os leves chegam a alcançar densidades próximas a 500kg/m3. Cabe recordar que a diminuição da densidade afeta diretamente a resistência do concreto. Nesta Unidade de Aprendizagem, você compreenderá a composição e utilização do concreto leve, além de reconhecer os requisitos característicos durante uma construção, identificando os tipos de concretos leves utilizados. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é concreto leve.• Identificar os fatores que influenciam no desempenho do concreto leve.• Reconhecer as vantagens do concreto leve.• Desafio Conhecer qual dos métodos construtivos adotar na estrutura de uma edificação é um passo imprescindível, que deve ser dado de acordo com a topografia, o projeto de arquitetura, o tipo de solo, entre outros fatores. Neste sentido, pode-se exemplificar o concreto como sendo o método construtivo mais adotado no Brasil para obras residenciais. Ele funciona como um “esqueleto” composto pela combinação de pilares, lajes e vigas. As paredes servem apenas como fechamento e separação de ambientes. Todo o peso é absorvido pelo sistema pilares, lajes e vigas, por isso, pode-se dizer que as paredes não têm função estrutural. A seguir, acompanhe a solicitação que você recebeu em seu escritório. Para compreender o uso do concreto leve em atividades da construção civil, é necessário saber quais são as funcionalidades existentes. Diante disso, responda: a) A fim de mitigar os impactos construtivos, qual material você adotaria: bloco estrutural de concreto convencional ou bloco de concreto celular? b) Explique as vantagens da técnica adotada. Infográfico Com o passar dos anos, nota-se a importância e a necessidade de explorar/reinventar novos produtos e técnicas, o que tem levado a sociedade do ramo da construção civil a inovar. A utilização do concreto leve como tendência em relação à sustentabilidade à redução de gastos no que diz respeito a materiais de construção civil se tornou uma técnica praticável nos dias contemporâneos. Pode-se dizer, ainda, que o concreto leve tem esse nome porque substitui os agregados pesados de sua composição como brita e areia, por elementos mais leves, como poliestireno expandido (na sigla em inglês, EPS) e argila expandida. Neste Infográfico, veja as diferentes aplicações do concreto leve. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/e535ecc0-1d5b-470a-9c2a-e2f7428aa40e/f8b5d1f7-9198-44b5-8bf5-4abf0f1d97ce.png Conteúdo do livro Conhecer as características dos concretos leves é importante para a aplicação adequada desse material. Posto isso, sabe-se que os concretos leves são classificados, basicamente, em dois tipos: o concreto leve estrutural e o concreto leve com ar incorporado. O estrutural é constituído por argila expandida em vez de brita, já o concreto com ar incorporado é utilizado para preenchimentos e vedação de divisórias, paredes e painéis. Assim, o concreto com ar incorporado não é recomendado como elemento estrutural, pois não protege a armadura do aço. No capítulo Concreto leve, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender o que é concreto leve. Além disso, vai identificar os fatores que influenciam o desempenho do concreto leve e reconhecer as vantagens dos concretos leves mais utilizados. Boa leitura. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Gustavo Alves G. de Melo Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 L769m Lisboa, Ederval de Souza. Materiais de construção : concreto e argamassa [recurso eletrônico] / Ederval de Souza Lisboa, Edir dos Santos Alves, Gustavo Henrique Alves Gomes de Melo. – 2. ed. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-013-9 1. Materiais de construção. 2. Concreto. 3. Argamassa. Engenharia. I. Alves, Edir dos Santos. II. Melo, Gustavo Henrique Alves Gomes de. III. Título. CDU 691.3:62 Concreto leve Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Explicar o que é concreto leve. � Identificar os fatores que influenciam no desempenho do con- creto leve. � Reconhecer as vantagens do concreto leve. Introdução Neste texto, você vai estudar o concreto leve. Um dos efeitos de se uti- lizar concreto nas estruturas é o elevado peso do material. Fundações e elementos são dimensionados mais robustos para suprir uma parte desse carregamento. Você também vai ver que, em situações de incên- dio, o concreto também não apresenta um comportamento tão segu- ro como pode ser esperado. Alguns casos, como no concreto de alto desempenho, acontecem destacamentos de pedaços da estrutura em alta temperatura. Nesses nichos se introduz o concreto leve, que supre uma parte dessas necessidades na tecnologia do concreto. Poliestireno expandido (EPS) O concreto leve apresenta várias aplicações na construção civil. Há diversos materiais para execução do concreto leve, no entanto, neste texto, você estudará especialmente o EPS (poliestireno expandido), também conhecido como isopor. Em 1949, os químicos Fritz Stastny e Karl Buchhoz descobriram nos la- boratórios da BASF, na Alemanha, o poliestireno expandido, que ganhou uma posição estável na construção civil por ser um material isolante, leve, resistente, fácil de manusear e de baixo custo. Por ser um plástico celular rígido, consequência da polimeração do estireno em água, na fabricação do EPS não se utiliza o gás CFC e nenhum outro substi- tuto deste tipo. Contém em sua composição o pentano (hidrocarbureto), que em contato com os raios solares se deteriora rapidamente, é reciclável e pode voltar à condição de matéria-prima. O EPS contém pérolas com 3 mm de diâmetro que são submetidas à expansão, e pode ter seu tamanho alterado em 50 (cinquenta) vezes o tamanho inicial, através de vapor. As pérolas são constituídas por 2% (dois por cento) de poliestireno e 98%(noventa e oito por cento) de ar. O consumo de poliestireno, expandido em 1999, foi de 2,5 milhões de toneladas por ano, sendo 500 t/a nos Estados Unidos, 250 t/a na Alemanha, 225 t/a no Japão e 70 t/a na Espanha. Em 1999, o Brasil consumiu 36 t/a, sendo que 45% foi utilizado na cons- trução civil, 42% nas embalagens industriais e 13% em artigos de consumo. Um dos principais problemas no mundo moderno é a grande quantidade de lixo produzido e desprezado pelo homem, muitas vezes diretamente no meio ambiente. Entre esses lixos, podemos encontrar o EPS, que pode ser facilmente reutilizado (SIQUEIRA; STRAMARI; FOLGUERAS, 2004). O EPS pode ser triturado (Figura 1) e utilizado na construção de blocos e painéis autoportantes para construção de casas populares. Estes recursos de reutili- zação já estão sendo objetos de pesquisa em algumas universidades. Figura 1. Matéria-prima reutilizada (trituração). Fonte: Souza et al. (2006). Concreto leve com EPS O concreto leve com EPS começou a ser desenvolvido em 1957, na BASF (Alemanha). No início, o processo foi muito lento devido ao alto custo da Materiais de construção: concreto e argamassa126 matéria-prima; as pérolas pré-expandidas utilizadas na composição eram consideradas um material de luxo. Apesar dos empecilhos encontrados na época, o processo de evolução não estagnou, e em 1968 já se podia prever que o concreto leve teria uma grande importância na construção civil, por apresentar vantagens sobre o concreto convencional (cimento, areia e brita). O concreto leve pode ser obtido com grande padrão de qualidade em qual- quer lugar do mundo, por ser um material de fácil moldagem, o que muito facilita os projetos arquitetônicos. Misturado em betoneiras (cimento, areia e as pérolas de poliestireno), é depois moldado nas formas, que podem ser de diferentes tamanhos e modelos. Seu transporte é simples, utilizando carrinho de mão ou caminhão bomba, como um concreto convencional. Por tratar-se de um material leve, há uma grande facilidade em seu manuseio. As pérolas de EPS servem como elementos de enchimento e devem ser incorporadas a elementos de maior peso (cimento e areia), para que se obtenha um concreto com maior resistência depois da cura. No processo de execução do concreto leve, a porcentagem de pérolas expandidas está entre 60 e 70% do volume do concreto e o restante é mesclado pela estrutura do concreto, decisiva para percentagem do consumo do cimento. O material concreto leve possui baixa condutividade térmica, não permitindo que o calor externo se propague para o ambiente interno, nem que o interno seja transferido para o externo, garan- tindo, assim, conforto térmico à construção. Além disso, o EPS tem baixa absorção à água, portanto, não retém umidade. A densidade do concreto leve varia de 400 a 1800 kg/m³. Os tipos mais comuns são o concreto celular espumoso, concreto com isopor e concreto com argila expandida. Veja os exemplos nas figuras a seguir. Figura 2. Exemplo de bloco de concreto leve com poliestireno (isopor). Concreto leve 127 Figura 3. Exemplo de concreto leve com argila expandida. O concreto leve de EPS (isopor) é utilizado na construção civil nas partes onde não se exige grandes esforços. Devido às suas propriedades (baixa den- sidade aparente, isolação térmica e acústica e considerável resistência) o seu uso, tanto em pequenas residências quanto em obras de grande porte, permite economia no custo final da obra, pelo dimensionamento estrutural adequado e facilidade no manuseio e no transporte. A densidade aparente do concreto leve de EPS, varia conforme as necessidades das aplicações, podendo ser obtidas densidades de 400 kg/m3 a 1.600 kg/m3, enquanto que a densidade do concreto convencional (com pedra britada) é da ordem de aproximadamente 2.400 kg/m3. Figura 4. Análise da utilização do concreto leve e suas vantagens e desvantagens em relação ao concreto convencional. Materiais de construção: concreto e argamassa128 Veja alguns exemplos de aplicações do concreto leve: 1. Regularização de lajes em geral (inclinação para o escoamento); 2. Painéis para fechamento (prédios, casas pré-fabricadas e galpões); 3. Elementos pré-fabricados (lajotas, blocos vazados, pilares, muros, ele- mentos vazados, elementos decorativos para fachadas e jardins; 4. Pavimentos (calçadas, regularização de áreas diversas, painéis p/ fe- chamento de galerias; 5. Elementos tipo “móveis” (bancos para ambientes externos, base p/ montagens de sofás, balcões e camas); 6. Áreas de lazer (quadras poliesportivas, bases para dispositivos p/ exer- cícios). O concreto leve constituído por EPS, devido às suas características, não deve ser utili- zado em estruturas que requeiram esforços muito grandes. O EPS também pode ser utilizado na construção de painéis para cons- trução de edificações residenciais, como apresentado por Souza et al. (2006). Após pesquisas, desenvolvimento da forma e construção dos painéis, foi exe- cutada uma unidade habitacional, elaborando estudos de resistência mecânica dos painéis, conforto térmico e acústico. Veja a figura a seguir. Figura 5. Molde e painel pronto. Fonte: Souza et al. (2006). Concreto leve 129 Depois de planejar e construir as peças em gesso, cimento e EPS (Figura 6), executaram a montagem de uma unidade habitacional, que foi estudada a partir de testes e ensaios, de forma a verificar o conforto térmico e acústico gerado pelo emprego do EPS na elaboração dos painéis, resistência mecânica, além do fácil processo de fabricação. Figura 6. Unidade Habitacional construída com painéis de concreto leve. Fonte: Souza et al. (2006). Processo de preparação e mistura do concreto leve de EPS Na preparação e mistura do concreto leve de EPS, deve ser levada em conta a sua finalidade, pois dependendo do objetivo, a composição será diferente e, consequentemente, apresentará variação nos custos e nos resultados. Nessa fase, é necessária a escolha dos vasilhames com as capacidades definidas para o cimento, o EPS, a areia, a água e o adesivo, conforme tabelas abaixo. Materiais de construção: concreto e argamassa130 Densidade nominal (Kg/m3) EPS (litros) Cimento (quilos) Areia (quilos) Areia (litros) Água (litros) Adesivo (quilos) 700 1.093 390 165 118 155 1,1 800 1.015 390 260 186 165 1,0 900 942 400 340 243 175 0,9 1.000 873 400 435 311 180 - 1.100 809 400 535 382 180 - 1.200 742 390 652 466 178 - 1.300 678 390 752 537 178 - 1.400 615 385 858 613 177 - 1.500 553 380 965 689 175 - 1.600 487 375 1.070 764 175 - Tabela 1. Composição da mistura para 1 m3 de concreto leve de EPS (isopor). Densidade nominal (Kg/m3) EPS (litros) Adesivo (litros) Água para adesivo (litros) Cimento (quilos) Areia (litros) Água total (litros) 700 140 0,14 2,8 50 15 14,7 800 130 0,13 2,6 50 24 16,0 900 118 0,12 2,4 50 30 17,0 1.000 109 - - 50 39 22,5 1.100 101 - - 50 48 22,5 1.200 95 - - 50 60 22,8 1.300 87 - - 50 69 22,8 1.400 80 - - 50 80 23,0 1.500 73 - - 50 81 23,0 1.600 65 - - 50 102 23,3 Tabela 2. Concreto leve de EPS (isopor) com 50 kg de cimento. Concreto leve 131 A mistura do concreto leve de EPS deve ser feita preferivelmente com o uso de betoneira. Devido ao seu baixo peso (por exemplo: um saco contendo 200 litros de EPS pesa apenas 2,4 kg, com densidade aparente de 12 kg/m3), as pérolas flutuam na água da mistura. Como o EPS não absorve água, então, deve ser utilizado um aglomerante (adesivo) que seja solúvel em água, por exemplo, cola branca para madeira ou papel, e deve-se agregar cimento no EPS para aumentar o seu peso. Passo a passo do processo de mistura � Dissolver o adesivo em água (observar as proporções). � Colocar o EPS na betoneira em movimento (o local deve estar protegido de ventos fortes). � Colocar o adesivo (cola branca para madeira ou papel) dissolvido em água, e após essa mistura,adiciona-se um pouco de cimento. � Quando o cimento começar a se fixar no EPS, coloque alternadamente o restante do cimento, água e areia. � O tempo de agitação da mistura será suficiente que a massa esteja com a “pega” ideal para ser lançada no local definido. Como você já sabe, esse material é de fácil manuseio e transporte. Nos casos excepcionais de uso de concreto leve de EPS de 600 kg/m3 ou menos, devem ter o uso de aglutinante bem definido, polímeros de acetato de polivi- nila (PVA) em forma de dispersão a 50%. Nos ensaios de tração e flexão, você pode verificar na zona de ruptura que a aderência do EPS na estrutura do cimento é bem grande, rompendo sempre através do EPS. Os mesmos ensaios de concreto leve de EPS sem o agluti- nante dão resultados menores. Materiais de construção: concreto e argamassa132 1. O concreto leve é caracterizado: a) Pela massa específica menor. b) Menor isolamento térmico. c) Maior durabilidade. d) Alta resistência à abrasão. e) Peso próprio maior que o do concreto convencional. 2. Em relação ao concreto leve: a) Os concretos com massa espe- cífica acima de 1800 kgf/m3 são considerados isolados. b) Os concretos com massa especí- fica entre 500 e 800 kgf/m3 não são usados para alvenaria. c) Os concretos isolantes têm coefi- ciente de condutibilidade térmica acima de 0,3 J/m2.soC/m. d) Sempre fazem uso de agregados normais. e) Podem ser fabricados sem a presença de finos. 3. Qual dos agregados abaixo NÃO é utilizado para fabricação de concreto leve? a) Diatamita. b) Pedra pomes. c) Escória. d) Chumbo. e) Cinzas vulcânicas. 4. Das propriedades abaixo destaque a que NÃO se refere a concreto leve: a) Baixa condutibilidade térmica. b) Maior profundidade de carbona- tação. c) Menor resistência ao fogo. d) Maior capacidade de deformação. e) Maior resistência a ciclos de gelo e degelo. 5. Comparando-se o concreto leve com o concreto convencional, qual alternativa NÃO é válida? a) Massa específica menor. b) Maior resistência. c) Condutibilidade térmica é menor. d) Vasta utilização como isolante térmico. e) Diminuição da carga na estrutura. Concreto leve 133 SIQUEIRA, L. V. M.; STRAMARI, M. R.; FOLGUERAS, M. V. Adição de poliuretano expandido para a confecção de blocos de concreto leve. Revista Matéria, v. 9, n. 4, p. 399-410, 2004. Disponível em: <http://www.materia.coppe.ufrj.br/sarra/artigos/artigo10607/>. Acesso em: 14 jul. 2016. SOUZA, L. M. et al. Compósito a base de gesso e EPS para fabricação de casas popula- res. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 17., 2006, Foz do Iguaçu. Anais... Foz do Iguaçu, 2006. Leituras recomendadas ROSSIGNOLO, J. A. Concreto leve estrutural: produção, propriedades, microestrutura e aplicações. São Paulo: PINI, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE POLIESTIRENO EXPANDIDO. Concreto leve. [S.l.: s.n., 2016?]. Disponível em: <http://www.abrapex.com.br/31z09ConcrLeve.html>. Acesso em: 14 jul. 2016. Referências Materiais de construção: concreto e argamassa134 Dica do professor Os conhecimentos sobre o uso dos materiais, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil. Nesse sentido, ressalta-se que os benefícios dos materiais asfálticos estão associados à técnica de construção de pavimentos, feita com o uso de cimento asfáltico de petróleo (CAP) em conjunto a materiais pétreos e outros aditivos. A mistura é compactada para formar um pavimento uniforme e resistente. Diante disso, é fundamental conhecer as camadas que compõem esse sistema construtivo, assim como suas funcionalidades. Assim, sua formação é dividida em quatro camadas, são elas: revestimento, base, sub-base e reforço do subleito. Nesta Dica do Professor, você vai aprender as propriedades e características dos materiais asfálticos, assim como as suas aplicações. Logo, é imprescindível a compreensão do comportamento desse material, que é tão presente na construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/6faca4966b34e04b635ae8b810df7d68 Exercícios 1) A definição do traço do concreto é uma das etapas mais importantes da obra, pois orienta qual é o tipo de concreto mais adequado para as várias situações da construção, por exemplo, a argamassa para assentamento de azulejos, concreto para piso, concreto para pré- moldados, etc. É correto afirmar que, para os traços de concretos leves, pode-se substituir a brita por: A) Argila expandida. B) Seixo rolado. C) Pedra-sabão. D) Escória de alto-forno. E) Calcário leve. 2) Sabe-se que o concreto leve foi descoberto no ano de 1949 pelos químicos Fritz Stastny e Karl Buchholz nos laboratórios da BASF na Alemanha. Ele pode ser obtido pela adição de espuma especial ou outro agente expansor durante sua execução, formando bolhas de ar no interior do material, o que o torna mais leve. Nesse sentido, o concreto leve: A) dificulta o conforto térmico e acústico. B) tem massa específica em torno de 2.500kg/m3. C) é de difícil aplicação, sendo menos ágil. D) tem pouca durabilidade. E) permite o alívio da sobrecarga sobre as estruturas. 3) As alvenarias podem ser feitas utilizando-se o barro cozido, os blocos de concreto, o concreto celular, o tijolo de vidro e as pedras naturais. De acordo com a fabricação do concreto celular para alvenarias, assinale a afirmativa correta: A) O processo de fabricação do concreto celular não permite a formação de um composto químico de elevada porosidade. B) O concreto celular autoclavado (tipo siporex) é um concreto leve, fabricado a partir de uma mistura de cimento e materiais aluminosos. C) A estrutura do concreto celular é muito uniforme, o que permite que o produto seja bem leve, com bom isolante térmico e péssimo isolante acústico. D) O composto químico do concreto celular caracteriza-se por sua grande resistência mecânica e estabilidade dimensional. E) Sua principal função é reduzir o peso da obra, possibilitando vencer grandes vãos e criar projetos flutuantes. 4) O concreto leve é um tipo de concreto com menor densidade que apresenta inúmeras vantagens de uso. Assim, ele pode ser aplicado, principalmente, na construção de lajes e na pavimentação. Elementos como lajotas, pilares, bancos e balcões também podem apresentar esse material, com densidades variantes, adaptadas ao objetivo de cada elemento. Nesse sentido, assinale a alternativa que apresenta as vantagens do uso desse material: A) Baixo desempenho térmico. B) Alto custo. C) Bom desempenho acústico. D) Menor durabilidade se comparado ao concreto convencional. E) Maior resistência à compressão. 5) O concreto leve estrutural tem como principal função reduzir o peso da obra, possibilitando vencer grandes vãos e criar projetos flutuantes. Para isso, há uma substituição de elementos da mistura original do concreto por insumos mais leves. Desse modo, analise as seguintes assertivas e assinale V, se verdadeiras, ou F, se falsas. ( ) A argila expandida pode ser considerada um agregado de concreto leve. ( ) O concreto leve somente é produzido com agregado de vermiculita. ( ) A borra da fundição de chumbo pode ser utilizada como agregado para concreto pesado. Assinale a alternativa que apresenta a ordem correta de preenchimento dos parênteses: A) F – F – F. B) V – F – V. C) V – F – F. D) F – V – F. E) V – V – V. Na prática É inegável a importância dos concretos leves na construção civil. Nesse sentido, é necessário conhecer os tipos de materiais e entender as suas propriedades. Conhecer essas diferenças é fundamental para a aquisição adequada do produto. Diante disso, destacamos as seguintes características do concreto leve: reduz o peso da edificação e tem a capacidade de vencer grandes vãos, como os das pontes. Neste Na Prática, você vai distinguir o uso do concretoleve estrutural do concreto leve com ar incorporado, o que pode ser analisado mediante aplicações do uso desses materiais, que implicam a adoção da melhor solução para a situação exposta. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/8ac0eb07-cd48-45a8-a8d4-bbd751389481/7ebe989e-ec00-47e7-8da6-ba7ca710a425.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Descubra todos os benefícios que você obtém utilizando concreto celular Neste vídeo, você verá os benefícios e aplicações do uso do concreto celular na construção civil. Os blocos de concreto celular se destacam por serem maiores que outros tipos de materiais. Nesse sentido, os blocos de concreto possibilitam agilidade na hora de construir, uma vez que tornam mais rápido o levantamento das paredes, por exemplo. Além disso, os blocos de concreto estruturais são autoportantes, ou seja, suportam todo o peso das paredes. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Propriedades do concreto Neste livro, você verá um apanhado sobre o concreto, desde a sua composição até as suas propriedades mecânicas. Para iniciar os estudos deste material, chamo aqui sua atenção quanto à relevância do concreto, visto que ele é tido como o principal componente utilizado paras construções civis, sendo um elemento heterogêneo composto por cimento, água e agregados como pedra, areia, etc. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Desenvolvimento de agregados leves a partir de resíduos industriais e matérias-primas locais Neste trabalho, você vai entender o processo de criação dos agregados leves desenvolvidos no estado do Rio Grande do Norte, com o objetivo de mostrar o aproveitamento de resíduos industriais para a produção desses agregados. https://www.youtube.com/embed/qryS39s3ccA Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/27285 Concreto Apresentação Engana-se quem pensa que, para obter um concreto de qualidade, basta apenas realizar uma mistura em proporções iguais de: cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e água. No entanto, deve-se levar em consideração os seguintes critérios que orientam a qualidade do concreto: trabalhabilidade; resistência; compacidade; durabilidade; bombeamento; e fluidez (autoadensável). Além disso, é importante analisar o clima e a umidade local, pois esses fatores podem alterar a qualidade final da mistura (concreto). Nesse sentido, é necessário ressaltar que o concreto é resultado de proporções e funções adequadas (aglomerante, agregados e água). Com o desenvolvimento tecnológico e o avanço da construção civil, tem-se exigido o emprego de produtos e materiais com rigor na qualidade. Logo, nota-se que a produção do concreto passa por uma série de operações ou serviços executados e controlados (mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura), para que seja possível obter um concreto com as propriedades específicas, de acordo com o projeto. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender a importância do concreto para as estruturas nas edificações, suas propriedades e seus elementos constitutivos. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é concreto.• Identificar os principais constituintes do concreto.• Reconhecer as propriedades do concreto.• Desafio Um dos pontos mais fracos do concreto é a zona de transição, geralmente é nesse ponto sensível que acontece a ruptura do material. Existe uma explicação bem simples sobre porque isso acontece e também existem algumas formas de diminuir essa fraqueza e tornar o concreto mais forte. Duas situações podem ocorrem em obras. Entre elas se destacam o uso de concreto produzido no próprio canteiro de obras e a produção do concreto por uma empresa de concretagem. A partir disso, analise a situação: Em relação ao que foi apresentado, responda: a) Para a concretagem dessa edificação, você escolheria a produção de concreto produzido na própria obra ou faria uma solicitação para uma empresa especializada? Por quê? b) Supondo que as medidas de controle de qualidade não sejam atendidas, quais consequências essa edificação pode sofrer? Infográfico Na construção civil, são utilizados diversos tipos de concreto, entre os quais se citam os seguintes: o concreto simples ou hidráulico, o concreto armado, o concreto magro, o concreto protendido e os concretos especiais. Cada um deles tem uma aplicação apropriada que determina as suas características e funcionalidades. Logo, entende-se o concreto simples como aquele com grande resistência aos esforços de compressão, mas com pequena resistência aos esforços de tração. O concreto armado tem elevada resistência tanto aos esforços de tração como aos de compressão. O concreto magro é simples com reduzido teor de cimento e, além disso, é mais econômico, mas deve ser utilizado quando não forem exigidas tanta resistência e impermeabilidade. Por fim, o concreto protendido é o concreto que, por meio da tração dos cabos de aço, é introduzido em pré-tensões de tal grandeza de distribuição. Neste Infográfico, você vai conhecer os tipos de concretos especiais e suas principais características, além de uma contextualização sobre o tema. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/d733b8c8-69c7-4575-a55a-2a11148ef579/e87ed33a-0ac0-4047-baff-14171788913f.png Conteúdo do livro O conhecimento sobre o uso do concreto na engenharia acompanha as tendências internacionais e procura sempre inovar com o desenvolvimento das técnicas e dos materiais, a fim de promover a redução de custos efetivos e a diminuição do tempo de obras, em contrapartida ao aumento da eficiência. Visto isso, nota-se que a procura por alternativas capazes de compatibilizar esses três importantes pilares citados direcionou o cenário da construção civil para a utilização de métodos baseados na implementação do aço em suas atividades. Desse modo, observa-se que, com a capacitação dos profissionais da construção, obtêm-se as melhores tomadas de decisões. No capítulo Concreto, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender o que é o concreto, vai aprender a identificar as suas propriedades, assim como reconhecer os tipos existentes de concreto. Boa leitura. Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052 N523t Neville, A. M. Tecnologia do concreto [recurso eletrônico] / A. M. Neville, J. J. Brooks ; tradução: Ruy Alberto Cremonini. – 2. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman, 2013. Editado também como livro impresso em 2013. ISBN 978-85-8260-072-6 1. Engenharia civil. 2. Concreto. I. Brooks, J. J. II. Título. CDU 691.32 A.M. Neville é consultor de Engenharia Civil. Ele foi Vice Presidente da Royal Aca- demy of Engineering, Reitor e Vice-Chanceler da University of Dundee. Tem anos de experiência como professor, pesquisador e consultor em Engenharia Civil e Es- trutural na Europa e América do Norte e no Extremo Oriente. Recebeu inúmeros prêmios e medalhas, e é membro Honorário do American Concrete Institute, da British Concrete Society e do Instituto Brasileiro de Concreto. J.J. Brooks é consultor, ex-professor sênior na Engenharia Civil e de Materiais e Diretor dos Estudos de Pós-Graduação na Escola de Engenharia Civil da University of Leeds. É membro do American Concrete Institute e da International Masonry Society. O leitor deste livro provavelmente é alguém interessado na utilização do concreto em estruturas, sejam pontes, edifícios, rodovias ou barragens. Do ponto de vista dos au- tores, para que seja possível utilizar o concreto de maneirasatisfatória, o projetista e o executante devem estar familiarizados com a tecnologia do concreto. Atualmente dois materiais estruturais são os mais utilizados: o concreto e o aço. Algumas vezes eles se complementam e, outras, competem entre si, de maneira que muitas estruturas de mesmo tipo e função podem ser construídas com qualquer um desses materiais. Ainda assim, as universidades e escolas de engenharia ensinam muito menos sobre concreto do que sobre o aço. Isso poderia não ser importante se, na prática, o engenheiro de campo não precisasse saber mais sobre concreto do que aço. Segue uma explicação. O aço é produzido sob condições rigidamente controladas, sempre em um am- biente industrial sofisticado. As propriedades de cada tipo de aço são determinadas em laboratório e apresentadas no certificado do fabricante. Portanto, o projetista de estruturas metálicas precisa somente especificar o aço conforme as normas, e o construtor deve somente garantir que o aço correto seja utilizado e que as conexões entre os elementos sejam adequadamente executadas. Em um canteiro de obras de um edifício em concreto, a situação é totalmente diferente. A qualidade do cimento é garantida pelo fabricante de maneira similar ao aço e, quando um cimento adequado é escolhido, sua qualidade dificilmente será causa de falhas em estruturas de concreto. Entretanto, não é o cimento o material de construção, e sim o concreto. O cimento está para o concreto assim como a farinha está para um bolo, sendo a qualidade do bolo dependente do cozinheiro. É possível obter concreto de qualidade especificada a partir de uma empresa fornecedora de concreto pré-misturado, mas mesmo nesse caso são somente as ma- térias-primas que são adquiridas. O transporte, o lançamento e, acima de tudo, o adensamento influenciam em muito a qualidade final do produto. Além disso, dife- rentemente do aço, as opções de misturas são quase infinitas e, portanto, a seleção não pode ser feita sem um sólido conhecimento das propriedades e do comporta- mento do concreto. Isso é atribuição do projetista e do responsável pela especifica- ção, que determinam a qualidades potenciais do concreto, sendo a competência do 1 Concreto como um Material Estrutural 2 Tecnologia do Concreto executante e do fornecedor que controla a qualidade efetiva do concreto na estrutura acabada. Ou seja, eles devem estar totalmente familiarizados com as propriedades do concreto e com sua produção e lançamento. O que é o concreto? Uma visão geral do concreto como um material nesse momento é difícil, pois não se- rão citados conhecimentos específicos ainda não apresentados. Serão então citadas somente algumas características do concreto. O concreto, no sentido mais amplo, é qualquer produto ou massa produzido a partir do uso de um meio cimentante. Geralmente esse meio é o produto da reação entre um cimento hidráulico e água, mas atualmente mesmo essa definição pode cobrir uma larga gama de produtos. O concreto pode ser produzido com vários tipos de cimento e também conter pozolanas, como cinza volante, escória de alto-forno, sílica ativa, adições minerais, agregados de concreto reciclado, aditivos, polímeros e fibras. Além disso, esses concretos podem ser aquecidos, curados a vapor, auto- clavados, tratados a vácuo, prensados, vibrados por impactos (shock-vibrated), ex- trudados e projetados. Este livro considerará somente a mistura de cimento, água, agregados (miúdos e graúdos) e aditivos. Isso gera imediatamente uma pergunta: qual é a relação entre os constituintes dessa mistura? Existem três possibilidades. Na primeira, o meio cimentício, ou seja, os produtos da hidratação do cimento é considerado o principal material de cons- trução, com os agregados cumprindo o papel de enchimento barato ou mais barato. Na segunda, os agregados graúdos podem ser interpretados como uma espécie de pequenos blocos de alvenaria, unidos pela argamassa, isto é, a mistura de cimento hidratado e agregados miúdos. A terceira possibilidade é entender que o concreto consiste em duas fases: a pasta de cimento hidratada e os agregados e, como resulta- do, suas propriedades são regidas pelas propriedades das duas fases, bem como pelas interfaces entre elas. A segunda e a terceira visão têm algum mérito e podem ser utilizadas para ex- plicar o comportamento do concreto. A primeira, que considera a pasta de cimento diluída pelos agregados, deve ser rejeitada. Suponha que seja possível comprar ci- mento mais barato que os agregados: você usaria uma mistura somente de cimento e água como material de construção? A resposta é um enfático não, porque as alte- rações de volume1 da pasta de cimento hidratada são muito grandes: a retração da pasta de cimento pura é quase dez vezes maior que a retração2 de um concreto com 250 kg de cimento por metro cúbico. Praticamente o mesmo ocorre com a fluência3. Além disso, o calor gerado pela hidratação4 de uma grande quantidade de cimen- to, principalmente em climas quentes5, pode levar à fissuração6. Deve ser destaca- do também que a maioria dos agregados são menos propensos a sofrerem ataques 1 Capítulo 12 2 Capítulo 13 Capítulo 1 Concreto como um Material Estrutural 3 químicos7 que a pasta de cimento, ainda que esta seja bastante resistente. Portanto, independentemente do custo, o uso de agregados no concreto é vantajoso. O bom concreto Vantajoso significa que a influência é boa, e pode ser – na verdade, deve ser – ques- tionado: o que é um bom concreto? É mais fácil anteceder a resposta citando que o concreto ruim, infelizmente, é um material de construção muito comum. Por um concreto ruim entende-se uma substância com consistência9 similar a uma sopa, que endurece com aspecto de uma colmeia10, não homogêneo e fraco. Esse material é produzido simplesmente pela mistura de cimento, agregados e água. O surpreen- dente é que os ingredientes do bom concreto são exatamente os mesmos, e a diferen- ça é relacionada ao know-how. Com esse know-how, pode ser produzido um bom concreto, e existem dois cri- térios pelos quais ele pode ser definido: deve ser satisfatório em seu estado endure- cido11, e em seu estado fresco12, enquanto é transportado da betoneira até o lança- mento nas fôrmas. Em geral, as exigências no estado fresco são que a consistência da mistura seja tal que o concreto possa ser adensado13 com os meios disponíveis no canteiro de obras e que a mistura também seja coesa14 o suficiente para ser trans- portada15 e lançada sem segregação16 com os meios disponíveis. É óbvio que essas exigências não são absolutas, mas dependem de se o transporte é feito por uma ca- çamba com descarga pela parte inferior ou por um caminhão comum (claro que esta última não é considerada uma boa prática). Quanto ao concreto no estado endurecido17, é considerada como exigência usual uma resistência à compressão satisfatória18. A resistência é invariavelmente especificada porque é fácil de ser medida, embora o “número” resultante do ensaio certamente não é o valor da resistência intrínseca do concreto na estrutura, mas so- mente de sua qualidade. Em todo caso, a resistência é uma maneira fácil de verificar o atendimento às especificações19 e obrigações contratuais. Entretanto, também exis- tem outras razões para a preocupação com a resistência à compressão, já que várias propriedades do concreto estão relacionadas a ela, como: massa específica20, imper- meabilidade21, durabilidade22, resistência à abrasão23, resistência ao impacto24, resis- tência à tração25, resistência a sulfatos26 e várias outras, mas não à retração27 e não necessariamente à fluência28. Não está sendo dito que essas propriedades são simples e exclusivamente função da resistência à compressão, e uma questão bem conhecida é se a durabilidade29 é mais bem-assegurada pela especificação da resistência30, da 3 Capítulo 12 4 Capítulo 2 5 Capítulo 9 6 Capítulo 13 7 Capítulo 14 8 Capítulo 3 9 Capítulo 5 10 Capítulo 6 11 Capítulo 6 12 Capítulo 5 13 Capítulo7 14 Capítulo 5 15 Capítulo 7 16 Capítulo 5 17 Capítulo 6 18 Capítulo 6 19 Capítulo 17 20 Capítulo 6 21 Capítulo 14 22 Capítulo 14 23 Capítulo 11 24 Capítulo 11 25 Capítulo 11 4 Tecnologia do Concreto relação água/cimento31 ou do consumo de cimento32. O ponto é que, de forma muito geral, um concreto de resistência mais elevada tem mais propriedades desejáveis. Um estudo detalhado de tudo isso é sobre o que trata a tecnologia do concreto. Materiais compósitos O concreto tem sido citado como um material bifásico. Agora esse tema será apro- fundado, com ênfase no módulo de elasticidade33 do material compósito. Em termos gerais, um material compósito, constituído por duas fases, pode ter duas formas fundamentalmente diferentes. A primeira delas é um material compósito ideal duro, que tem uma matriz contínua constituída por uma fase elástica com alto módulo de elasticidade e partículas de menor módulo dispersas. O segundo tipo de estrutura é a de um material ideal macio, constituído por partículas elásticas com alto módulo de elasticidade, dispersas em uma fase matriz contínua com módulo mais baixo. A diferença entre os dois casos pode ser grande quando se calcula o módulo de elasticidade do compósito. No caso de um compósito duro, considera-se que a de- formação é constante em qualquer seção transversal, enquanto as tensões nas fases são proporcionais ao seu módulo respectivo. Esse é o caso da Fig. 1.1. (esquerda). Por outro lado, para um material compósito macio, o módulo de elasticidade é calculado a partir da consideração de que a tensão é constante em qualquer seção transversal, enquanto a deformação nas fases é inversamente proporcional ao mó- dulo respectivo. Isso está representado na parte direita da Fig. 1.1, e as equações correspondentes são: para um material compósito duro e para um material compósito macio onde E = módulo de elasticidade do material compósito Em = módulo de elasticidade da matriz Ep = módulo de elasticidade da fase particulada g = fração volumétrica das partículas Não se deve ver de forma ingênua a simplicidade dessas equações e concluir que tudo o que deve ser conhecido é se o módulo de elasticidade do agregado é maior ou menor que o da pasta. O fato é que essas equações representam limites para o módu- lo de elasticidade do compósito. Como na realidade a distribuição dos agregados no concreto é aleatória, sequer os limites podem ser alcançados, tampouco podem ser 26 Capítulo 14 27 Capítulo 13 28 Capítulo 12 29 Capítulo 14 30 Capítulo 6 31 Capítulo 6 32 Capítulo 19 33 Capítulo 12 Capítulo 1 Concreto como um Material Estrutural 5 atendidos os requisitos de equilíbrio e compatibilidade. Para fins práticos, uma apro- ximação razoável é dada pela expressão para os materiais macios para misturas com agregados normais34. Para misturas com agregados leves, a expressão para materiais compósitos duros é mais apropriada. Do ponto de vista científico, existe algo mais a ser dito sobre o enfoque bifásico e que pode ser aplicado para a fase cimentícia sozinha como uma espécie de segun- do passo. A pasta de cimento36 pode ser vista como constituída de grãos duros de cimento anidro em uma matriz macia de produtos de hidratação37. Os produtos de hidratação, por sua vez, consistem em poros capilares38 “macios” em uma matriz dura de gel de cimento39. Equações apropriadas podem ser facilmente apresentadas, mas, para o objetivo atual, é suficiente saber que rígido e macio são termos relativos e não absolutos. Papel das interfaces As propriedades do concreto são influenciadas não somente pelas propriedades de suas fases constituintes, mas também pela existência de suas interfaces. Para analisar esse aspecto, deve-se destacar que o volume ocupado por um concreto fresco ade- quadamente adensado é um pouco maior do que seria o volume compactado dos agregados contidos nesse concreto. Essa diferença significa que não há um contato direto entre as partículas de agregados, mas sim que elas estão separadas umas das Tensão � 1 � 2 � 1 = � 2 Fase matriz (a) (b) Fase matriz Fase partí- culas Fase partículas 1 – g 1 – g g g Figura 1.1 Modelos para: (a) material compósito duro e (b) material compósito macio. 34 Capítulo 3 35 Capítulo 18 36 Capítulo 2 37 Capítulo 2 38 Capítulo 2 39 Capítulo 2 6 Tecnologia do Concreto outras por uma fina camada de pasta de cimento, ou seja, estão cobertas pela pasta. Essa diferença de volume é tipicamente 3%, às vezes mais. Um corolário dessa observação é que as propriedades mecânicas do concreto, como a rigidez, não podem ser atribuídas às propriedades mecânicas da aglomeração de agregados, mas sim às propriedades individuais das partículas dos agregados e da matriz. Outro corolário é que a interface influencia no módulo de elasticidade do con- creto. A importância das interfaces é apresentada no Capítulo 6 e uma figura nesse capítulo (Fig. 6.11) mostra as relações entre tensão-deformação40 para os agregados, a pasta de cimento pura e o concreto. Aqui surge um primeiro paradoxo: o agre- gado sozinho apresenta uma relação tensão-deformação linear, da mesma forma que a pasta de cimento pura; entretanto, o material compósito constituído pelos dois, ou seja, o concreto, tem uma relação curva. A explicação se deve à influência das interfaces, conhecidas como zona de transição (Capítulo 6), no desenvolvimento de microfissuração41 nessas interfaces quando submetidas a carregamentos. Essas microfissuras se desenvolvem progressivamente nas interfaces, em ângulos variáveis com as tensões aplicadas; portanto, ocorre um aumento progressivo na intensidade da tensão localizada e na magnitude da deformação. Assim, a deformação aumenta em uma velocidade maior que a tensão aplicada e a curva tensão-deformação conti- nua a se curvar com um comportamento aparente pseudoplástico. Forma de abordagem do estudo do concreto A apresentação feita introduziu vários termos e conceitos que podem não ser bem claros ao leitor. O melhor procedimento é estudar os capítulos seguintes e então retornar a este. A ordem de apresentação é a seguinte. Inicialmente, os ingredientes do concreto: cimento42, agregados normais43 e água de amassamento44. Em seguida, o concreto no estado fresco45. O capítulo seguinte discute a resistência do concreto, sendo esta, uma das propriedades mais importantes do concreto e sendo sempre destacada na especificação. Tendo sido instituído como produzir concreto e o que é fundamentalmente exigido, abordam-se algumas técnicas: mistura e manuseio47, uso de aditivos para modificar propriedades nesse estágio48 e métodos de tratar os problemas com temperatura49. Nos capítulos seguintes, são tratados o desenvolvimento da resistência50, outras propriedades resistentes além da resistência à compressão e à tração51 e o compor- tamento sob tensão52. Em seguida, aborda-se o comportamento em ambientes nor- mais53, durabilidade54 e, em um capítulo separado, a resistência ao gelo e degelo55. 40 Capítulo 12 41 Capítulo 6 42 Capítulo 2 43 Capítulo 3 44 Capítulo 4 45 Capítulo 5 46 Capítulo 6 47 Capítulo 7 48 Capítulo 8 49 Capítulo 9 Capítulo 1 Concreto como um Material Estrutural 7 Após o estudo das diversas propriedades do concreto, são abordados os ensaios e a verificação da conformidade às especificações57 e finalmente a dosagem58, pois afinal de contas é isso que um engenheiro deve ser capaz de fazer de maneira a es- colher a mistura adequada para um determinado uso. Dois capítulos ampliam o conhecimento sobre materiais menos comuns: o concreto leve59 e os concretos es- peciais60. Como fechamento, são revisadas as vantagens e desvantagens do concreto como material estrutural. 50 Capítulo 10 51 Capítulo 11 52 Capítulo 12 53 Capítulo 13 54 Capítulo 14 55 Capítulo 15 56 Capítulo 16 57 Capítulo 17 58 Capítulo 19 59 Capítulo 18 60 Capítulo 20 61 Capítulo 21 Dica do professor Os conhecimentos sobre o uso do aço no concreto, quando aplicados de forma correta, contribuempara a otimização da construção civil. Com isso, é necessário conhecer as propriedades do aço, pois este se tornou um elemento essencial e tem assegurado a qualidade e a segurança na construção civil. O aço é aplicado desde a instalação de comunicação, obras rodoviárias e ferroviárias, até a produção de máquinas e equipamentos. Nesta Dica do Professor, você vai aprender sobre a importância da aplicação do aço no concreto. Além disso, vai ver as propriedades e implicações desse material, que é tão presente na construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/ec5842b1f1943a6ea19f0ff64e4fa4ce Exercícios 1) Os concretos especiais são empregados na construção civil em geral, especialmente devido às suas propriedades especiais e à sua tecnologia de construção. Com relação às características dos concretos especiais, assinale a opção correta. A) O concreto de alto desempenho pode ser projetado para ser mais durável e, se necessário, mais resistente que o concreto convencional. B) No concreto autoadensável, ocorre o fenômeno da reflexão, em que parte do material projetado ricocheteia do alvo de projeção. C) O concreto massa, normalmente utilizado em barragens, consiste no concreto compactado em camadas por meio de rolagem. D) O concreto autoadensável típico apresenta abatimento de 120mm. E) O concreto de agregado leve é fluido e pode ser moldado in loco sem utilizar vibradores, por ser autonivelante. 2) A produção do concreto consiste em uma série de operações ou serviços executados e controlados (mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura). Para que seja possível obter um concreto com as propriedades especificadas, de acordo com o projeto, é necessário obedecer a alguns critérios. Qual das assertivas atendem às solicitações de projeto? A) Manuseio e estocagem de materiais: as pilhas de saco de cimento não devem ter mais que 15 sacos em altura. B) A mistura do concreto deve ser apenas manual. C) O transporte deve ser o mais rápido possível, mantendo a heterogeneidade do concreto (evitando a segregação dos materiais). D) As formas não devem ser molhadas antes do lançamento nem ser estanques. E) O adensamento mecânico é executado com vibrador, réguas vibratórias, centrifugação. 3) O setor da construção civil vem investindo significativamente no planejamento das obras, visando ao aumento da competitividade, à melhoria da qualidade, bem como à redução de prazos e de custos na construção e manutenção. Nesse sentido, o conceito a ser considerado pelo projetista na fase de planejamento das estruturas de concreto de uma edificação está corretamente descrito em: A) Fck é o valor da resistência característica do concreto à compressão adotado como base de cálculo e está associado a um nível de confiança de 95%. B) Lote é a quantidade de concreto submetida à análise de uma única vez, devendo ser homogêneo e corresponder a uma única população, ou seja, mesmo traço, cimento, agregado, relação água/cimento, entre outras. C) A cura prolongada é importante no caso do emprego de cimentos com adições ativas, pozolanas e escórias, pois as reações são mais lentas e só ocorrem na presença de água. D) A alteração da relação água/cimento no concreto não pode ser alcançada por meio de mudança no tipo de cimento, mas, sim, pela mudança dos agregados ou pelo emprego de aditivos redutores de água ou superplastificantes. E) A escolha da consistência do concreto (medida pelo ensaio de abatimento de tronco de cone) é realizada em função do tipo de elemento estrutural. 4) O concreto endurecido é o material obtido pela mistura dos componentes após o fim da pega do aglomerante. Nesse sentido, assinale a opção que apresenta uma propriedade do concreto endurecido. A) Grande resistência à tração. B) Impermeabilidade. C) Deformações intrínsecas ao próprio material. D) Baixa resistência à compressão. E) Quanto mais resistente, maior sua elasticidade. O slump test deve ser feito tanto no ato do recebimento de concretos usinados frescos produzidos pela central, como para o próprio controle tecnológico do concreto que venha a ser produzido no canteiro de obras (em casos de grandes obras com central interna). 5) Portanto, o slump test, ou teste do cone, é um ensaio realizado no recebimento do concreto na obra para medir: A) a porosidade do concreto. B) a trabalhabilidade do concreto. C) a resistência à compressão do concreto. D) a lixiviação do concreto. E) a resistência à tração do concreto. Na prática É inegável a importância do concreto nas construções. Nesse sentido, é necessário conhecer os tipos de concreto e entender as suas propriedades. Conhecer essas diferenças é essencial para a aquisição do produto certo e de acordo com a aplicação que ele terá. Consequentemente, isso implicará o aumento da produtividade do trabalho planejado, utilizando-se técnicas e produtos adequados. Portanto, de forma prática, os tipos de concreto podem ser classificados em: simples, armado, magro, protendido e especiais. Confira, Na Prática, as patologias que podem surgir no concreto, as causas e as tomadas de decisões para solucionar os problemas apresentados. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/78f9893d-a7e9-469b-abf7-d7d7df37ddd4/bd556ec8-d32e-4519-bfe6-44e8ea961d19.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Atenuação de fótons em barreiras de proteção de concreto A importância da proteção contra radiação ionizante está aumentando em paralelo com a evolução da medicina nuclear. O emprego de radiações na área da saúde inclui seções de diagnóstico e de radioterapia — desde que a sala de tratamento receba um nível de radiação que não seja deletério. Este trabalho ilustra a eficácia do concreto como material de blindagem (ou barreira) para a atenuação de raios gama monoenergéticos. Diante disso, foram traçadas as curvas da atenuação exponencial, do fator de crescimento (Buildup) e do fator de transmissão para diferentes energias do raio gama e espessuras do concreto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Controle tecnológico do concreto Este artigo versa sobre o controle tecnológico do concreto. Ele corresponde ao controle de suas propriedades, por meio de ensaios, bem como ao controle das propriedades de seus materiais componentes (cimento, agregados, água e aditivos), conforme os procedimentos orientados pela NBR 12655 de 2015. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Viabilidade para utilização de cinza de caldeira industrial na dosagem de concreto estrutural Este trabalho classifica o resíduo de cinza de caldeira ao definir sua possível forma de utilização na dosagem de concreto e realizar dosagens experimentais com a utilização da cinza de caldeira industrial para avaliar suas possíveis contribuições técnicas para propriedades básicas do concreto. https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/barreiras-de-protecao, DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/barreiras-de-protecao https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/tecnologico-do-concreto Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Patologia de estrutura em concreto armado Este vídeo apresenta os diversos tipos de patologias no concreto armado, assim como o início dos sintomas, demonstrando todo o processo de averiguação das causas e a origem do fenômeno patológico, que é fundamental para o diagnóstico correto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/concreto-estruturalhttps://www.youtube.com/embed/-HtiMXqP1OQ Madeiras de acabamento Apresentação A madeira é um material amplamente utilizado na construção civil e na decoração de interiores em diversas etapas de um projeto, desde revestimentos de pisos e paredes até portas, janelas e móveis. A madeira conta com características distintas que a torna única e altamente valorizada no mercado, sendo reconhecida por sua resistência, durabilidade e beleza natural. Basicamente, a madeira de acabamento é o tipo projetado especificamente para conferir um toque estético final às estruturas, combinando resistência, durabilidade e charme natural. Uma das principais vantagens da utilização dessas madeiras é a sua estética única e aconchegante. Além de sua beleza natural, ela também tem propriedades isolantes, ajudando a manter a temperatura e a umidade em equilíbrio, o que contribui para o conforto térmico e acústico do ambiente. No entanto, para garantir a durabilidade e a beleza das madeiras de acabamento, alguns cuidados são essenciais. É importante protegê-las contra a ação de agentes externos, como a umidade, a exposição solar e os insetos. A aplicação de vernizes, selantes e produtos específicos de tratamento é recomendada para evitar danos, como a deterioração, o empenamento e a proliferação de fungos. Além disso, a manutenção regular, incluindo limpeza e reaplicação de produtos de proteção, é fundamental para preservar a aparência e a integridade da madeira ao longo do tempo. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai ver o que são as madeiras de acabamento e suas principais vantagens da utilização na construção. Além disso, vai aprender quais são os cuidados de manutenção e proteção que devem ser tomados para garantir sua longevidade e conservação. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são madeiras para construção.• Reconhecer as vantagens da madeira.• Identificar os tipos de cuidados que se deve ter para o uso de madeiras.• Desafio O tratamento da madeira é essencial para garantir sua durabilidade e resistência às intempéries e aos ataques de insetos e fungos. Os diversos tratamentos existentes podem ser realizados antes ou após a utilização da madeira, mas deve ser considerado que a realização antes garante uma maior vida útil. É importante garantir que todas as áreas da peça estejam devidamente tratadas, incluindo as partes que ficam ocultas após a montagem. Independentemente do momento em que é realizado, o tratamento da madeira é fundamental para garantir a segurança e a durabilidade do material, além de contribuir para a preservação do meio ambiente, já que madeiras tratadas têm sua vida útil prolongada e diminuem a necessidade de corte de novas árvores. Cite ao menos três dos principais métodos de tratamento da madeira, fazendo uma breve descrição sobre cada um. Infográfico A madeira é um material muito versátil e pode ser utilizada de diversas maneiras. Além disso, existem diferentes tipos de madeira, cada um com suas próprias características, cores e texturas, o que permite que sejam escolhidos os mais adequados para cada parte da construção. No Infográfico, confira algumas das utilidades mais comuns da madeira na construção. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/ddb602df-e021-4bc7-b419-8bdf4abd8376/70a40e9b-1c4f-4613-b2fe-2a7e65fc5189.jpg Conteúdo do livro A madeira é um material bastante utilizado na construção civil, na fabricação de móveis, utensílios domésticos e em diversas outras aplicações. É um material renovável, biodegradável e de baixo impacto ambiental, o que o torna uma opção sustentável para a construção civil. Existem diversas espécies de madeiras, cada uma com suas próprias características de dureza, durabilidade, resistência e aparência. É importante selecionar a espécie de madeira adequada para cada aplicação, levando em consideração a finalidade do projeto, as condições de uso e as exigências estéticas. O conhecimento das formas e técnicas de aplicação da madeira é essencial para escolher a espécie mais adequada para cada finalidade e para garantir a sua durabilidade e resistência. Também é importante conhecer as diferentes formas de corte da madeira, como os cortes tangencial, radial e longitudinal, que determinam as características estéticas e de resistência da madeira. Além disso, a madeira precisa ser tratada e manuseada corretamente para garantir a sua durabilidade e evitar problemas como apodrecimento, rachaduras, empenamento ou ataque de insetos e fungos. A madeira é um material versátil e de grande valor para a construção civil e outras aplicações, desde que seja utilizado com cuidado e responsabilidade. No trecho selecionado da obra Fundamentos da engenharia de edificações, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai ver informações mais detalhadas sobre esses e outros assuntos relacionados à aplicação da madeira de acabamento nas construções. Boa leitura. Allen_Cap_03.indd 84Allen_Cap_03.indd 84 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 3 MADEIRA Árvores Madeira serrada Produtos de madeira Madeira plástica Painéis de madeira Tratamentos químicos para madeira Conectores para madeira Componentes manufaturados de madeira Tipos de construção em madeira Um madeireiro derruba uma grande conífera. (Weyerhauser Company Photo) Allen_Cap_03.indd 85Allen_Cap_03.indd 85 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 94 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos Secando A madeira em crescimento contém uma quantidade de água que pode variar de 30 a 300% do peso da ma- deira seca em estufa. Depois que uma árvore é cortada, esta água co- meça a evaporar. A primeira a deixar a madeira é a água livre, que está contida nas cavidades das células. Quando a água livre se for, a madei- ra contém de 26 a 32% de umidade, sob a forma de água de impregna- ção, contida no interior da celulose das paredes das células. Na medida em que a água de impregnação co- meça a evaporar, a madeira começa a se retrair, e a resistência e rigidez da madeira começam a aumentar. A retração, a rigidez e a resistên- cia aumentam gradualmente, na medida em que o teor de umidade decresce. A madeira pode ser seca até qualquer conteúdo de umidade desejado, porém a madeira serrada para estruturas é considerada seca quando o seu teor de umidade for de 19% ou menos. Para aplicações es- truturais, que requerem um controle mais preciso da retração, é produzi- da uma madeira serrada seca com um teor de umidade de 15%, deno- minada “MC 15”. É de pouca utili- dade a secagem de madeira serrada comum para estruturas até um teor de umidade abaixo de 13%, porque a madeira é higroscópica e irá absor- ver ou liberar umidade, dilatando-se ou se contraindo à medida que isto acontece, de modo a permanecer em equilíbrio com a umidade do ar circundante. As madeiras para aca- bamentos internos de carpintaria e para elementos arquitetônicos são, normalmente, secas até um con- teúdo de umidade na faixa de 5 até 11%, trazendo-a tão próximo quan- to possível ao seu teor de umidade de equilíbrio (EMC) final, ou seja, o conteúdo de umidade que se espera seja alcançado no edifício completo e climatizado. A maior parte da madeira serra- da é seca na serraria, seja ao ar, em pilhas espaçadas, por um período de meses, ou, mais comumente, seja pela secagem no interior de uma estufa, sob condições cuidadosamente con- troladas de temperatura e umidade, por um período de dias (Figuras 3.10 e 3.11). A madeira seca é mais forte e rígida do que a madeira não seca (verde) e mais estável, em termos di- mensionais. Ela também é mais leve, o que a torna mais econômica para transportar. A secagem em estufa é, geralmente, preferida à secagem ao ar, pois pode ser feita de maneira mais rápida e produz uma madeira com menores distorçõese com qualidade mais uniforme. A madeira não se retrai e dilata uniformemente com mudanças no conteúdo de umidade. Nem jamais venha eu a uma serraria, com seu aspecto citadino, de massas graduadas de shingles, tábuas e vigas frescas, sem uma profunda aspiração de sua fragrância, vendo nela a flores- ta tornada baixa, através de processos que a cortam e moldam na escala do arquiteto, de pés e polegadas.... Frank Lloyd Wright, Architecture Record, Dezembro, 1928 A retração decorrente da varia- ção do teor de umidade, ao longo do comprimento da tora (retração lon- gitudinal), é desprezível para efeitos práticos. A retração na direção axial Figura 3.11 Medição do teor de umidade em tábuas, em uma estufa de secagem. (Cortesia da Wes- tern Wood Products Association) Figura 3.10 Para uma apropriada secagem ao ar, a madeira serrada é mantida bem afastada do solo. Os tabiques que mantêm as placas separadas para ventilação são cuidadosamente posicionados, um acima do outro, para evitar a curvatura da madeira, e o telhado impermeável protege cada pilha da chuva e da neve. (Cortesia do Forest Products Laboratory, Forest Service, USDA) Allen_Cap_03.indd 94Allen_Cap_03.indd 94 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Capítulo 3 Madeira 95 (retração radial) é, comparativamen- te, muito grande, e a retração em tor- no da circunferência da tora (retração tangencial) é cerca de meia vez maior do que a retração radial (Figura 3.12). Se uma tora inteira for seca antes do corte, ela irá se retrair muito pouco ao longo de seu comprimento, porém irá se tornar notavelmente menor em diâmetro, e a diferença entre a retra- ção tangencial e a radial causará fissu- ras, ou seja, rachará ao longo de todo o seu comprimento (Figura 3.13). Essas diferenças nas taxas de re- tração são tão grandes que não po- dem ser ignoradas no projeto de uma edificação. Ao construir estruturas de edifícios com madeira de corte normal, uma simples distinção é fei- ta entre a retração paralela à fibra, a qual é desprezível, e a retração per- pendicular à fibra, que é considerá- vel. A diferença entre a retração tan- gencial e a radial não é considerada, pois a orientação dos anéis anuais na madeira de corte normal é aleatório e imprevisível. Como veremos no Capí- tulo 5, edificações com estrutura em madeira são cuidadosamente proje- tadas para uniformizar a quantidade de madeira com carregamento per- pendicular às fibras, de um lado da estrutura até o outro, a fim de evitar perceptíveis inclinações do piso e fissuras dos materiais de acabamen- to das paredes, que de outro modo poderiam ocorrer. A posição, em um tronco, da qual uma peça de madeira é serrada determina, de modo signi- ficativo, a forma como ela irá se de- formar, durante o seu processo de se- cagem. A Figura 3.14 ilustra o modo como as diferenças entre as retrações tangencial e radial fazem isto aconte- cer. Esses defeitos são pronunciados Figura 3.13 Sendo a retração tangencial muito maior do que a retração radial, altas tensões internas são criadas em uma tora, na medida em que ela seca, resultando, inevitavelmente, na formação de fendas radiais, chamadas rachaduras. Figura 3.14 A diferença entre a retração ra- dial e a tangencial também pro- duz distorções resultantes da secagem da madeira. A natu- reza das distorções depende da posição que a peça de madeira ocupava na árvore. As deforma- ções são mais pronunciadas na madeira de corte normal (direita superior, extrema direita, di- reita inferior). (Cortesia do Fo- rest Products Laboratory, Forest Service, USDA) Figura 3.12 Retração de uma típica madeira macia com o decréscimo no conteúdo de umida- de. A retração longitudinal, não mostrada neste gráfico, é tão pequena, em compa- ração com as retrações tangencial e ra- dial, que não tem nenhuma consequência prática para as edificações em madei- ra. (Cortesia do Forest Products Laboratory, Forest Service, USDA) R e tr a ç ã o ( p o rc e n ta g e m d e d im e n s ã o v e rd e ) radial Conteúdo de umidade (por cento) tangencial 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Allen_Cap_03.indd 95Allen_Cap_03.indd 95 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 96 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos e são prontamente previstos e obser- vados na prática diária. Beneficiando A madeira serrada é beneficiada, para que fique mais lisa e tenha di- mensões mais precisas. A madeira serrada bruta (não beneficiada) é, frequentemente, comercializada e utilizada para muitos propósitos. No entanto, a madeira beneficiada é mais fácil de ser trabalhada, uma vez que é mais reta e uniforme em suas dimensões e menos nociva às mãos dos carpinteiros. O beneficiamento é feito por máquinas automáticas de alta velocidade ou plainas, cujas lâminas rotatórias alisam as super- fícies da peça e arredondam leve- mente seus cantos. A maior parte da madeira serrada é aparelhada em todos os quatro lados, aplainada nos quatro lados (surfaced four sides – S4S); no entanto, madeiras duras são geralmente aplainadas em dois lados (surfaced two sides – S2S), deixando Figura 3.15 As características da superfície frequentemente observadas em uma madeira incluem, à esquerda, de cima para baixo, um nó cortado atravessa- do, um nó cortado longitudinalmente e um bolsão de casca (bark pocket). À direita, o selo de classificação, o esmoado nas duas bordas da mesma peça e uma pequena rachadura. O selo de classificação indica que a peça foi classificada de acordo com as regras do American Forest Products Association, que é #2 grade Spruce-Pine-Fir e que foi beneficiada após a secagem. O número 27 é um código para a serraria que produziu a madeira serrada. (Fotos de Edward Allen) Allen_Cap_03.indd 96Allen_Cap_03.indd 96 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Capítulo 3 Madeira 97 as duas bordas para serem finaliza- das pelo artesão. A madeira serrada é, usualmente, seca antes de ser beneficiada, o que permite que o processo de aplaina- mento remova algumas das distor- ções que ocorrem durante a etapa de secagem. Porém, para algumas peças estruturais, o processo é o inverso. A denominação S-DRY, no selo de classificação de uma madeira serra- da, indica que a peça foi beneficiada (aplainada), em uma condição seca, e a denominação S-GRN, que foi aplai- nada ainda verde. Defeitos da madeira serrada Quase todas as peças de madeira ser- rada contêm uma ou mais desconti- nuidades na sua estrutura, causadas pelas características de crescimento da árvore de origem ou pelas carac- terísticas de manufatura, criadas na serraria (Figuras 3.15 e 3.16). Entre as características mais comuns de cres- cimento estão os nós, locais onde os galhos estavam conectados ao tronco da árvore; os nós ocos, cavidades dei- xadas por nós soltos que se despren- deram da madeira; o apodrecimento; e os danos por insetos. Nós e nós ocos reduzem a resistência de uma peça de madeira serrada, tornam mais difíceis o corte e o beneficiamento e são, ge- ralmente, considerados prejudiciais para a sua aparência. O apodrecimen- to e os danos por insetos, que ocor- reram durante a vida de uma árvore, podem, ou não, afetar as propriedades úteis de uma peça de madeira, o que depende da existência de organismos ainda vivos na madeira e da extensão do dano. As características de manufatura surgem, predominantemente, a partir de mudanças que ocorrem durante o processo de secagem, devido às dife- renças nas taxas de retração, relacio- nadas com a variação da orientação das fibras. Fendas e rachaduras são comumente causadas pelas tensões de retração. Arqueamento, encurva- mento, empenamento torcido ou torci- mento e encanoamento decorrem da retração não uniforme. Esmoado é o arredondamento irregular das bor- das ou faces, causado pelo corte das peças muito próximo ao perímetro da tora. Carpinteiros experientes julgam a extensão desses defeitos e distor- ções em cada peça de madeiraserra- da e decidem, com base nisso, onde e como usar a peça na edificação. As rachaduras causam menores conse- quências para madeiras estruturais, mas um barrote ou um caibro ar- queado é, geralmente, colocado com a borda convexa (a “coroa”) voltada para cima, para permitir que as cargas do piso ou do telhado endireitem a peça. Montantes de paredes, barrotes de piso ou caibros de cobertura seve- ramente encurvados podem ser en- direitados, cortando ou aplainando a coroa, antes de serem recobertos pela chapa de parede, subpiso ou recobri- mento. Peças severamente torcidas são separadas, para serem cortadas e usadas como peças enrijecedoras. Os efeitos de encanoamento no piso e nos rodapés e arremates internos são usualmente minimizados pelo uso de estoques bem secos e serrados em quartos, e também por meio do beneficiamento das peças, de modo a reduzir a probabilidade de distorções (Figura 3.17). ARQUEAMENTO ENCANOAMENTO ENCURVAMENTO EMPENAMENTO TORCIDO OU TORCIMENTO Figura 3.16 Quatro tipos de deformações de secagem em peças espessas. Fundo aliviado Figura 3.17 Os efeitos das deformações de secagem po- dem ser, frequentemente, minimizados por meio práticas de detalhamento conhecidas. Como um exemplo, esse rodapé em madeira, visto em corte transversal, foi fabricado com um fundo aliviado, um amplo e raso entalhe, que permite que a peça tenha um ajuste pla- no junto à parede, mesmo se ela sofrer um encanoamento (linhas pontilhadas). A parte inferior inclinada do rodapé assegura que ela possa ser instalada firmemente contra o piso, apesar do encanoamento. A orientação das fibras nesta peça é a pior possível, no que diz respeito ao encanoamento. Se uma madeira serrada em quartos não estivesse disponível, a próxima melhor alternativa se- ria produzir o rodapé com o centro da árvo- re direcionado para o ambiente, em vez de direcioná-lo para a parede. Allen_Cap_03.indd 97Allen_Cap_03.indd 97 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 98 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos Classificando a madeira serrada Cada peça de madeira serrada é clas- sificada ou por sua aparência ou por sua resistência estrutural e rigidez, dependendo do uso pretendido, an- tes de deixar a serraria. A madeira serrada é vendida conforme sua es- pécie e classificação: quanto mais alta a classificação, mais alto o preço. A classificação oferece ao arquite- to e ao engenheiro a oportunidade de construir tão economicamente quanto possível, pela utilização de uma classe superior, somente se isto for requerido para um uso particular. Em uma edificação específica, as vi- gas ou colunas principais podem re- querer uma classificação estrutural superior de madeira, enquanto que os membros restantes da estrutura podem ter um desempenho adequa- do em uma classificação intermediá- ria, mais barata. Para elementos enri- jecedores, a classificação mais baixa é perfeitamente adequada. Para re- cortes de acabamento, que receberão uma cobertura clara, uma classifica- ção alta para a aparência é desejável; para arremates pintados, uma classi- ficação inferior bastará. A classificação estrutural da ma- deira serrada pode ser realizada vi- sualmente ou por máquina. Em uma classificação visual, fiscais treinados examinam cada peça, verificam a densidade de anéis e as caracterís- ticas de crescimento e manufatura, e então a avaliam e lhe atribuem um selo, com uma classificação em concordância com as regras de clas- sificação da indústria (Figura 3.18). Em uma classificação por máquina, um dispositivo automático avalia as propriedades estruturais da madeira e grava um selo automaticamente sobre a peça. Esta avaliação é feita seja flexionando cada peça entre ci- lindros e medindo a sua resistência à flexão (máquina de avaliação de tensão), seja escaneando eletronica- mente a madeira, para determinar sua densidade. A classificação por aparência, naturalmente, é feita de forma visual. A Figura 3.19 mostra um típico esquema de classificação norte-americano para madeira para estruturas, e a Figura 3.20, a classi- ficação por aparência para madeira serrada não estrutural. Madeiras para estruturas leves de casas e de outras edificações pequenas são, usualmente, ordenadas como “#2 e superior” (uma mistura das classi- ficações #1 e #2), para barrotes de pisos e caibros de cobertura, e com a classificação “Montante”, para es- truturas de paredes. A classificação “Econômica”, não apresentada na ta- bela, é reservada para a madeira sem finalidade estrutural. Propriedades estruturais da madeira A resistência de uma peça de madei- ra depende, principalmente, de sua espécie, classificação e direção em que a carga atua relativamente às fi- bras. Por exemplo, tanto na tração como na compressão a madeira é, tipicamente, várias vezes mais resis- tente no sentido paralelo do que no perpendicular às fibras. Com a sua usual variedade de defeitos, ela é mais resistente na compressão do que na tração. Resistências admissíveis (ten- sões estruturais que incluem fatores de segurança) variam tremendamen- te, de acordo com a espécie e a clas- sificação. Por exemplo, a resistência admissível de compressão paralela às fibras, para classificações disponíveis comercialmente e espécies de madei- ra para estruturas, variam de 2.24 até 11,71 MPa, uma diferença de mais de cinco vezes. A Figura 3.21 compara as propriedades estruturais médias da madeira para estruturas, com aque- las de alguns outros materiais estru- turais comuns – alvenaria de tijolos, aço e concreto. Dos quatro materiais, somente a madeira e o aço possuem uma resistência útil à tração. A ma- deira livre de defeitos é comparável ao aço, no que diz respeito a uma re- sistência tendo por base a unidade de peso; porém, com a ocorrência ordi- nária de defeitos, uma peça média de madeira serrada é algo inferior ao aço, com base nesse parâmetro. Ao projetar uma estrutura de madeira, o arquiteto ou engenhei- ro determinam as máximas tensões prováveis de ocorrer em cada um dos componentes estruturais e selecio- nam uma espécie e uma classifica- ção apropriadas para cada um. Em um determinado local, um número limitado de espécies e classificações estão usualmente disponíveis no va- rejo, em pátios de serrarias, e é destas que é feita a seleção. É prática comum usar uma espécie mais forte, porém mais cara (Douglas fir ou Southern pine, por exemplo), para componen- tes principais altamente tensiona- dos, e usar uma espécie mais fraca e mais barata (como Eastern hemlock) ou grupos de espécies (Hemlock fir, Spruce Pine Fir) para o restante da estrutura. Dentro de cada espécie, o projetista seleciona classificações ba- seadas em tabelas existentes de ten- sões admissíveis. Quanto mais alta a classificação estrutural, maior será a tensão admissível. Porém, quanto mais baixa a classificação estrutural, menor o custo da madeira. Existem muito fatores, além das espécies e da classificação, que exer- cem influência sobre a resistência útil da madeira. Entre eles o período de tempo em que a madeira estará sujeita ao seu carregamento máximo, as condições de temperatura e umi- dade às quais ela estará submetida e Figura 3.18 Um classificador marca a classificação em peça, com um lápis para madeira, como uma preparação para a aplicação de um selo de classificação. (Cortesia do Western Wood Pro- ducts Association) Allen_Cap_03.indd 98Allen_Cap_03.indd 98 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Capítulo 3 Madeira 99 Figura 3.19 Classificações estruturais padrão para madeira serrada macia ocidental. Para cada espécie de madeira, as tensões estruturais admissíveis, para cada uma dessas classificações, são tabuladas na literatura de engenharia estrutural. (Cortesia do Western Wood Products Association) Allen_Cap_03.indd 99Allen_Cap_03.indd 99 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 100 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos Material Resistência de trabalhoem tração 1 Resistência de trabalho em compressão¹ Densidade Módulo de elasticidade Madeira (madeira para estrutura) 300-1.000 psi 2,1 – 6,9 MPa 600-1.700 psi 4,1 – 12 MPa 30 pcf 480 kg/m3 1.000.000 – 1.900.000 psi 6.900 – 13.000 MPa Alvenaria de tijolos (incluindo argamassa, não armada) 0 250-1.300 psi 1,7-9,0 MPa 120 pcf 1.900 kg/m3 700.000 – 3.700.000 psi 4.800 – 25.000 MPa Aço estrutural 24.000-43.000 psi 170 – 300 MPa 2.400-43.000 psi 170 – 300 MPa 490 pcf 7.800 kg/m3 29.000.000 psi 200.000 MPa Concreto (não armado) 0 1.000-4.000 psi 6,9-28 MPa 145 pcf 2.300 kg/m3 3.000.000 – 4.500.000 psi 21.000 – 31.000 MPa 1 Tensão admissível ou tensão máxima aproximada, sob condições normais de carga. Figura 3.21 Propriedades físicas comparativas de quatro materiais estruturais comuns: madeira (linha sombreada), alvenaria de tijolos, aço e concreto. A madeira tem uma resistência significativa, tanto para tração como para compressão. A amplitude de valores de resistência e rigidez da madeira reflete diferenças entre espécies e classificações da madeira serrada. Figura 3.20 Chapas não estruturais são classificadas de acordo com a aparência. (Cortesia do Western Wood Products Association) Allen_Cap_03.indd 100Allen_Cap_03.indd 100 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 a dimensão e a forma da peça. Certos tratamentos com retardadores de chama também reduzem levemente a resistência da madeira. Todos esses fatores são levados em consideração ao projetar a estrutura de madeira de uma edificação. Capítulo 3 Madeira 115 TRATAMENTOS QUÍMICOS PARA MADEIRA Tratamentos químicos são utilizados para neutralizar duas das maiores fraquezas da madeira: sua combusti- bilidade e sua suscetibilidade ao ata- que por insetos e apodrecimento. O tratamento de retardamento do fogo é realizado ao se colocar a madeira em um reservatório, impregnando-a, sob pressão, com certos sais químicos, que reduzem significativamente sua combustibilidade. A madeira tratada com retardantes de fogo é cara e por isso pouco usada na construção de re- sidências unifamiliares. Suas maiores utilizações são em recobrimento de coberturas, para casas geminadas e em esqueleto de divisórias não estru- turais e outros componentes internos, na construção de edifícios resistentes ao fogo. A madeira tratada com agen- tes preservantes é utilizada quando a resistência ao apodrecimento ou a insetos é necessária, como a madeira que é usada em contato com o solo ou próxima dele, que fica exposta à umidade em estruturas externas, como docas marinhas, cercas e de- ques, ou que seja utilizada em áreas de alto risco de cupins. O creosoto é um derivado oleoso do carvão, o qual é amplamente utilizado para tratar madeira para estruturas de engenha- ria. Entretanto, o odor, a toxicidade e a impossibilidade de pintura da madeira tratada com creosoto a tor- na inadequada para a maioria dos usos na construção. O pentaclorofe- nol também é impregnado como uma solução oleosa e, assim como ocorre com outros preservativos oleosos, a madeira tratada com ele não pode ser pintada. A madeira tratada com pre- servativos é frequentemente referida como madeira autoclavada, embora, mais precisamente, esse último termo se refira a tratamentos preservativos e de retardamento do fogo, uma vez que ambos são tipicamente aplicados, utilizando-se processos de impregna- ção sob pressão. O tratamento preservativo da ma- deira mais amplamente utilizado na construção é o tratamento com sais hidrossolúveis, que permite subse- quente pintura ou tingimento. Por muitas décadas, o mais comum desse tipo de tratamento foi o CCA (arsenia- to de cobre cromatado), o qual confere uma coloração esverdeada à madeira. Porém, por causa de preocupações sobre sua toxicidade, especialmente para crianças, a madeira tratada com CCA tem sido gradualmente elimina- da da maioria das construções de edi- ficações residenciais e comerciais, em favor da madeira tratada com sais que não contenham arsênico. O cobre alca- lino quaternário (ACQ) e o azol de cobre e boro (CBA e CA) são compostos que dependem, principalmente, de altas concentrações de cobre para suas pro- Allen_Cap_03.indd 115Allen_Cap_03.indd 115 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 116 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos priedades preservativas. Entretanto, preservativos livres de arsênico, à base de cobre, também são considerados potencialmente perigosos e devem ser manipulados com as precauções apro- priadas. Compostos de boro, como o borato de sódio (SBX), são os menos tóxicos aos humanos. Todavia, a ma- deira tratada com borato pode apenas ser utilizada acima do solo e em aplica- ções protegidas das intempéries. Os preservativos podem ser apli- cados com pincel ou por meio de spray na madeira, mas a proteção de longa duração (30 anos ou mais) só pode ser realizada por impregnação sob pressão, a qual leva os químicos preservativos profundamente à fibras da madeira. Para melhorar a absor- ção, algumas espécies de madeira são perfuradas com um arranjo de peque- nos cortes na sua superfície, chama- dos de incisões, antes do tratamento preservativo. As incisões melhoram a retenção dos preservativos químicos, mas também, de alguma forma, dimi- nuem a capacidade estrutural da peça de madeira (Figura 3.35). A madeira tratada com sais hidrossolúveis pode ser vendida sem estar seca, o que é apropriado para o uso em contato com o solo ou para estruturas brutas. Contudo, a madeira seca em estufa após tratamento é mais leve, mais es- tável e uma melhor opção para traba- lhos de acabamento, cuja aparência é importante. A concentração de preservativos necessária para proteger um dado produto de madeira varia, de acordo com o produto químico específico de tratamento, a espécie da madeira e o rigor do ambiente no qual o pro- duto será usado. Para simplificar a especificação e a seleção da madeira tratada, é utilizado o Sistema de Ca- tegoria de Uso (Use Category System), da American Wood Preservers Asso- ciation (AWPA), no qual os números mais altos da Categoria de Uso cor- respondem aos tratamentos mais in- tensos e mais apropriados para expo- sições mais severas (Figura 3.36). Por exemplo, pilares de um deque de ma- deira, com as bases em contato dire- to com a terra, deveriam ser tratados com uma Categoria de Uso (UC4A) mais alta do que um deque cujo uso pretendido é elevado do chão (UC3B). O cerne de algumas espécies de madeiras é naturalmente resisten- te ao apodrecimento e aos insetos e pode ser utilizado no lugar de madei- ra tratada com agentes preservantes. O IBC reconhece a sequoia, o cedro, a acácia e a nogueira-negra como es- pécies resistentes ao apodrecimento, e a sequoia e o cedro vermelho, como resistentes a cupins. Pelo fato do al- burno dessas espécies não ser mais resistente a ataques do que a madeira de qualquer outra árvore, a classifi- cação “Totalmente Cerne” (all heart) deve ser especificada. Uma lista mais abrangente de espécies e suas resis- tências ao apodrecimento pode ser encontrada no Wood Handbook, do USDA Forest Products Laboratory, listado nas referências, ao final deste capítulo. WPCs e madeira plástica, os quais são imunes ao apodrecimento ou ao ataque de insetos, também es- tão se tornando alternativas cada vez mais populares à madeira tratada. A maioria dos organismos que atacam a madeira precisa de ar e umidade para sobreviver. Consequen- temente, a entrada da maioria deles na madeira pode ser impedida ao se construir e fazer a manutenção da edificação, de modo que seus com- ponentes de madeira sejam mantidos secos. Isso inclui: manter a madeira sem tocar o solo, ventilar sótãos e po- rões para remover umidade, utilizar bons detalhes de construção para es- correr a água e mantê-la longe das co- nexões do edifício, utilizar ar e retar- dadores de vapor de maneira correta, em conjunto com o isolamento, para prevenir a acumulação decondensa- ção no interior de paredes externas Figura 3.35 Madeira tratada sob pressão. Marcas das incisões podem ser vistas nas superfícies das tábuas. Cada peça possui uma etiqueta grampeada em uma das extremidades, in- dicando o grau de tratamento conservante, nesse caso, suficiente para uso acima do solo. Isso significa que as tábuas são apro- priadas, por exemplo, para deques e corri- mãos externos, ou para uso como vigas de sustentação. No entanto, elas não são apro- priadas para uso em contato direto com o solo. Como parte do processo de tratamento, essa madeira foi também tingida com uma coloração de marrom claro para conferir uma aparência mais atrativa de acabamen- to. (Foto de Joseph Iano) Allen_Cap_03.indd 116Allen_Cap_03.indd 116 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Capítulo 3 Madeira 117 e coberturas e consertar vazamentos no telhado e nos encanamentos tão logo eles ocorram. De forma contrária à expectativa lógica, a madeira que é total e continuamente submersa em água está imune ao apodrecimento, porque a água não fornece oxigênio suficiente para a sobrevivência de organismos causadores da decompo- sição. Por outro lado, onde a madeira é apenas parcial ou periodicamente submersa a umidade ou/e o oxigênio são abundantes, ela é altamente vul- nerável ao apodrecimento. A submer- são em água salgada não previne a deterioração, pois os organismos ma- rinhos conseguem atacar a madeira sob tais condições. As altas concentrações de cobre, utilizadas nos preservativos mais comuns, tornam a madeira tratada com esses químicos corrosiva a mui- tos metais. Conectores (ver abaixo) e outros equipamentos de aço comum ou alumínio não devem ser utiliza- dos em contato com tais madeiras. De preferência, pregos, parafusos, apoios de vigotas, hold-downs, ba- ses de pilares e outros componentes similares devem ser feitos de metais resistentes à corrosão, como aço ino- xidável ou aço galvanizado, ou de al- gum outro metal que não seja afetado pelo cobre contido nesses químicos. Os tratamentos químicos preserva- tivos continuam a evoluir. Novas e aperfeiçoadas formulações de cobre, tratamentos alternativos não metá- licos e processos de tratamento com calor estão surgindo no mercado. Tais alternativas podem se equiparar em níveis de proteção aos produtos atualmente estabelecidos, e são me- nos perigosas ao ambiente, utilizam menos energia na sua produção e são menos corrosivas aos conectores e equipamentos metálicos. Categoria de uso Condições de serviço Usos típicos UC1 Construção interior, acima do solo, seco Estrutura de interiores, carpintaria e mobiliário; apenas para resistência ao ataque de insetos UC2 Construção interior, acima do solo, úmido Construção interior; para resistência ao ataque de insetos e/ou umidade UC3 Construção exterior, acima do solo UC3A Não exposto a condições de umidade prolongadas, acabamento de revestimento, rápida drenagem da água Revestimentos, cordões e arremates externos pintados ou tingidos UC3B Exposto a condições de umidade prolongadas, sem revestimento ou precariamente drenadas Pisos externos, estruturas de piso, corrimãos e cordões não revestidos UC4 Contato com o solo ou água doce UC4A Condições normais de exposição; componentes não críticos, substituíveis Postes e pilares para cercas e estruturas de deques UC4B Alto potencial de decomposição; componentes críticos ou de difícil reposição Fundações permanentes em madeira UC4C Extremo potencial de decomposição; componentes críticos Estacas e postes de serviços em ambientes com sério risco de decomposição Figura 3.36 Parte do Sistema de Categoria de Uso da AWPA, listando as categorias mais comumente especificadas para madeira tratada sob pressão utili- zada na construção. A madeira da Figura 3.35, indicada para o uso acima do solo, foi tratada de acordo com os requisitos da Categoria de Uso UC3B. (Material reproduzido com a permissão da American Wood Preservers Association, www.awpa.com) Allen_Cap_03.indd 117Allen_Cap_03.indd 117 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 124 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos COMPONENTES MANUFATURADOS DE MADEIRA Peças espessas, painéis estruturais, fixadores mecânicos e adesivos po-dem ser usados em combinação para a manufatura de um número de com-ponentes estruturais altamente efi-cientes, que oferecem vantagens ao projetista de edificações em madeira. Tesouras As tesouras para a construção, tanto de estruturas de pisos como de co-berturas, são manufaturadas em pe-quenas fábricas altamente eficientes em cada parte da América do Norte. A maioria tem como base peças de 2 � 4 e 2 � 6, unidas por conectores de chapa dentada. O projetista ou o construtor precisam somente especi-ficar o vão, a inclinação do telhado e o detalhe desejado do beiral. O fabri-cante de tesouras utiliza, então, um projeto pré-estabelecido para a tesoura específica ou cria um projeto para a mesma e desenvolve os padrões de corte necessários para as suas partes constituintes. A manufatura e o trans- porte das tesouras são mostrados na Figura 3.47, e diversas aplicações de tesouras são descritas no Capítulo 5. As tesouras de cobertura utilizam menos madeira do que uma estrutura comparável de caibros e travessas de forro convencional. Assim como as te- souras de piso, elas vencem o vão da largura total do edifício, na maioria das aplicações, conferindo ao proje- tista uma ampla liberdade para o po- sicionamento das divisões internas, onde quer que sejam necessárias. As principais desvantagens das tesouras de cobertura, considerando o uso ge- ral, são a inutilização do espaço do só- tão e, a comum restrição do projetista à monotonia espacial de um teto pla- no em toda a edificação. Entretanto, podem ser desenvolvidas e manufatu- radas formas de tesouras que superam essas limitações (Figura 3.47c). Vigas-I em madeira Componentes manufaturados de ma- deira com formato I, chamados vigas- -I, são empregados para estruturar coberturas e pisos (Figura 3.48). As mesas dos componentes podem ser feitas de madeira maciça, de madeira micro laminada ou de peças de fitas laminadas. As almas podem ser de madeira compensada ou de OSB; no entanto, nesta particular aplicação, a maior resistência ao cisalhamento do OSB o torna uma escolha superior em relação ao compensado. Assim como as tesouras, esses componentes utili- zam a madeira de maneira mais efi- ciente do que caibros e barrotes maci- ços convencionais, além de vencerem vãos maiores entre apoios. Eles tam- bém são mais leves do que os com- ponentes maciços correspondentes, não apresentam arqueamentos ou curvamentos, são dimensionalmente mais estáveis e disponibilizados em comprimentos de até 40 pés (12,2 m). Uma vez que vigas-I vencem maiores vãos do que a estrutura convencional de madeira, pisos estruturados com esses componentes são, algumas ve- zes, mais propensos a vibrações des- confortáveis, quando submetidos às cargas normais dos ocupantes. Ele- mentos extra enrijecedores ou vigas superdimensionadas podem ser utili- zados para contrabalançar essa ten- dência. O Capítulo 5 mostra o uso das vigas-I em estruturas de madeira. Painéis Peças espessas e painéis estruturais de madeira são adequados para muitas formas de pré-fabricação. Em compa- ração com os métodos de construção in loco, a pré-fabricação em fábrica permite equipes menores em obra, uma construção mais rápida, com qualidade mais consistente, menor probabilidade de atrasos em função de intempéries, e uso eficiente dos mate- riais, além de desperdício reduzido. De forma simplificada, a pré- -fabricação pode consistir em painéis estruturados montados em fábrica, ge- ralmente, com seções de 4 pés (1,220 mm) de largura, recobertos com folhas de compensado ou OSB, transportados até o canteiro de obras e rapidamente pregados uns aos outros, gerando uma estrutura completa, revestida e pronta para receber os acabamentos. Para uma maior eficiênciaestrutu- ral, painéis de parede portante, pisos e coberturas podem ser pré-fabricados, utilizando folhas superiores e infe- riores de compensado ou OSB, como membros primários para absorção de cargas. Essas folhas são unidas firme- mente, ou por um núcleo de espuma plástica rígida, gerando um painel estrutural isolante (structural insula- ted panel – SIP), ou por um esqueleto estrutural de peças espessas, confor- mando um painel com revestimento tensionado (stressed-skin panel – SSP). SIPs, são, especificamente, uma es- colha popular para a construção de casas e pequenos edifícios de alta efi- ciência energética (Figura 3.49). Em construções com painéis, se- ções inteiras de paredes ou pisos são estruturadas e recobertas em fábrica, e então transportadas até o local da construção e rapidamente instaladas em série. Apesar da pré-fabricação de elementos mais complexos – incluin- do isolamento, instalação elétrica, ja- nelas, portas e acabamentos internos Allen_Cap_03.indd 124Allen_Cap_03.indd 124 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Capítulo 3 Madeira 125 Figura 3.47 Manufatura e transporte de tesouras em madeira. (a) Trabalhadores alinham os com- ponentes de madeira de uma tesoura de co- bertura e posicionam os conectores de chapa dentada nos pontos de união, pregando-os com um martelo para encaixá-los levemen- te e mantê-los no lugar. O cilindro “Gantry”, então, passa rapidamente sobre a mesa de montagem e pressiona firmemente as cha- pas na madeira. (b) As tesouras são trans- portadas até o local da obra, em um reboque especial. (c) As tesouras podem ser concebi- das e produzidas em praticamente qualquer configuração. (Fotos cortesia do Wood Truss Council of America) (a) (b) (c) Allen_Cap_03.indd 125Allen_Cap_03.indd 125 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 126 Fundamentos de Engenharia de Edificações: Materiais e Métodos e externos – ser tecnicamente viável, ela utilizada com menos frequência pelas dificuldades adicionais de se juntar todos esses tipos de sistemas no canteiro e de obtenção das inspe- ções exigidas pelo código de edifica- ções, em um ambiente de fábrica. Habitação pré-fabricada Casas completas podem ser cons- truídas em uma fábrica, algumas ve- zes até mesmo com mobiliário, para serem transportadas até fundações prontas, onde são posicionadas e preparadas para a ocupação em uma questão de horas ou dias. Uma casa manufaturada (chamada de casa móvel no passado) é construída no Figura 3.48 Conjunto de vigas-I entregues no canteiro de obras. As almas são em OSB e as mesas em madeira maciça. (Foto de Joseph Iano) PAINEL ESTRUTURAL PAINEL ESTRUTURAL ISOLANTE PAINEL COM REVESTIMENTO TENSIONADO Figura 3.49 Três tipos de painéis pré-fabricados em madeira. O painel estrutural é idêntico a um segmento de estrutura convencional de parede, piso ou co- bertura. As faces do painel com revestimento tensionado (SSP) são unidas por adesivo a finos espaçadores de madeira, configurando uma unidade estrutural, na qual as faces absorvem as maiores tensões. Um SIP, algumas vezes também chamado de painel sanduíche, funciona estruturalmen- te da mesma forma que um SSP; no entanto, suas faces são coladas a um núcleo de espuma isolante, em vez de aos espaçadores de madeira. Allen_Cap_03.indd 126Allen_Cap_03.indd 126 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Capítulo 3 Madeira 127 seu próprio chassi rebocável perma- nente e é projetada para atender aos códigos de edificações federais ad- ministrados pelo U. S. Department of Housing and Urban Development. Uma casa modulada pré-fabricada é projetada respeitando o código de construção em vigor no local onde será construída e é transportada em um trator de reboque com base plana. Casas pré-fabricadas e modulares são construídas em unidades, com largu- ras de 14 a 16 pés (4,27 a 4,88 m), que permitem, dessa forma, o transporte em vias públicas. Múltiplas unidades podem ser combinadas, lado a lado, ou mesmo empilhadas verticalmente para compor a casa completa. As casas pré-fabricadas mais ba- ratas são vendidas por um valor equi- valente a uma fração das casas, de mesma área, construídas da forma convencional. Isso acontece, em parte, devido à economia da produção em fá- brica e da comercialização em massa e, em parte, em função do uso de compo- nentes mais leves e mais baratos, e as- sim, de menor vida útil. Por outro lado, tanto as casas pré-fabricadas como as casas modulares também podem ser construídas com níveis de qualidade e custo iguais aos daquelas de constru- ção convencional, mas com potencial de reduzir significativamente o tempo de construção no canteiro de obras. Embora mais frequentemente asso- ciadas à construção residencial, as téc- nicas modulares também podem ser aplicadas a tipologias maiores de edifi- cações comerciais ou institucionais. Allen_Cap_03.indd 127Allen_Cap_03.indd 127 14/05/13 13:3714/05/13 13:37 Dica do professor O conhecimento das formas e técnicas de aplicação da madeira é essencial para escolher a espécie mais adequada para cada finalidade, bem como para garantir a sua durabilidade e resistência. Também é importante conhecer as diferentes formas de corte da madeira, como o corte tangencial, radial e longitudinal, que determinam as características estéticas e de resistência da madeira. Nesta Dica do Professor, você vai saber mais sobre as vantagens e propriedades desse material de acordo com as técnicas de aplicação. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/a3a07b9c7be322ce82971468118541a9 Exercícios 1) A madeira é um material de construção versátil, sustentável e esteticamente atraente, com várias vantagens e desvantagens a serem consideradas na escolha do material para uma determinada aplicação. Sobre a madeira, marque a alternativa correta. A) Atinge as solicitações de serviço. B) Não necessita de projetos específicos. C) Não causa devastação das florestas. D) Quando extraída, não necessita de reposição na natureza. E) Provoca mais danos à natureza que aço e concreto. 2) A madeira é um material de construção amplamente utilizado há séculos em todo o mundo. É um recurso renovável e sustentável, pois a madeira pode ser colhida e replantada continuamente. Além disso, a madeira tem várias propriedades benéficas que a tornam atraente como material de construção. Das afirmações a seguir, qual delas apresenta uma vantagem do uso da madeira na construção? A) É um excelente condutor térmico. B) Processamento complexo. C) É um recurso não renovável. D) Não apresenta longa durabilidade. E) É economicamente viável. A durabilidade da madeira é uma característica que se refere à resistência da madeira à decomposição biológica, ou seja, a capacidade da madeira de resistir ao ataque de fungos, insetos e outros organismos que podem causar sua deterioração. 3) Quais são os fatores que podem afetar as características da madeira antes da exploração? A) Localização geográfica, espécie da madeira, processamento e textura. B) Localização geográfica, idade da árvore, tratamento e densidade. C) Idade da árvore, tratamento, condições climáticas e espécie da madeira. D) Espécie da madeira, condições climáticas, umidade e tratamento. E) Condições de crescimento, idade da árvore, tratamento e resistência. 4) A secagem da madeira é um processo importante que consiste na redução do teor de umidade da madeira para um nível adequado para uso em produtos e construções. É importante notar que a secagem inadequada da madeira pode levar a deformação, rachaduras, empenamento e perda de qualidade da madeira. Portanto, a secagem deve ser feita de forma cuidadosa e controlada, para garantir que a madeira mantenha suas propriedades e características originais. Nesse contexto, marque a alternativa correta a respeito do processo de secagem. A) Aumenta o movimento dimensional. B) Dificultao acabamento. C) Aumenta a resistência. D) Diminui a elasticidade. E) Não pode ser realizado naturalmente. 5) A resistência da madeira se refere à sua capacidade de suportar cargas e tensões sem sofrer deformações ou falhas estruturais. Ela é medida por meio de testes de resistência mecânica, que podem ser realizados em laboratórios especializados. Nesse sentido, assinale a alternativa correta acerca da resistência da madeira. A) Altera-se muito pouco se comparada à orientação das fibras. B) A torção não deve ser considerada. C) Não apresenta ruptura na flexão. D) Não apresenta resistência ao choque. E) A resistência à tração é muito menor que a resistência à compressão. Na prática A resistência ao fogo das madeiras varia dependendo da espécie da madeira, sua densidade, umidade, dentre outros fatores. De modo geral, as madeiras são combustíveis e podem queimar em altas temperaturas, o que as torna um material vulnerável em situações de incêndio. Veja, Na Prática, como as edificações podem ser seguras quando feitas em madeira. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/aa8a9fa8-7857-40a1-bb1f-c4a76da15b2b/6ce26951-76b8-4ca0-aab7-c86bede811a1.jpg Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Avaliação do ciclo de vida de madeiras de reflorestamento Confira neste artigo o processo produtivo da madeira de reflorestamento, suas principais características, propriedades e outras informações. Este é um tema muito importante na atualidade. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Saiba como identificar uma madeira de qualidade Você sabe a diferença de cerne e alburno? Sabe por que um é melhor que outro para fazer peças de alta durabilidade e acabamento primoroso? Confira neste vídeo como identificar visualmente uma madeira de qualidade. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Processo de tratamento de madeira em autoclave (CCA) Veja neste vídeo como é feito o processo de tratamento da madeira em autoclave. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Fundamentos de projeto de edificações sustentáveis https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/239837/ACV-madeira-de-reflorestamento.pdf?sequence=1&isAllowed=yP https://www.youtube.com/embed/YNxUv3z1fgE https://www.youtube.com/embed/Ag9hSLfivAc Este livro traz informações sobre materiais de construção sustentáveis e sistemas de certificação, até eficiência e suficiência energética, qualidade do ar nos interiores e no ambiente. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Madeiras Apresentação Engana-se quem pensa que a madeira é um material com a função apenas estética. Com o desenvolvimento tecnológico mundial, tem-se observado nos últimos anos a evolução expressiva da madeira como material estrutural, além do surgimento de novos produtos constituídos de madeira. O uso da madeira é uma alternativa sustentável, tornando-se muito viável quanto aos aspectos sustentáveis. Desse modo, ao se verificar a madeira como material estrutural, percebe-se a versatilidade inerente desse material, que pode ser comparado com o aço. É fundamental saber da importância de suas variedades, propriedades e das normas técnicas para as suas aplicações. A madeira pode ser utilizada em diversos elementos construtivos das edificações, entre as quais: fundações, pilares, vigas. Nessas circunstâncias a madeira está presente em grande parte das residências brasileiras e tem o poder de gerar conforto para o local. Isso ocorre porque ela não sofre variações térmicas e, dessa forma, está sempre com uma temperatura agradável, dando a sensação de aconchego ao lar. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender sobre a madeira como elemento estrutural. Além disso, vai reconhecer os tipos de madeiras utilizados em estruturas. Por fim, vai identificar onde esses produtos são aplicados. Logo, você vai estar habilitado para aplicar o conhecimento adquirido sobre o uso adequado da madeira na sua vida profissional. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é madeira estrutural.• Reconhecer os tipos de madeiras utilizados em estruturas.• Identificar onde esses produtos são aplicados.• Desafio Diante do que se sabe das características da madeira, podemos dizer que é um material muito resistente; prova disso é a possibilidade de encontrar esse material nos restos de edificações antigas. No entanto, seu uso como matéria-prima foi reduzido aos poucos pelo fato de muitas pessoas acharem que a madeira não é um material sustentável. Nesse contexto, você sabia que existem diversos benefícios de usar a madeira na construção civil? Existem diversos tipos de madeiras, cada uma com suas características, aliado a isso temos o apoio da tecnologia, que está cada vez mais atuante a fim de aprimorar a qualidade dos materiais a serem colocados no mercado para comercialização. Sabendo-se dessas informações apresentadas, você é o engenheiro responsável por analisar a execução estrutural de uma residência, portanto, deve verificar se o projeto executado está atendendo aos critérios normativos. Assim, você deve indicar ao seu cliente a importância de a madeira utilizada ser certificada ou legalizada. Questiona-se: a) De qual modo você definiria uma madeira legalizada? E quais os problemas oriundos do uso de uma madeira legalizada (caso existam problemas)? Discorra sobre esses questionamentos. b) Tomando-se o questionamento anterior: você recomendaria o uso de madeira legalizada ou certificada, por quê? Infográfico A madeira consiste num dos materiais de construção mais antigos da história humana, com especulações de seu uso há mais de 10 mil anos. Nota-se com isso que a madeira pode ser empregada em diversos tipos de construções, desde grandes edifícios comerciais a habitações residenciais de pequeno porte, além dos seus usos mais popularizados no cenário brasileiro, como partes secundárias da estrutura (caibros e terças) de uma cobertura, ou com fins decorativos. Neste Infográfico, você vai ver uma exemplificação dos tipos de madeiras empregadas na construção e suas principais características. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/84ad1ce9-7e4f-4c85-9d10-41c3dfeccde1/2644e90e-5699-4fd5-80ec-5f7ad0fc82fd.jpg Conteúdo do livro O conhecimento sobre o uso da madeira na engenharia é importante para desmistificar muitas crenças desfavoráveis ao uso da madeira nas edificações. No entanto, apesar disso, tem-se percebido que a madeira vem se tornando tendência novamente no Brasil. A utilização da madeira na construção civil ainda é muito presente; especialmente em regiões que enfrentam estações com temperaturas muito baixas, como é o caso, por exemplo, da região Sul do Brasil. Neste capítulo, Madeira, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai saber escolher de forma adequada o tipo de madeira que pode ser empregado como elemento estrutural. Além disso, vai aprender a sua composição interna, as propriedades mais importantes e algumas práticas metodológicas de conservações. Boa leitura. MADEIRAS Edir dos Santos Alves Gustavo Henrique Alves Gomes de Melo Madeiras Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Explicar o que é madeira estrutural. � Reconhecer os tipos de madeiras utilizados em estruturas. � Identificar onde esses produtos são aplicados. Introdução Neste texto, você vai estudar a madeira como material estrutural. Quando se buscam alternativas sustentáveis, a madeira como mate- rial de construçãomostra-se muito viável, sendo um recurso natu- ral renovável e de baixo consumo energético para sua produção. Ao verificar o desempenho da madeira como material estrutural, você irá perceber as suas vantagens, podendo ser comparável a materiais como o aço. Estruturas em madeira Em construções com madeiras é importante saber se esse material tem suas propriedades quase estáveis, independentemente da direção do teste. Nesse sentido, entre os diversos tipos e formas de madeiras, as de reconstituição são mais atrativas sob o ponto de vista técnico em relação aos demais tipos, com destaque para madeiras em toras, serradas, laminada, compensada ou ainda colada. Para a escolha adequada do tipo de madeira a ser utilizada como material estrutural, é importante que você tenha o conhecimento necessário sobre a sua composição interna, em especial as propriedades mais importantes e al- gumas metodologias de conservação. O tronco das árvores, a parte que dá estrutura de sustentação para a ár- vore, é a peça mais interessante para o processo industrial, no qual as ma- deiras são beneficiadas para terem utilidades. Desde o processo de nascimento da árvore o tronco vai se desenvolvendo tanto na direção vertical (longitudinal) como horizontal (radial e tangencial). A estrutura interna é em forma de tubos e fibras, que estão arranjados nessas duas direções cuja união é feita por meio da matriz chamada lignina. Os veios ou tubos verticais transportam material da raiz para as folhas (seiva bruta pelas vias longitudinais) e as fibras das folhas para o centro do tronco (seiva elaborada pelas vias radiais e longitudinais). Os entrelaçamentos deles formam o tecido das árvores. O crescimento é mais intenso no verão e de menor intensidade no inverno. As árvores adquirem colorações diferentes e, quando observadas na direção transversal do tronco, formam os anéis de crescimento que servem como in- dicador de sua idade, especialmente nos climas tropicais. As árvores transportam uma grande quantidade de água para atmosfera no verão e quando abatidas contém uma grande quantidade de água, a qual vai perdendo de forma natural com ar atmosférico. É considerada como seca ao atingir 18% de umidade o pode levar em média um ano para esse equilíbrio. O processo é, na maioria das vezes, forçado a atingir esse ponto de equilíbrio e o descontrole desse procedimento induz defeitos na madeira. O teor da umidade de referência da madeira é de 12% e é usado para de- finir as propriedades de resistência e rigidez. Para efeitos práticos considera- -se que a umidade da madeira é uma função da umidade relativa do ambiente. Na Tabela 1, você encontrará a classificação da umidade. Classes de umidade Umidade relativa do ambiente U amb Umidade de equilíbrio da madeira U equil 1 ≤ 65% 12% 2 65% < U amb ≤ 75% 15% 3 75% < U amb ≤ 85% 18% 4 U amb > 85% Durante longos períodos ≥ 25% Tabela 1. Classes de umidade para madeira. Fonte: Isaia (2011). Quanto à densidade você pode quantificá-la pela relação entre a massa específica e o volume correspondente sob o mesmo valor de umidade, essa densidade é definida como densidade aparente, e usada para finalidade de cálculos estruturais, cuja umidade de referência é de 12%. A densidade básica também é conhecida e obtida pela relação entre a massa seca da madeira e o volume saturado, sendo as variáveis mais fáceis de obter. Madeiras 87 Quanto à rigidez, que é um importante parâmetro para definir a resis- tência mecânica da madeira, ela deve ser avaliada nas três direções, ou seja, na direção longitudinal, radial e tangencial e de forma detalhada, represen- tada na forma matemática por meio de uma matriz. Em termos práticos para o projeto de estruturas em madeira emprega-se apenas os valores da rigidez em relação às direções paralela e normal aos feixes das fibras. A união mecânica de madeira é realizada pelos pinos (pregos), mas podem ocorrer rupturas, caso não sejam atendidos os critérios de afasta- mento e espaçamentos mínimos recomendados. Como orientação, deve-se considerar a espessura da madeira e o diâmetro do prego e atender a um valor de uma constante, que considera tanto a resistência do prego como a da madeira. Um grande salto tecnológico no uso da madeira como material estrutural vem sendo observado mundialmente e com grandes taxas de crescimento. Os produtos industrializados e a grande tecnologia agregada são o MDF (medium density fibreboard – chapas de media densidade de fibras) e o OSB (oriented strand board – chapas de partículas orientadas). Esses são produtos derivados da madeira em forma de chapas e seu processo de fabricação é do tipo con- tínuo, contando com elevado grau de automação. MDF é chapa mais versátil e sua densidade varia de 600 a 800 kg/m3 a fabricação se dá pela utilização de adesivos e aditivos impregnados nas fibras, que passam por uma prensa contínua que tem também a temperatura contro- lada para formar o produto final (Figura 1). Em geral são comercializadas para aplicações em edificações nas dimensões 183 × 275 cm com espessura variando entre 6 e 35 mm. Figura 1. Prensa contínua de MDF. Fonte: Dieffenbacher (c2016). Materiais de construção: concreto e argamassa88 Tipos de madeiras As madeiras como material estrutural são classificadas em quatro tipos: � Madeira serrada. � Madeira laminada colada. � Madeira compensada. � Madeira recomposta. As madeiras também podem ser classificadas segundo a sua densidade em madeira dura, medianamente dura e leve. A madeira dura é a mais indicada para finalidades estruturais. Por ter alta durabilidade, não é exigente quanto ao tratamento. Tanto as madeiras mediamente duras quanto as madeiras leves precisam de tratamento, pois são vulneráveis aos agentes destruidores. Para fazer uma classificação a partir da faixa de densidade, as madeiras são medidas para uma umidade natural de 15%. A Tabela 2 apresenta as classes de madeira segundo a densidade. Classe de madeira Faixa de densidade Dura 0,80 a 1,12 g/cm3 Medianamente dura 0,72 a 0,80 g/cm3 Leve 0,40 a 0,72 g/cm3 Tabela 2. Classes de madeira segundo a densidade. Fonte: Isaia (2011). A madeira serrada se obtém imediatamente após o chamado desdobro da tora, sendo o valor do comprimento definido pelo comprimento da tora. As toras são transportadas para as serrarias e são comercializadas em volumes, cuja unidade é o metro cúbico e depois de serradas o preço é transformado em valor linear para cada peça. O desdobramento do tronco é feito em pranchas, buscando o máximo aproveitamento do volume comprado, sendo o processo mais empregado o tangencial aos anéis de crescimento, radial e o misto. O desdobramento tan- gencial é mais fácil de trabalhar e por isso é o mais empregado nas serrarias. Madeiras 89 A nomenclatura mais empregada para identificar as peças em madeira estão na Tabela 3. Nomenclatura da peça Espessura [cm] Largura [cm] Pranchão Superior a 7 Superior a 20 Prancha 4 a 7 Superior a 20 Viga Superior a 4 11 a 20 Vigota 4 a 8 8 a 11 Caibro 4 a 8 5 a 8 Tábua 2 a 4 2 a 10 Ripa Superior a 2 Inferior a 10 Tabela 3. Nomenclatura das peças em madeira. Fonte: Alves (2006). Na madeira laminada colada, conforme própria nomenclatura indica, são feitas colagens a partir das madeiras serradas, porém não mais do que 20 mm de espessura e comprimento máximo de 40 m pela emenda de peças em madeira serrada de 5 m. As exigências de qualidade das peças de madeira ser- rada, visando um bom desempenho do adesivo traz como resultado indireto uma boa vida útil final. As propriedades da madeira serrada usadas para compor o “sanduíche” de madeira laminada colada, que, em geral, é preferencialmente de densidade média, são usadas também para caracterizar a composição final do laminado colado. Por meio do torneamento do tronco são retiradas as lâminas de madeira que servem para compor o produtofinal, que representa a madeira compen- sada, e, entre as lâminas, há o preenchimento com fibras com sobreposição até que se obtenha uma camada de cinco lâminas, cuja espessura pode chegar a 20 mm. Esse material final é obtido com o uso de adesivos e apresentam pouca tolerância à ação da umidade e temperatura elevadas, sendo a umidade fora do permissível responsável pela delaminação das peças. A madeira recomposta é o nome atribuído para classificar madeiras que são fabricadas pelo uso de cavacos ou fibras de madeira, sendo frequente- mente moldadas em chapas, mas podem ser encontradas também em barras. Materiais de construção: concreto e argamassa90 Popularmente são conhecidas como madeiras aglomeradas, mas atualmente a denominação de MDF já está mais conhecida. Outra madeira recomposta que passa ser percebida com mais frequência em obras de construção civil é a OSB, que em uma boa parcela está ganhando o espaço das madeiras com- pensadas em aplicações que exigem melhor desempenho estrutural e maior durabilidade para aplicações em ambientes externos. Principais aplicações das madeiras Entre as várias justificativas para o emprego da madeira na construção civil cabe destacar as vantagens pela facilidade de ser industrializável, ter baixa densidade e adequada resistência mecânica. Ao mesmo tempo, os inconvenientes de seu emprego são seu potencial como combustível sólido, não ser homogênea e ser facilmente atacada por fungos e bactérias. Outra questão a ser considera é de que a madeira é tratada como um ma- terial nobre, sua aplicação está mais restrita à materiais de acabamento, o que não vem impulsionando o desenvolvimento de novas concepções estruturais. Além disso, você deve considerar a falta de aperfeiçoamento de técnicas para fazer emprego da madeira de forma conveniente, o que acaba voltando a atenção para soluções com aço e do concreto armado, as quais poderia ser substituída por estruturas de madeira. A forma de exploração da madeira para o seu beneficiamento industrial nem sempre segue os critérios ambientais recomendados, especialmente a sua derrubada, que deve ser realizada no período de repouso vegetativo da árvore, ou seja, quando a circulação da seiva é menos intensa e contenha o mínimo de matérias nutritivas para atrair os insetos e as bactérias. Para evitar o ataque de fungos, bactérias e insetos se faz necessário tratar a madeira com produtos que promovam a sua conservação até o momento de iniciar o seu processamento. Quando possível, mergulhar em água é a opção mais prática. Uma das soluções de construção em madeira é o exemplo de Genebra, na Suíça, representada na Figura 2. A madeira, de florestas renováveis locais, tem baixo impacto ambiental. Deve-se ter cuidado com o detalhamento, para que ela não apodreça. Neste caso, um amplo beiral fornece proteção contra a chuva. A passarela elevada, em madeira, vista no primeiro plano, tem frestas entre as tábuas para assegurar boa drenagem e ventilação. Madeiras 91 Figura 2. Colunata e revestimento externo em madeira em uma casa de uso misto. Fonte: Roaf, Fuentes e Thomas-Rees (2014, p. 38). Madeiras ecológicas Existem muitas denominações para as madeiras ecológicas, como madeira plástica e ecowood, sendo tecnicamente conhecida como WPC (Wood Plastic Composite). Para qualquer uma delas ter essa caracterização exige que em sua constituição contenha resíduos plásticos oriundos de pós-consumo e ou aparas industriais agregadas a um tipo de carga que pode ser de origem ve- getal e mineral. O processo se diferencia pela utilização de todos os tipos de plásticos e cargas de forma administrada, com um resultado de produto ecologicamente correto, sustentável e 100% reciclável, segundo o fabricante gaúcho desse tipo de madeira (ecowood). Entre os destaques para as vantagens desse tipo de “madeira” podemos destacar a oferta de maior durabilidade; resistência à corrosão, fungos ou bo- lores; manutenção mínima e baixo nível de absorção de água, sendo ideal para várias aplicações em ambientes externos. Materiais de construção: concreto e argamassa92 Um dos exemplos de produtos mais populares obtidos dessa madeira industrial “sus- tentável” está representado na Figura 3. Figura 3. Banco para jardim. Fonte: Allpex (2016). Exemplo 1. A umidade da madeira: a) Aumenta a resistência quando eliminada. b) Quando eliminada não causa danos. c) Geralmente demora um ano para atingir o patamar de saturação após seu corte. d) Só pode ser eliminada natural- mente. e) Não influencia na retração. 2. A densidade da madeira: a) É o volume sobre a massa de material. b) Quando aparente é medida com a peça seca em estufa. c) Quando básica é medida com a umidade de 12%. d) Não influencia na resistência mecânica. e) Varia para cada tipo e espécie de madeira 3. Qual das afirmações abaixo está certa? a) A rigidez longitudinal da madeira é muito menor que a tangencial. b) A rigidez radial e a tangencial são iguais. Madeiras 93 DIEFFENBACHER. CPS+ Das aus zwei Welten. Eppingen: [s. n], [c2016]. Disponível em: <http://www.dieffenbacher.de/de/unternehmen/pr/themen/cps.html>. Acesso em: 14 jul. 2016. Leituras recomendadas ALLPEX. Banco de madeira plástica. São Paulo: Allpex, [2016]. Disponível em: <http:// www.madeiraplastica.allpex.com.br/banco-madeira-plastica>. Acesso em: 13 jul. 2016. ALVES, J. D. Materiais de construção. 8. ed. Goiânia: UFG, 2006. ISAIA, G. C. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de material. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2011. ROAF, S.; FUENTES, M.; THOMAS-REES, S. Ecohouse: A casa ambientalmente sustentável. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2014. Referência c) A madeira é um material isotró- pico. d) Pode ser separada em classes de resistência. e) Tem o módulo de elasticidade igual nas direções paralelas e tangenciais as fibras. 4. A madeira como material de cons- trução NÃO é encontrada: a) Serrada. b) Toras. c) Viva. d) Laminada e colada. e) Madeira compensada. 5. Qual dos tipos abaixo NÃO é um tipo de madeira reconstituída? a) Aglomerada. b) Compensado. c) OSB. d) MDF. e) HDF Materiais de construção: concreto e argamassa94 Dica do professor Os conhecimentos sobre o uso da madeira, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil. Isto é, as vantagens proporcionadas pela madeira são várias; os resíduos gerados, por exemplo, são menores quando comparados aos outros utilizados para construções, limitando o desperdício. É fundamental conhecer as propriedades da madeira, pois esta se tornou um elemento cada vez mais presente nas edificações. A madeira tem muita resistência mecânica e de compressão comparado ao concreto e dez vezes mais resistência à flexão, sendo bastante estável. Nesta Dica do Professor, você vai aprender as propriedades da madeira e as suas aplicações. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/d0b63a9cf09e31ad69e64099c451ad32 Exercícios 1) No tocante às características da madeira, entende-se que esse material é um dos mais importantes empregados na construção civil. Portanto, o conhecimento de suas propriedades físicas é de fundamental importância para as edificações, sendo necessária a análise do seu teor de umidade, por exemplo. Nesse sentido, e ainda sobre a madeira e suas características, assinale a alternativa correta. A) A madeira está sujeita à deterioração por diversas origens, entre as quais se destacam ataques biológicos e a ação do fogo. B) A madeira é um material anisotrópico, isso garante que as propriedades físicas serão as mesmas para esse material, independentemente de qual seja a direção. C) A umidade da madeira tem pouca ou nenhuma importância sobre as suas propriedades. D) As madeiras não sofrem retraçãoou inchamento com a variação da umidade do ambiente. E) O coeficiente de dilatação linear das madeiras é o mesmo nas direções longitudinal, tangencial e radial. 2) A densidade da madeira é uma de suas propriedades mais importantes em qualquer processo industrial que envolva seu processamento. Sobre essa propriedade, é correto afirmar que: A) madeiras de alta densidade têm proporcionalmente paredes celulares mais espessas e maior volume de lume, consequentemente, menores valores de inchamento e de contração. B) a contração volumétrica é resultante das contrações axial, tangencial, radial e de colapso da parede. C) a quantidade e a disposição de elementos anatômicos, como raios, microfibrilas e elementos de vasos, não influenciam diretamente as variações da densidade dentro de uma mesma árvore. D) as madeiras mais pesadas contêm mais espaços vazios que as madeiras mais leves. E) a contração volumétrica da madeira, quando ocorre perda de água das paredes celulares abaixo do ponto de saturação das fibras, é proporcional à perda de umidade, que, por sua vez, está ligada à quantidade de água adsorvida nas paredes celulares. 3) As madeiras utilizadas como material de construção agregam diversas características que raramente são encontradas em outro material existente. De acordo com as características da madeira como material de construção, assinale a alternativa correta. A) Resistência mecânica aos esforços de compressão e nenhuma resistência aos esforços de tração na flexão. B) É excelente condutora elétrica quando bem seca. C) Resistência elevada aos esforços de tração na flexão e baixa resistência mecânica. D) Resistência mecânica elevada superior ao concreto, com a vantagem do peso próprio reduzido. E) Baixa qualidade de absorção acústica. 4) A madeira é um material amplamente utilizado na construção civil tanto como componente construtivo quanto elemento estrutural. Além disso, sabe-se que as propriedades mecânicas das madeiras são intrinsecamente relacionadas à anisotropia do material, à heterogeneidade e à capacidade de absorção de água. Assinale a alternativa que apresenta na literatura quais são considerados os principais defeitos das madeiras. A) Defeitos de crescimento: devido a alterações no crescimento e à estrutura fibrosa do material. B) Defeitos de secagem: consequências de secagens mal conduzidas. C) Defeitos de coloração: contam com variações cromáticas, não homogêneas e de baixo apelo estético. D) Defeitos de produção: decorrentes do desdobro e aparelhamento das peças. E) Defeitos de alteração: provocado por agentes de deterioração, como fungos, insetos, etc. 5) A madeira tem muita utilização na construção civil, podendo ser empregada de forma temporária, na instalação do canteiro de obras, nos escoramentos, nas fôrmas, entre outros. Também de forma definitiva, quando usada em esquadrias, nas estruturas de cobertura, podendo também ter função estrutural na construção. Nesse sentido, observam-se as diversas funcionalidades da madeira, que variam de acordo com as suas propriedades. Quanto às propriedades da madeira, é correto afirmar que: A) a fluência na madeira independe do tempo em que o carregamento atua. B) o módulo de elasticidade das madeiras varia em função da espécie, da direção considerada e da umidade da madeira. C) a resistência das madeiras é a mesma, independentemente da direção na qual a peça será mobilizada. D) a densidade não é uma propriedade importante, pois não influi na resistência da peça de madeira. E) a resistência à flexão da madeira é uma das propriedades físicas que permite a definição do uso desse material na construção civil e na indústria moveleira. Na prática A utilização de madeira como forma para concretagem é utilizada até os dias atuais na construção civil. Se você ainda não conhece, forma é o material em que a estrutura é montada mediante um escoramento e que, literalmente, dá a forma à estrutura. Neste Na Prática, você vai aprender qual das madeiras apresentadas é mais apropriada para ser empregada como formas de estruturas. Assim, adota-se a melhor escolha para o problema exposto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/f59629c6-d736-49f2-915e-14ec3e9ff975/5849bf5a-5468-40be-86a5-346c6342baef.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Estudo para a ampliação do uso da madeira para a construção de habitações no Brasil Esta dissertação tem como objetivo identificar fatores que interfiram no desenho de estratégias para a promoção do uso da madeira na construção brasileira de habitações. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Uso da madeira na construção civil O presente artigo tem por objetivo demostrar a eficiência da utilização da madeira na construção civil. Para isso, procurou-se apresentar os diversos benefícios que esse material natural pode proporcionar para a elaboração de projetos diferenciados e com a confiabilidade exigida nas construções. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Planejamento, equipamentos e métodos para a construção civil Este livro foi desenvolvido para estudantes de engenharia civil e arquitetura, tecnólogos e profissionais da construção em geral. Trata-se de um manual explicativo, didático e prático sobre o planejamento, os equipamentos e os métodos da construção civil. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/5076;jsessionid=A466F894C0A6F84BFC35DCF72F5BDF1C https://revistas.unisuam.edu.br/index.php/projectus/article/view/278 Materiais betuminosos Apresentação Os materiais betuminosos são de larga utilização na construção civil, exercendo, principalmente, as funções de impermeabilização de edificações e pavimentação de estradas. Eles apresentam propriedades ligantes e abrangem misturas de compostos orgânicos, praticamente não voláteis. São, ainda, viscosos e impermeáveis — motivo do seu uso na realização de impermeabilizações. O conhecimento a respeito das propriedades desses materiais é fundamental para a otimização da escolha dos mais indicados para a realização de determinada demanda, seja em impermeabilizações, seja em pavimentações. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai saber o que são os materiais betuminosos, como se dá sua formação e quais são os tipos mais utilizados na pavimentação brasileira. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são materiais betuminosos.• Reconhecer os materiais betuminosos.• Identificar os tipos de materiais betuminosos mais utilizados.• Infográfico Entre os diversos materiais betuminosos, as emulsões asfálticas são materiais produzidos a partir da adição de um emulsificante (sabão, por exemplo) ao material betuminoso. As emulsões asfálticas apresentam-se líquidas em temperatura ambiente, solidificando-se com a perda de água. Neste Infográfico, você vai ver fatores relacionados ao conceito, à finalidade e às classificações dos emulsificantes asfálticos, essenciais para o trabalho com esses materiais. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/38cfef5e-3df1-41ca-84aa-c5b0f88de14d/30f465cb-66a4-4e77-89bc-45e74f885ac5.png Conteúdo do livro Materiais betuminosos são ligantes plásticos muito utilizados no Brasil na pavimentação asfáltica. Originados da destilação do petróleo, eles têm diversos usos, além do asfalto utilizado em pavimentos, a exemplo dos materiais empregados na impermeabilização em obras de construção civil, criando uma película entre a estrutura e o contato direto com o solo. No capítulo Materiais betuminosos, base teóricadesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender sobre esses tipos de materiais e suas origens, além de conhecer os principais tipos e os ensaios que podem ser realizados para caracterizá-los. Boa leitura. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 A148m Abitante, André Luís. Materiais de construção [recurso eletrônico] / André Luís Abitante, Ederval de Souza Lisboa. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-009-2 1. Materiais de construção. I. Lisboa, Ederval de Souza. CDU 691 Livro_Materiais_construcao.indb IILivro_Materiais_construcao.indb II 12/01/2017 15:07:4812/01/2017 15:07:48 Materiais betuminosos Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são materiais betuminosos. Reconhecer os materiais betuminosos. Identifi car os tipos de materiais betuminosos mais utilizados. Introdução Neste texto, você vai estudar os materiais betuminosos, que são os produtos oriundos do refino do petróleo. Esses materiais são utilizados há milhares de anos pelo homem. Inicialmente os materiais betuminosos eram empre- gados na preservação, impermeabilização e cimentação; atualmente, são muito utilizados para pavimentação e impermeabilizações prediais. Você vai ver, neste texto, que além do cimento asfáltico de petróleo, o principal destilado do petróleo, outros produtos também podem ser aplicados. Materiais betuminosos (e aglomerantes) O petróleo é um material relativamente abundante na crosta terrestre. Desse material originam-se inúmeras substâncias, e é muito empregado na construção civil, principalmente como plásticos, asfaltos e alcatrões. A principal teoria sobre sua origem é a orgânica, que explica a formação dos petróleos como sendo a decomposição de organismos vegetais e animais ao abrigo do ar, mas sob grande calor e pressão. Os sedimentos argilosos teriam sido depositados no fundo do mar há milênios, misturando-se a mi- crorganismos já existentes. Esse conjunto teria se petrificado e o acumulo de camadas sucessivas resultou em pressões e temperaturas tremendas que teriam desdobrado a matéria orgânica nos microrganismos, transformando-a Materiais_construcao_U4_C01.indd 105Materiais_construcao_U4_C01.indd 105 12/01/2017 14:59:5312/01/2017 14:59:53 em petróleo. Conforme as condições peculiares, esse petróleo teria escorrido para bolsas subterrâneas, ou teria embebido rochas porosas, formando depósitos de petróleo, asfalto, xisto betuminoso, etc. Depois de extraído, o petróleo passa pela quebra catalítica ou “craque- amento”– trabalho baseado nos princípios de destilação, em que o óleo cru passa por fornalhas, se sublima e é levado às torres, fracionando o petróleo segundo o ponto de ebulição de seus componentes. A partir disso, tem-se esta sequência: óleo lubrificante, óleo diesel, querosene, solventes e gasolina comum, gasolina especial, GLP (gás liquefeito de petróleo), eteno (nafta), gases residuais (veja o esquema na Figura 1). Dos resíduos das torres, elementos mais pesados e que consequentemente ficam na parte de baixo, é possível separar asfalto, graxas, negro de fumo e outros. Neste capítulo, e tratando-se especialmente de pavimentação brasileira, vamos nos concentrar nos estudos sobre os ligantes plásticos, basicamente os materiais betuminosos. Utilizados misturados entre si ou com fileres, como calcário, amianto, granito, carvão, cinzas, etc., dando origem a pastas de mastiques, com maior ou menor plasticidade, poder ligante ou resistência. Existem ainda feltros asfálticos e os cartões ou placas asfálticas pren- sadas. O feltro asfáltico recoberto com pedrisco ou pó de pedra é prensado em fôrmas onduladas para ter maior resistência mecânica, gerando telhas de ótimas características. Figura 1. Coluna de destilação do petróleo. Fonte: How stuff Works (2000). Materiais de construção106 Materiais_construcao_U4_C01.indd 106Materiais_construcao_U4_C01.indd 106 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 Betume O betume puro é uma mistura orgânica complexa de hidrocarbonetos pesados, frequentemente acompanhada de seus derivados não metálicos, de origem natural ou pirogênica, caracterizando-se por uma força adesiva e por ser inteiramente solúvel no sulfeto de carbono. Veja as principais características: a) É um aglomerante, como a cal ou o cimento, mas não precisa de água para fazer pega. b) É hidrófugo, repele a água. c) Sensível à temperatura, funde facilmente e facilmente solidifica. d) Para efeitos práticos, é quimicamente inerte. e) Tem custo de obtenção relativamente baixo. Como desvantagem, esse material apresenta o fato de, se utilizado puro, envelhece facilmente, tornando-se quebradiço, e tem baixo ponto de fusão. O envelhecimento ocorre por causas físicas (evaporação dos constituintes voláteis) e químicas (oxidação ao ar dos constituintes, formando compostos solúveis em água). Eles podem ser misturados para formar outros materiais betuminosos, como o asfalto e o alcatrão. Conceito: Elemento aglutinante ativo que constitui o asfalto, formado por uma mistura de hidrocarbonetos pesados, obtido em estado natural ou por diferentes processos físico-químicos, derivados de consistência variável, com poder aglutinante e impermeabilizante, sendo solúvel em dissulfeto de carbono (CS2). Asfaltos O asfalto (palavra de origem grega, que signifi ca fi rme, estável) é o material constituído predominantemente por betumes e que se apresenta à temperatura ordinária, seja no estado sólido ou quase sólido. O asfalto tem cor preta ou parda-escura, cheiro de óleo queimado e grande viscosidade, podendo ser de quatro tipos: a) Asfaltos naturais: o betume é encontrado na natureza em jazidas constituídas de betume puro, acompanhado de seus derivados e mis- turados com materiais insolúveis no sulfeto de carbono (água, argila, impurezas orgânicas, etc.), e contendo poucas resinas voláteis. Quando 107Materiais betuminosos Materiais_construcao_U4_C01.indd 107Materiais_construcao_U4_C01.indd 107 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 o petróleo é expelido do interior da terra, por evaporação natural de depósitos por qualquer razão, e impreguina poros de rochas brandas da superfície, forma os depósitos naturais de asfalto ou rochas betumino- sas (rochas asfálticas, gilsonita, etc.). Geralmente tem na composição também oxigênio, enxofre e azoto. O betume é encontrado na natureza em duas formas: rochas asfálticas, de maior dureza, e asfaltos naturais, mais finos. Os asfaltos naturais são classificados pela ABNT NBR 7208:1990 (TB 27) em nove tipos: CAN 30-40, CAN 40-50, CAN 70- 85, CAN-100-120, CAN 120-150 E CAN 150-200. CAN significa cimento asfáltico natural e os números correspondem ao índice de penetração em ensaio normalizado. b) Asfaltos de destilação ou de petróleo: é mais abundante e barato do que os naturais, obtido nas torres de destilação (ou craqueamento) e nas torres de fracionamento com arraste de vapor; as frações leves são separadas (gasolina, querosene e diesel) do asfalto por vaporização, fracionamento e condensação e, na fase final do processo, por desti- lação à vácuo (temperaturas baixas) para evitar o craqueamento do asfalto e a perda das propriedades aglutinantes (Figura 1). Tem teor mais elevado de betume e são mais volúveis porque o resíduo mineral é menor. São identificados pela ABNT NBR 7208:1990 (TB 27) em dez tipos, sendo nove com os mesmos índices de penetração do CAN e mais o CAP 200-300. CAP significa cimento asfáltico de petróleo. c) Asfaltos oxidados: quando os asfaltos destilados recebem um jato de ar (são submetidos à ação de uma corrente de ar), ainda na torre, aquecidos Materiais de construção108 Materiais_construcao_U4_C01.indd 108Materiais_construcao_U4_C01.indd 108 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55à temperaturas de 200ºC, resulta o asfalto oxidado ou soprado. Em relação ao CAP comum, o asfalto oxidado é mais sólido e duro, mais resistente às intempéries, porém menos adesivo, tendo poder agluti- nante menor. Basicamente, o objetivo do processo é modificar três das suas características originais, tornando-os bons impermeabilizantes, películas, etc.: ■ Aumento do peso específico e consistência. ■ Diminuição da ductibilidade. ■ Diminuição da susceptibilidade às variações de temperatura. d) Asfaltos diluídos: Os asfaltos comuns precisam ser aquecidos para serem aplicados, e devem estar sólidos ou quase sólidos à temperatura ambiente. A fim de facilitar a aplicação, procuram-se processos de tratamentos que permitissem a aplicação à frio, resultando dois tipos de material: os asfaltos diluídos e os hidroasfaltos. Figura 2. Asfalto como ligante (aglomerante). Fonte: Thawornnurak / Shutterstock.com Os asfaltos diluídos (AD) são obtidos por adição de um solvente (destilado leve de petróleo). Resulta um material de menos viscosidade, que pode ser aplicado ou misturado a temperaturas mais baixas, o que facilita a colocação, mas diminuído de poder aglutinante. Utilizados em serviços de imprima- 109Materiais betuminosos Materiais_construcao_U4_C01.indd 109Materiais_construcao_U4_C01.indd 109 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 ção, pinturas de ligação, tratamentos superficiais, na preparação de PMF (pré-misturados a frio), e na preparação de areia-asfalto a frio. Os AD são ensaiados conforme Especificações Brasileiras IBP/ABNT-P-EB-651 e IBP/ ABNT-P-EB-652, sendo classificados de acordo com o tempo de cura, ou seja, o tempo necessário para evaporação do diluente, logo varia devido à natureza de diluente: Cura rápida Nafta Cura média Querosene Cura lenta Diesel Os hidrasfaltos ou emulsões asfálticas são produzidos a partir da adição de um emulsificante, geralmente um sabão. Resulta numa dispersão geralmente com 50 a 70% de cimento asfáltico, 1% de emulsificante e o restante de água. É liquido à temperatura ambiente e se solidifica com a perda de água. Todos estes asfaltos aplicam-se a duas finalidades básicas: Para pavimentação: CAP, asfalto diluído e emulsões asfálticas – exer- cem função aglutinadora (misturas resistentes) e impermeabilizadora (tanto para água da chuva quanto para água capilar/subterrânea). Para indústria: Asfaltos oxidados e modificados, estes últimos ob- tidos através das misturas entre polímeros e asfaltos, o que dá maior elasticidade e durabilidade, diminuindo as deformações permanentes. CAP (cimento asfáltico de petróleo) Os CAPs são sistemas coloidais, constituídos por partículas denominadas de asfaltenos, protegidos por enzimas que impedem a fl oculação quando dispersos em óleos maltenos. Quando os asfaltenos estão bem dispersos nos óleos maltenos, que ocorre quando submetidos a altas temperaturas, temos o sistema sol (líquido newtoniano); quando estes formam cadeias, em baixas temperaturas, teremos o sistema gel (bem consistente e elástico). Na preparação do asfalto utilizamos temperaturas intermediárias para obter um sol-gel, um componente viscoso com propriedades elásticas. Ideais para trabalhos de pavimentação, os CAPs possuem propriedades aglutinantes e impermeabilizantes, são termoplásticos, reológicos e tixotró- picos, resultando num material com características físicas de flexibilidade, Materiais de construção110 Materiais_construcao_U4_C01.indd 110Materiais_construcao_U4_C01.indd 110 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 durabilidade e alta resistência à maioria dos ácidos, sais e álcalis. Classificam- -se pela sua consistência (mais mole ou mais duro), são termosensíveis e viscoeláticos, projetados e construídos para uma determinada temperatura, durabilidade, aplicação de carga e velocidade de deformação. A classificação dos CAPs se dá pela sua consistência, que por sua vez é definida por: Penetração – ensaio feito com penetrômetro, onde uma agulha padrão com 100 gf é deixada penetrar numa amostra de CAP a 25oC por 05 segundos (em décimos de milímetro – MB 107); Viscosidade absoluta – ensaio feito com viscosímetro capilar de Cannon- -Mening, onde o CAP a 60oC sobe num tubo capilar calibrado, sob uma sucção de 60 cm HG (relativa - em poise). Penetração Viscosidade CAP 30 / 45 CAP 50 / 60 CAP 40 CAP 85 / 100 CAP 20 CAP 150 / 200 CAP 07 Quadro 1. Os CAPs não podem ser aplicados nem misturados a temperaturas menores que 100oC, devido à sua alta viscosidade (duros). É um material reológico, ou seja, cujo fluxo e a deformação da matéria se comportam de maneira adequada quando submetido às condições máximas de projeto, tráfego e intempéries: tensões, deformações, tempos de carga e temperatura. Durante o processo de aquecimento e mistura em usina, quando a película de CAP envolve o agregado muito aquecido, o CAP perde óleos voláteis (des- prendimento p/atmosfera) e nestes vazios incorpora oxigênio, aumentando sua consistência original; esta perda de voláteis e incorporação de O2, de forma mais lenta após a cura, se dará em toda a vida útil do pavimento. Chama-se este processo de endurecimento do CAP, no qual ocorre aumento da viscosidade e diminuição na penetração, tornando o pavimento frágil e quebradiço – o que chamamos de perda do poder ligante. 111Materiais betuminosos Materiais_construcao_U4_C01.indd 111Materiais_construcao_U4_C01.indd 111 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 São aplicados nas seguintes misturas com agregados (pedras e areia): Misturas a quente, tais como o CBUQ (concreto betuminoso usinado a quente), PMQ (pré-misturado a quente) e areia betume, usa-se o produto com viscosidade CAP 20 ou 40 e/ou penetração CAP 30/45, 50/60, ou 85/100, com teor de asfalto obtido em projeto específico. Tratamentos superficiais por penetração invertida, usa-se o CAP 07 ou CAP 150/200 com teor de asfalto obtido em projeto. Macadame betuminoso por penetração direta, recomenda-se o CAP 07 ou CAP 150/200 com teor de asfalto obtido em projeto específico. O produto obtido no fundo da torre de vácuo é denominado de resíduo asfáltico, que pelas especificações brasileiras (extratos aromáticos) passa a ter o nome de cimento asfáltico de petróleo (CAP). Este pode ser processado em diversas consistências, medidas pelos ensaios de viscosidade dinâmica ou de penetração. Alcatrões São também minerais constituídos predominantemente por betumes, mas que se apresentam, na temperatura ordinária (ambiente), como líquidos oleosos de grande viscosidade. Tem cheiro de creolina e é mais penetrante que o do asfalto. Os alcatrões são originados da destilação dos carvões (de lenha, madeira, turfa, lignito, graxas, etc.) durante a fabricação de gás ou coque. A principal diferença em relação aos asfaltos é a sensibilidade à temperatura, tendo faixa de utilização menor, e quando aquecidos são mais moles, e quando resfriados mais duros. Também tem menor resistência às intempéries, mas tem maior poder aglomerante. Piches: Depois de destilado o alcatrão bruto, resulta o piche, obtido também a partir de asfaltos impróprios para o refino. São misturas Materiais de construção112 Materiais_construcao_U4_C01.indd 112Materiais_construcao_U4_C01.indd 112 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 de apenas 11 a 17% de betume, com muita argila, pedrisco, etc. Tem qualidades inferiores aos alcatrões. É sólido à temperatura ordinária, e quando funde o faz desuniformemente, deixando muitos nódulos ou grãos no seu seio. Os piches podem ser refinados, perdendo quase todo o betume, resultando o breu. É sólido a temperaturas ordinárias, porém de maior dureza. Ensaios com CAP 1. Penetração normal (MB 107) – ensaio feito com penetrômetro, medido em décimos de milímetro, em que uma agulha padrão (100g, 5s, 25°C, 0.1mm) é deixada penetrar numa amostra de CAP a 25°C durante 5 segundos. 2. Ponto de fulgor (MB 50) – é a menortemperatura (em °C) em que ocorre um lampejo, provocada pela inflamação dos vapores da amostra, com a passagem de uma chama piloto. 3. Ponto de combustão – é a temperatura pela qual a amostra, depois da passagem da chama piloto, continua queimando por 5 ou mais segundos (não deve espumar a 175°C). 4. Ductibilidade a 25°C (PMB 167) – é a distância em centímetro em que um corpo de prova betuminoso se rompe quando submetido a uma tração padronizada (5 +/- 0,25 cm/min). 5. Viscosidade a 60°C (PMB 827) – mede viscosidade absoluta, veloci- dade de deformação em poise (1 P = 1 g*cm−1*s−1), e sistema CGS de unidades; no sistema internacional o equivalente é o pascal segundo (1 Pa*s = 1 kg*m−1·s−1 = 10 P). 6. Viscosidade a 135°C e 177°C (PMB 517) – chamada Viscosidade Say- bolt-Furol, que é o tempo em segundos em que 60 ml de uma amos- tra flui através de um orifício padrão (0,315 cm) a uma determinada temperatura. 7. Ponto de amolecimento (MB 164) – é a temperatura lida (observada) no momento em que uma esfera metálica padronizada (3,35 a 3,55 g e Ø 9,53 mm), atravessando um anel padrão (10,0 mm) perfeitamente preenchido com material betuminoso, toca uma placa de referência, o que equivale a uma distância de 25,4 mm. 113Materiais betuminosos Materiais_construcao_U4_C01.indd 113Materiais_construcao_U4_C01.indd 113 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 O transporte e armazenamento de CAP a granel (em caminhões, por exemplo, para aplicação) exigem tanques aquecidos e com isolamento térmico externo. Nestes casos os principais processos de aquecimento são: Serpentinas aquecidas com maçaricos. Serpentinas aquecidas com vapor d’água. Serpentinas com circulação de óleo aquecido. Recomendações: Temp. máxima de 150oC para aquecimento nos tanques de armazenagem. Nunca executar o aquecimento com chama direta. Os tanques de estocagem devem estar limpos, livres de contaminação. Ensaios com asfaltos diluídos: 1. Viscosidade cinemática MB 826 2. Ponto de fulgor MB 889 3. Ensaio de destilação MB 43 4. Peneiramento MB 107 5. Ductibilidade MB 167 6. Teor de betume MB 166 7. % máxima de água MB 37 8. Viscosidade SSF MB 326 Ensaios com emulsões asfálticas: A Especifi cação Brasileira IBP / ABNT-P-EB 472 fi xa as características exigidas nas emulsões asfálticas catiônicas, e devem passar pelos seguintes métodos de ensaio: 1. Viscosidade Saybolt-Furol P-MB 581 2. Sedimentação P-MB 722 3. Peneiração P-MB 609 4. Resistência à água P-MB 721 Materiais de construção114 Materiais_construcao_U4_C01.indd 114Materiais_construcao_U4_C01.indd 114 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 5. Mistura com cimento P-MB 496 6. Mistura com filler sílico P-MB 795 7. Carga da partícula P-MB 563 8. pH P-MB 568 9. Destilação P-MB 586 10. Desemulsibilidade P-MB 590 Ensaios sobre o resíduo: 1. Penetração MB 10 2. Teor de betume P-MB 166 3. Ductibilidade P-MB 167 1. Os materiais betuminosos não: a) têm sempre a mesma composição. b) têm origem em organismos marinhos. c) têm origem em material vegetal. d) têm origem em fragmentos de rocha no leito dos oceanos. e) foram submetidos a altas pressões e temperaturas. 2. Qual das etapas abaixo não faz parte da destilação do petróleo? a) Aquecimento. b) Vaporização. c) Separação. d) Obtenção das frações pesadas. e) Esmaltação. 3. Qual dos produtos abaixo não é um produto betuminoso? a) Emulsões asfálticas. b) Asfaltos diluídos. c) Asfaltos oxidados. d) CCA. e) Asfaltos modificados. 4. Qual dos ensaios abaixo não é utilizado em materiais betuminosos: a) Consistência. b) Durabilidade. c) Queima. d) Penetração. e) Solubilidade. 5. Qual das propriedades abaixo não é prioritária em um material betuminoso? a) Cimentação. b) Resistência à compressão. c) Facilidade de adesão. d) Viscosidade. e) Baixo custo 115Materiais betuminosos Materiais_construcao_U4_C01.indd 115Materiais_construcao_U4_C01.indd 115 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMA TÉCNICAS. ABNT NBR 7208:1990. Materiais betu- minosos para emprego em pavimentação. Rio de Janeiro: ABNT, 1990. HOW STUFF WORKS. Refinaria, petróleo, destilação. [S.l.]: Indústria Hoje, 2000. Disponí- vel em: <http://www.industriahoje.com.br/wp-content/uploads/2012/08/refinaria- -petroleo-destilacao.jpg>. Acesso em: 27 nov. 2016. Leituras recomendadas BAUER, L. A. F. Materiais de construção. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. v. 2. ISAIA, G. C. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. São Paulo: IBRACON, 2007. v. 2. PETRUCCI, E. G. R. Materiais de construção. Porto Alegre: Globo, 1975. SENCO, W. de. Manual de técnicas de pavimentação. 2. ed. São Paulo: PINI, 2001. SILVA, M. R. Materiais de construção. São Paulo: PINI, 1985. Materiais de construção116 Materiais_construcao_U4_C01.indd 116Materiais_construcao_U4_C01.indd 116 12/01/2017 14:59:5512/01/2017 14:59:55 Dica do professor O asfalto é um material betuminoso muito utilizado em obras de pavimentação rodoviária no Brasil — tanto na expansão da malha quanto na manutenção e na recuperação das rodovias já existentes. Nesta Dica do Professor, você vai entender melhor como funciona a cadeia produtiva do asfalto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/f6e9fb8ef0c37dc8f25a84812ab3f74b Exercícios 1) Os materiais betuminosos são provenientes do refino de petróleo, sendo este formado a partir da decomposição de diversos materiais durante milhares de anos. Considerando o cenário de formação dos materiais betuminosos a partir do petróleo, associe corretamente as colunas. I. Composição dos materiais betuminosos II. Depósitos profundos dos materiais betuminosos III. Materiais betuminosos em depósitos com lama IV. Materiais betuminosos comprimidos ( ) São originados a partir de material vegetal. ( ) São mutáveis, de acordo com o local de formação/extração. ( ) São originados em fragmentos de rocha nos leitos dos oceanos. ( ) São originados a partir de organismos marinhos. Assinale a alternativa que indica a sequência correta: A) III, I, IV, II. B) IV, III, I, II. C) I, III, II, IV. D) I, III, IV, II. E) I, IV, III, II. Os materiais betuminosos, largamente utilizados no Brasil em estradas e em atividades de impermeabilização de estruturas de obras civil em contato direto com o solo, são originados da destilação do petróleo. Considerando a destilação do petróleo, complete as lacunas com as etapas de refino correspondentes. 2) A etapa de ______________ é realizada sobre o petróleo cru nas torres de refino. A ______________ ocorre com os produtos voláteis, e as frações pesadas não volatilizam. A ______________ dos derivados depende da temperatura de ebulição de cada fração. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas: A) aquecimento, separação, fração pesada. B) vaporização, separação, aquecimento. C) separação, vaporização, aquecimento. D) aquecimento, separação, vaporização. E) aquecimento, vaporização, separação. 3) O refino do petróleo irá gerar diversos materiais betuminosos, que podem ser utilizados para diversas finalidades. Esses materiais são, então, classificados em subprodutos de acordo com a sua formação e composição. Sobre isso, assinale a alternativa correta. A) O concreto é um material betuminoso. B) Uma emulsão asfáltica é um material homogêneo. C) Os asfaltos oxidados estão relacionados às frações voláteis do petróleo. D) O asfalto diluído de petróleo utiliza solventes voláteis. E) O betume é um material betuminoso inorgânico. A utilização de um material em determinada atividade irá depender das propriedades desse material. Assim, o conhecimento das propriedades de cada material é importante para a sua utilização otimizadaem cada situação. A respeito dos ensaios, utilizados para caracterizar um material, analise as afirmativas a seguir: I. O ensaio de consistência é usado para verificar o comportamento do material betuminoso no momento da sua aplicação. 4) II. O ensaio de solubilidade é utilizado para verificar a existência de impurezas nos materiais betuminosos. III. O ensaio de durabilidade é realizado para verificar a resistência ao risco do material betuminoso. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): A) I. B) II. C) I e II. D) III. E) I e III. 5) Há várias propriedades associadas aos materiais betuminosos que lhe garantem larga utilização, principalmente no mercado brasileiro. Considerando as propriedades dos materiais betuminosos, associe corretamente as colunas: I. Cimentação II. Adesão III. Viscosidade IV. Baixo custo ( ) Propriedade associada à larga oferta e à facilidade em transporte e estocagem. ( ) Propriedade relacionada à consistência ou à fluidez do material. ( ) Propriedade associada à alta força de adesividade. ( ) Propriedade relacionada aos materiais ligantes. Assinale a alternativa que indica a sequência correta. A) I, III, II, IV. B) IV, III, I, II. C) III, I, IV, II. D) I, III, IV, II. E) I, IV, III, II. Na prática Por ser o modal de transporte de cargas mais utilizado no Brasil, o transporte rodoviário demanda veículos de grande porte, que trafegam com cargas pesadas. Para suportar essas cargas, torna-se necessária a pavimentação de estradas que possibilitem a realização dos trajetos com segurança. Conheça, neste Na Prática, as resoluções da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) relativas à regulamentação dos asfaltos. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/c926f090-1df3-479e-b7d5-c8b92f0700ab/e918cf3e-e05a-41a8-8d2c-22b32756b7e4.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Revisão de parâmetros para a produção de vedações horizontais mais sustentáveis a partir de fibras naturais Neste artigo, você vai conhecer as interações físicas entre aglomerantes cimentícios, poliméricos e betuminosos, com foco na substituição das fibras sintéticas por fibras de origem vegetal. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Pavimentos sustentáveis com incorporação de plásticos reciclados Neste artigo, você vai aprender sobre a utilização de resíduos de plásticos sintéticos derivados do petróleo em misturas betuminosas, como aditivo, para melhorar as propriedades do ligante betuminoso para a sua substituição parcial. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Misturas betuminosas temperadas, do tipo SMA, produzidas com betume aditivado em refinaria e fibras celulósicas Nesta dissertação de mestrado, você vai aprender sobre misturas betuminosas temperadas, do tipo SMA, caracterizadas pela elevada durabilidade e pelo baixo custo de manutenção ao longo do seu ciclo de vida. Entre os benefícios da utilização desse material, estão a redução do volume de resíduos a transportar, a diminuição do consumo de energia e a redução dos custos de manutenção e reabilitação de pavimentos. https://www.ibeas.org.br/congresso/Trabalhos2021/X-009.pdf https://10crp.crp.pt/wp-content/uploads/2022/07/paper_59.pdf Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://comum.rcaap.pt/bitstream/10400.26/36587/1/Soraia-Cristina-Ventura-Rama.pdf Metais para concreto armado Apresentação Engana-se quem pensa que o aço é um material com função apenas estrutural. O aço é um material formado por ligas de ferro e carbono utilizado na fabricação dos mais diferentes produtos, como eletrodomésticos, veículos, materiais de construção, entre outros. O aço tem uma empregabilidade popularizada e de grande aplicabilidade devido às suas propriedades mecânicas. Com isso, destaca-se a importância de suas variedades, propriedades e normas técnicas para as suas aplicações. O aço passou a ser utilizado em diversos elementos construtivos das edificações (fundações, pilares, vigas e lajes) ou, simplesmente, como armaduras que complementam o concreto armado. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender a importância do aço para as estruturas em concreto armado. Além disso, vai identificar as propriedades mais importantes do aço, entre as quais a resistência à tração. Por fim, vai saber reconhecer os principais tipos de aços existentes no Brasil. Logo, você vai estar habilitado para aplicar o conhecimento adquirido sobre o uso adequado do concreto armado, a fim de reproduzir esse conhecimento na sua vida profissional. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é um produto metálico para concreto armado.• Identificar as propriedades mais importantes.• Reconhecer os principais tipos existentes no Brasil.• Desafio No Brasil, as construções são praticamente todas realizadas com concreto armado, diferente de outros países, onde o aço é bastante desenvolvido como material estrutural. Isso faz com que boa parte dos produtos metálicos produzidos no Brasil sejam direcionados para a construção de concreto armado. A partir desse contexto, analise a situação a seguir: Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/51bd4c43-21e1-48ec-84e6-30a054466f66/ebbadd36-0109-4ecd-b57c-e5bb210fa6ec.png É importante observar a colocação das armaduras, suas posições na estrutura e as bitolas adotadas. Com isso, questione-se: a) Para armar as estruturas de concreto, qual aço você adotaria? Por quê? Você foi, ainda, questionado sobre a bitola mínima para usar numa estrutura de pilar 20cm x 18cm. Qual bitola utilizaria? b) Se fosse adotada uma bitola de aço menor do que o recomendado, quais consequências essa estrutura (pilar) pode sofrer? Infográfico Entre os diversos tipos de aço, os mais utilizados no concreto armado são os aços CA-25, CA-50 e CA-60. A sigla CA é uma abreviação de concreto armado, isto é, esse aço foi desenvolvido para ser utilizado com o concreto. Já para as estruturas de concreto protendido, são utilizadas as cordoalhas, que são um conjunto de fios de aço que se entrelaçam em forma de hélice e têm um alto teor de carbono. Logo, essa união de fios de aço resulta em um material resistente e mais leve ao mesmo tempo. Neste Infográfico, você vai conferir a classificação do aço empregado no concreto e as suas principais características. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/f1e290e4-d832-4473-aaa8-4c253241fdac/0190668e-d5d0-4b3a-b015-1156226c9b99.png Conteúdo do livro O conhecimento sobre o uso do aço na engenharia acompanha as tendências internacionais. Ainda, procura sempre inovar com o desenvolvimento das técnicas e dos materiais a fim de promover a redução de custos efetivos, a diminuição do tempo de obras e o aumento da eficiência. Dito isso, nota-se que a procura por alternativas capazes de compatibilizar esses três importantes pilares citados direcionou o cenário da construção civil para a utilização de métodos baseados na implementação do aço em suas atividades. Desse modo, observa-se que, com a capacitação dos profissionais da construção, obtêm-se as melhores tomadas de decisões. No capítulo Metais para o concreto, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender o que é o produto metálico para o concreto, aprender a identificar as propriedades mais importantes, assim como reconhecer os tipos existentes no Brasil. Boa leitura. METAIS PARA CONCRETO ARMADO Edirdos Santos Alves © SAGAH EDUCAÇÃO S.A., 2016 Colaboraram nesta edição: Coordenador técnico: Edir dos Santos Alves Capa e projeto gráfico: Equipe SAGAH Imagem da capa: Shutterstock Editoração: Kaka Silocchi Reservados todos os direitos de publicação à SAGAH EDUCAÇÃO S.A., uma empresa do GRUPO A EDUCAÇÃO S.A Av. Jerônimo de Ornelas, 670 - Santana 90040-340 - Porto Alegre, RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070 É proibida a duplicação deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônicos, mecânicos, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da empresa. EDIR DOS SANTOS ALVES 2016 METAIS PARA CONCRETO ARMADO SUMÁRIO METAIS PARA CONCRETO ARMADO ...................................... 7 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................8 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM ...............................................................................8 CONTEXTUALIZAÇÃO .....................................................................................................8 METAIS PARA CONCRETO ARMADO ..................................................................... 11 PROPRIEDADES IMPORTANTES DO AÇO PARA USAR COM CONCRETO ARMADO ......................................................................................................................... 13 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO DISPONÍVEIS NO MERCADO BRASILEIRO ................................................................................................................... 20 METAIS PARA CONCRETO ARMADO 8 INTRODUÇÃO O concreto é um material com ótima resistência à compressão, o que não acontece para a tração. Aproximadamente dez vezes menor, a baixa resistência à tração do concreto acaba fazendo com que ele fissure e não possa resistir sozinho a alguns tipos de solicitações como a flexão. Para que ele seja usado com material de construção, faz-se o uso de reforços com barras ou fio de aço. Esses metais têm propriedades bem específicas e por isso devemos conhecê-los. OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Ao final desta aula unidade, você deverá ser capaz de: • Explicar o que é um produto metálico para concreto armado. • Identificar as propriedades mais importantes. • Reconhecer os principais tipos existentes no Brasil. CONTEXTUALIZAÇÃO O concreto é um composto que apresenta ótima resistência à compressão, mas pouca resistência à tração. Para melhorar sua propriedade de resistência à tração faz-se uso de barras de aço (armadura) ao interior da mistura. Nas estruturas de concreto armado, o comportamento estrutural depende da aderência entre o concreto e a armadura. Essa capacidade é obtida principalmente usando barras nervuradas. Outra alternativa para melhorar a resistência à tração do concreto é utilizar barras de aço submetidas a um alongamento prévio, aplicando um esforço de compressão inicial no concreto sendo ele denominado de concreto protendido. Historicamente, conforme citado pelo Instituto Aço Brasil1, a fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução Industrial, com a invenção de fornos que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes propriedades como resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc. Por 1 Processo Siderúrgico. 2015. Instituto Aço Brasil. Disponível em: <http://www.acobrasil. org.br/site2015/processo.html>. Acesso em: 18 jul. 2016. 9 causa dessas propriedades e do seu baixo custo, o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos pela civilização industrial. O aço é percentualmente mais representado pela ligação do ferro ao carbono. O minério de ferro é um óxido de ferro que se encontra misturado com a areia fina. O carbono mais empregado é proveniente do carvão mineral e em alguns casos do carvão vegetal. O carvão tem grande importância no processo por ter dupla função: a de combustível (ajuda a atingir temperaturas de até 1500ºC) e também como redutor (retira oxigênio do minério) para liberar o ferro no equipamento chamado alto-forno. Tanto o minério de ferro quanto o carvão são preparados visando tornar o processo mais eficiente, assim o minério é pelotizado e o carvão em coque. Essa é a primeira fase do processo de fabricação do aço chamada de redução. O ferro na forma líquida é chamado de ferro-gusa ou ferro de primeira fusão o qual fará parte do processo de fabricação do aço cujo refinamento é realizado em fornos a oxigênio ou a elétricos, caracterizando uma segunda fase do processo de fabricação do aço. São adicionadas sucatas, o que traz ao processo um papel de reciclagem dos produtos de ferro e de aço. A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semiacabados, lingotes e blocos. A terceira fase de produção do aço é genericamente chamada de laminação, quando o aço solidificado após o lingotamento sofre gradativas deformações mecânicas de sua seção transversal sendo transformados em produtos siderúrgicos que são utilizados pela indústria de transformação como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc. A figura 1 representa de forma simplificada as fases de redução, refino e laminação, os tempos de ciclo de processamento de cada uma dessas fases que estão se reduzindo em função das evoluções tecnológicas e garantia de boa qualidade. 10 Gusa Sólido Sintetização Coqueria Aciaria LD Laminação Produtos laminados Aciaria elétrica Sucata Preparação da carga Redução FLUXO SIMPLIFICADO DE PRODUÇÃO Refino Lingotamento Laminação Monério de ferro Carvão Outros Figura 1: processo simplificado de produção do aço Conhecimentos sobre a propriedade dos aços empregados para concreto também são fundamentais para o seu melhor emprego e para a compreensão dos fenômenos relacionados com sua utilização. As boas práticas exigem tais conhecimentos para auxiliar na tomada de decisão. Essas regras são traduzidas em normas, especificações e métodos de ensaio que fornecem o mínimo indispensável para a correta utilização do material. No Brasil, atualmente, é a Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, quem se encarrega da normalização de aços para estruturas de concreto armado e protendido. O presente material irá abordar sobre aços empregados para fabricação de concreto armado. 11 METAIS PARA CONCRETO ARMADO Os aços fabricados para concreto armado mais empregados no Brasil são CA - 50 e CA – 60 sendo as letras “CA” indicando ser para “concreto armado” e os números a sua resistência ao escoamento recomendado por norma na unidade de medida de kgf/mm2, ou seja, para os casos anteriores de 50 e 60 kgf/mm2 sua tensão de escoamento no gráfico tensão pela deformação. O CA-50 soldável é um dos mais empregados nas construções, cujas bitolas comerciais variam de 6,3mm a 32,0mm em forma de barra reta e inicialmente em forma de rolos, apenas algumas bitolas estavam disponíveis por serem as mais empregadas, ou seja, de 6,3mm, 8,0mm, 10,0mm e 12,5mm. O processo para fabricação do CA-50 soldável, resumidamente, consiste no resfriamento controlado da superfície da peça durante o processo de laminação através de água, e no último passo do processo de produção deve ocorrer um subsequente processo para alívio das tensões internas chamado de revenimento. Para CA-50 não soldável, faz-se uso do resfriamento por ar. O carbono é um dos principais elementos que compõem os aços e sua concentração serve para fazer a sua classificação. O CA-50 não soldável contém 2/3 da quantidade de carbono do CA-50 soldável. O CA-50 soldável, algumas vezes é identificado por CA-50 S, vindo muitas vezes gravado nas barras para orientar o usuário que ele tem características de soldabilidade. Além disso, ele possui uma destacada capacidade de ser dobrável (elevada ductilidade garantida) o qual é bastante importante para evitar a formação detrincas ou de fissuras nas barras ao se executar as dobras. As armaduras soldadas não são recomendadas para serem realizadas no ambiente de obra, pois é necessário aplicar metodologias de controle das soldas que exigem um ambiente de fábrica em que são comuns as instalações de corte e de dobra. Os parâmetros importantes são: limpeza superficial, umidade das barras, temperatura ambiente, correntes de ar e qualidade da mão de obra na execução da soldagem. Assim, passam a ser condições especiais para um ambiente de obra civil. 12 Os processos recomendados para a fabricação de armaduras soldadas é o processo MIG (para bitolas pequenas) ou caldeamento por resistência elétrica (em geral com emprego de automação). O processo automatizado e/ou robotizado traz as evoluções necessárias para qualidade, flexibilidade e rapidez na fabricação de armaduras soldadas. A grande maioria das obras de pequeno porte faz uso de armaduras amarradas com arame recozido, em função de baixo custo envolvido, porém é importante fazer algumas observações sobre os dois métodos para analisar vantagens e desvantagens na tomada de decisão sobre emprego de armaduras soldadas: Vantagens: • Maior produtividade da mão de obra; • Custos menores dos insumos de soldagem em relação ao custo do arame recozido; • Maior rigidez das peças para facilidade de manuseio; • Melhor controle do espaçamento dos estribos; • Racionalização do canteiro de obras, entregas programadas conforme avanço no cronograma da obra; • Maior rapidez na execução da obra. Desvantagens: • Necessidade, em algumas obras, de equipamentos especiais, gruas, guinchos, etc. para descarregamento e/ou içamento das armaduras; • Por estratégias, alguns calculistas não recomendam o uso de solda quando a estrutura está sujeita a cargas dinâmicas, pois pode levar o aço à fratura na região da solda. • Baixa densidade de carga no transporte, ou seja, não aproveitamento da capacidade total do veículo de transporte (em peso). Empresas nacionais de aço fornecem várias possibilidades para o planejamento e a execução de grandes obras oferecendo até mesmo 13 os estribos e as soluções em centrais de corte e de dobra, os quais estão gradativamente empregados para as soluções nas construções. O aço para concreto protendido é usado em cordoalhas e em fios a partir do fio-máquina o qual é produzido de forma especial e sendo extremamente cuidadoso o controle das impurezas. Na sua composição química a presença do carbono fica entre 0,80 a 0,85%, o que significa grande concentração desse elemento principal do aço. É empregado o processo de laminação a quente para obtenção do fio-máquina com resistência de 1.100 Mpa. O fio-máquina tem diversas dimensões. Os maiores são usados na fabricação de fios e de cordoalhas para concreto protendido cujo diâmetro de 12mm são comumente empregados. Em aços ao carbono sem adição e controle de materiais nobres a máxima resistência que se obtém em processos industriais contínuos por trefilação é de 2.100 Mpa. Para o produto final do fio-máquina ser destinado a pistas de proteção ou para tirantes em solos ou em rochas, esse fio recebe ao final da trefilação um entalhe que serve para aumentar a aderência do aço ao concreto. Essa aderência é aumentada em 4 vezes em relação ao fio liso. Quando o produto de interesse for uma cordoalha, ela pode ser formada por três ou sete fios. Nos EUA, o mesmo fio também pode ser entalhado o que não é uma prática comum no Brasil. Para proporcionar na própria obra a execução de dobra e de corte de vergalhões para dimensões especiais, muitos fabricantes globais e máquinas oferecem as mais diversas opções para proporcionar rapidez e segurança sendo viável até mesmo para obras de pequeno porte. PROPRIEDADES IMPORTANTES DO AÇO PARA USAR COM CONCRETO ARMADO Os materiais metálicos para suas várias finalidades precisam apresentar propriedades mecânicas que demonstrem resistir aos esforços que serão submetidos. Uma série de termos técnicos sobre os ensaios de resistência 14 mecânica são necessários para compreender a correta avaliação da qualidade do aço a ser empregado nas obras civis. Uma das informações sobre resistência dos materiais é a compreensão do equipamento para ensaio de tração e de compressão que geram os gráficos de tensão pela deformação e a partir desses dados são apresentadas as principais terminologias referentes à resistência dos materiais metálicos. Quando uma peça metálica é submetida a uma força de tração uniaxial, ocorre deformação. Se este material retorna às dimensões iniciais ao se retirar a força, costuma-se chamar este efeito de deformação elástica. A quantidade de deformação elástica que um material metálico pode sofrer é pequena, já que neste tipo de deformação os átomos se afastam das posições originais, sem, no entanto, ocuparem novas posições. Assim, quando se retira a força aplicada de um metal deformado elasticamente, os átomos voltam às posições originais e o material retoma a forma original. Caso o material seja deformado de tal modo que não consiga retornar às dimensões originais, então denomina-se efeito de deformação plástica. Durante esse processo, os átomos do material metálico são deslocados permanentemente das posições originais e passam a ocupar novas posições. A capacidade que alguns metais apresentam de permitir grandes deformações plásticas sem que ocorra quebra é uma das mais importantes propriedades de engenharia dos metais. Para interpretar a deformação e a tensão em um componente metálico, considera-se uma barra cilíndrica de comprimento inicial (antes da deformação) l0 e área transversal inicial A0 submetida a uma força de tração uniaxial F, conforme figura 2. 15 l0 l0 l A0 A (a) (b) �l F F �l � l � l0 Figura 2: Alongamento de uma barra cilíndrica de um material metálico2, sendo (a) sem qualquer força aplicada; (b) submetida a uma força de tração uniaxial F, que provoca o alongamento da barra cilíndrica desde o comprimento l0 até l. A chamada tensão normal σ é representada pela expressão matemática que representa a chamada tensão de engenharia:σ=F/A0 Quando se aplica uma força de tração uniaxial a uma barra cilíndrica, ela se alonga segundo a direção de aplicação da força. Este deslocamento é denominado deformação de engenharia, representado pela variável ε, que pode ser expresso matematicamente por:ε = (l-l0)/l0 = ∆l/l0 O ensaio de tração é utilizado para avaliar a resistência mecânica de metais e de ligas. Neste ensaio, um corpo de prova do material é tracionado até romper em um intervalo de tempo relativamente curto e com uma velocidade constante. No caso de materiais metálicos espessos, tais como chapas grossas, utilizam-se geralmente corpos de prova redondos com 12,7mm de diâmetro. O comprimento de referência mais utilizado é de 51mm na parte central do corpo de prova. 2 Fonte: SMITH, WILLIAM F., HASHEMI, Javad. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 5. ed. AMGH, 01/2012. Página 159, figura 6.13 16 12,7 mm�0,25 mm 50,8 mm�0,13 mm Comprimento de referência (útil) 203,20 mm 50,8 mm T Seção reduzida 57,15 mm Seção reduzida 57,15 mm Raio 19,5 mm Rad. 12,7 mm Aprox. 19 mm (b)(a) 12,7 mm�0,25 mm 50,8 mm�0,13 mm Comprimento de referência (útil) Figura 3: Exemplo3 da forma geométrica mais utilizada para corpos de prova de tração redondo normalizado, com comprimento de referência de 51mm. As propriedades mecânicas dos metais e das ligas importantes em engenharia e projetos de estruturas, que podem ser obtidas a partir do ensaio de tração são: • Módulo de elasticidade; • Tensão de escoamento a 0,2%; • Limite de resistência à tração ou última tensão de tração ou de tensão máxima; • Alongamento percentual até a fratura; • Porcentagem de redução de área à fratura. Seção reduzida 57,15mm, 50,8mm. Módulo de elasticidade: é o fenômeno verificado na primeira parte do ensaio da tração. O material metálicose deforma elasticamente, isto é, se for descarregado, o corpo de prova retorna ao seu comprimento inicial. No caso desse tipo de material, a deformação elástica máxima é geralmente inferior a 0,5%. Em geral, metais e ligas apresentam uma relação linear entre tensão e deformação na região elástica do diagrama de tensão-deformação de engenharia, a qual é descrita pela lei de Hooke, que está representada pela expressão a seguir: σ=E×ε E=σ/ε 3 Fonte: SMITH, WILLIAM F., HASHEMI, Javad. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 5. ed. AMGH, 01/2012. Página 162, figura 6.19 17 Sendo E o módulo de elasticidade ou módulo de Young. Os aços, por exemplo, têm módulos de elasticidade elevados, em média valem 207 GPa ligas de alumínio de valor inferior cerca de 70 GPa. Tensão de escoamento: na engenharia e no projeto de estruturas, o limite de escoamento é uma propriedade muito importante, que caracteriza a tensão a partir da qual a deformação plástica passa a ser significativa. No campo de projeto de estruturas, a tensão de escoamento é geralmente definida como a tensão para a qual já ocorreu uma deformação plástica de 0,2%, conforme se indica no diagrama de tensão-deformação de engenharia. A tensão de escoamento a 0,2% também denominada tensão-limite convencional de elasticidade a 0,2%. Limite de Resistência à Tração (LRT) é a máxima resistência alcançada na curva de tensão-deformação de engenharia. Se ocorrer no corpo de prova um decréscimo localizado da área da seção (frequentemente denominado estricção), um aumento posterior do alongamento provoca uma diminuição da tensão de engenharia até que ocorre a fratura, já que a tensão de engenharia é determinada em relação à área original da seção reta do corpo de prova. Quanto mais dúctil for o metal, maior será a estricção que precede a fratura e, por isso, maior será o decréscimo da própria tensão após o seu máximo. Alongamento percentual: o alongamento que um corpo de prova de tração sofre durante o ensaio fornece um valor para a ductilidade de um material metálico. A ductilidade dos metais é geralmente expressa pelo alongamento percentual, tomando como comprimento de referência (útil), em geral de 51mm . Com frequência, observa-se que quanto maior for a ductilidade (quanto maior for a conformabilidade do material metálico), maior será o alongamento percentual e ele pode ser expresso matematicamente pela expressão a seguir: % alongamento=(l-l0)/l0 ×100% Porcentagem de redução de área: a ductilidade de um metal ou liga pode também ser expressa através da porcentagem de redução da área. Esta grandeza é geralmente obtida a partir do ensaio de tração de um corpo de prova com 12,7mm de diâmetro. Depois do ensaio, mede-se o diâmetro da seção reta do corpo de prova na zona de fratura. Usando os valores dos 18 diâmetros inicial e final, pode-se determinar o percentual de redução de área a partir da expressão matemática a seguir: % redução de área=(A0-Af)/A0 ×100% Te n sã o d e e n g e n h a ri a ( 1 .0 0 0 p si ) Deformação de engenharia (mm/mm) Te n sã o d e e n g e n h a ri a ( M P a ) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0 500 400 300 200 100 0,2% Tensão de escoamento Desvio de 0,2% na construção da linha 0,002 � 100% � 0,2% desvio pol pol Te n sã o d e e n g e n h a ri a ( 1 .0 0 0 p si ) Deformação de engenharia (mm/mm) (a) (b) Te n sã o d e e n g e n h a ri a ( M P a ) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0 600 500 400 300 200 100 Limite de resistência à tração � 87.000 psi (600 MPa) Figura 4: Exemplo4 dos diagramas tensão-deformação (a) representa uma liga de alumínio de alta resistência (7075- T6) e (b) procedimento para uma determinação mais apurada nos 0,02% de desvio da tensão de escoamento, empregado quando o material não apresenta um patamar de escoamento. A partir desse diagrama tensão-deformação manifestam-se três tipos de materiais: • Frágil: não se deforma plasticamente antes da ruptura. A pouca deformação elástica que o material sofre é diretamente proporcional à tensão, obedece a lei de Hooke até a ruptura. Exemplos: ferro fundido, concreto e vidro plano. • Dúctil com patamar de escoamento: apresenta um patamar de escoamento definido que caracteriza a tensão denominada resistência de escoamento do aço à tração. Exemplos: aços de baixo carbono como aço para concreto armado classe A (CA-50 A e CA-60 A). 4 Fonte: SMITH, WILLIAM F., HASHEMI, Javad. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 5. ed. AMGH, 01/2012. Página 163, figura 6.20 (a) e 6.21 (b). 19 • Dúctil sem patamar de escoamento: não apresenta um patamar de escoamento definido. A deformação plástica que se segue à elástica não é reversível. A tensão de resistência de escoamento do aço à tração corresponde a uma deformação plástica irreversível de 0,2% (conforme figura 4 (b)). Exemplos: aços para concreto protendido ou para armado classe B (CA- 60B). A ductilidade é a capacidade do material de se deformar plasticamente sem ruptura. Pode ser medida por meio do alongamento (ε) ou da estricção (empescoçamento) representado pela redução da área transversal do corpo de prova. Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Um material não dúctil, como por exemplo, o ferro fundido não se deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, então, que o material possui comportamento frágil (conforme figura 4 (b)).O aço para armadura passiva tem massa específica de 7.850 kg/m3, coeficiente de dilatação térmica α = 10-5 /°C para -20°C < T < 150°C e módulo de elasticidade de 210 GPa. O perigo maior é o caso de ocorrer uma fratura, ou seja, a separação de um sólido sob tensão em duas ou mais partes. Em geral, as fraturas em materiais metálicos podem ser classificadas em dúcteis ou frágeis, mas também podem ser uma mistura dos dois tipos. A fratura dúctil ocorre após uma deformação plástica significativa e se caracteriza por lenta propagação das fissuras. A fratura dúctil é menos frequente que as fraturas frágeis, sendo que é possível identificar como principal causa para essa ocorrência a sobrecarga dos componentes, que pode ocorrer como resultado de: • Projeto inadequado, incluindo a também inadequada seleção de materiais; • Fabricação incorreta; • Sobrecarga (componente utilizado sob níveis de carga acima do permitido pelo projeto). A fratura frágil, pelo contrário, apresenta rápida propagação das fissuras. Devido a essa rapidez, fraturas frágeis conduzem, geralmente, a súbitas e inesperadas falhas catastróficas, enquanto a deformação plástica que acompanha a fratura dúctil pode ser detectada antes que a própria fratura ocorra. Isso favorece as rotinas de inspeção para detectar em tempo a degradação de uma estrutura. 20 A tenacidade é uma medida da quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. É relevante para aplicações de engenharia nas quais se considera a capacidade de um material resistir a uma carga de impacto sem se romper. Um dos métodos mais simples para medir a tenacidade é o ensaio de resistência ao impacto. Um material dúctil com a mesma tensão de ruptura que um frágil é mais tenaz, porque irá requerer maior energia para romper-se. Essa característica é verificada na curva tensão-deformação pela área dessa curva, sendo menor para um material frágil. Importante também destacar a propriedade de aderência do concreto, ou seja, a “solidariedade” existente entre o concreto simples e as barras de aço. Pode ocorrer por adesão resultante das ligações físico-químicas que se estabelece na interface dos dois materiais, durante as reações de pega do cimento. O atrito entre o aço e o concreto possibilita a sua adesão em função de uma pressão transversal, exercida pelo concreto sobre a barra. Outra forma é a aderência mecânica que é decorrente da existênciade nervuras ou entalhes na superfície da barra. Este efeito também é encontrado nas barras lisas, em razão da existência de irregularidades próprias originadas no processo de laminação das barras, a chamada rugosidade superficial. As nervuras e os entalhes têm como função aumentar a aderência da barra ao concreto, proporcionando a atuação conjunta do aço e do concreto. AÇOS PARA CONCRETO ARMADO DISPONÍVEIS NO MERCADO BRASILEIRO O mercado brasileiro está com uma numerosa quantidade de empresas de conceituada competência na produção de aço que atendem ao setor da construção civil, desde o fornecimento de um simples estribo para a confecção das colunas até a própria coluna para a elaboração das vigas de concreto armado, por exemplo, figura 5 das colunas de aço. 21 Figura 5: Movimentação na obra de coluna com estrutura de aço.5 As soluções comerciais para treliças metálicas nervuradas em forma de telas para estruturas de concreto armado destinadas tanto para lajes de edifícios, pisos, pontes, quanto para tubos de seções circulares ou retangulares. O projeto de alvenarias também conta com soluções através de treliças planas tanto para argamassas de assentamento quanto para melhorar a capacidade de revestimento para maior aderência ao chapisco minimizando os efeitos de cisalhamento nos revestimentos. Comercialmente é possível obter-se prontas as colunas pré-montadas soldadas para construção de pilares (por exemplo), eliminando-se o uso de arame recozido e as perdas de aços na obra. Tabela 1: As dimensões padronizadas típicas de colunas comerciais. São: DIMENSÕES EM "CM" Coluna Espessura Bloco (e) Largura (A) Comprimento (B) 7 20 10 12 27 15 17 17 20 As espessuras dos blocos podem variar em algumas regiões do Brasil. 5 Fonte: www.shutterstock.com 22 Nas obras civis está cada vez mais difundido o emprego de treliças metálicas para a solução de lajes treliçadas e para emprego em pavimentos. Dentre as opções de projeto dessas lajes são possíveis formatações em vigotas ou em painéis, maciços ou nervurados, unidirecionais ou bidirecionais. As armações treliçadas são estruturas formadas por eletrofusão formando duas treliças unidas por um vértice. As diagonais favorecem transporte e manuseio, confeccionadas por CA-60 ou CA-50 a partir de diâmetros de 12,5mm, trefilado ou laminado a frio, soldável, sendo o fio nervurado o mais empregado. Os tamanhos padronizados são para comprimentos de 8m, 10m e 12m com alturas que variam de 80mm a 300mm. A Armação Treliçada (TR) geralmente é codificada em função das dimensões da bitola do banzo superior (fio superior: ØS), das diagonais (ØD) e da bitola do banzo inferior (fio inferior: ØI). Cada empresa pode estabelecer padrões de codificação diferentes, ver exemplo figura 6. O exemplo da empresa AcelorMittal pode servir como referência e fornece uma série de documentos técnicos de apoio para elaboração do projeto, inclusive software para uso gratuito. Figura 6: Construção típica de uma armação treliçada.6 As lajes treliçadas metálicas ou simplesmente lajes treliçadas, são estruturas monolíticas que cumprem a mesma função de uma laje convencional, porém os elementos pré-moldados proporcionam uma racionalização na execução da obra pela rapidez e economia que proporcionam. 6 Fonte: http://longos.arcelormittal.com/pdf/produtos/construcao-civil/trelicas- nervuradas/catalogo-trelicas-nervuradas.pdf 23 Quando necessário fazer a união de armações treliçadas em uma vigota ou painel, geralmente são empregadas duas soluções para executar o transpasse: • Sobreposição das treliças (uma sobre a outra); • Superposição de barras isoladas para ligar duas treliças. As soluções para pisos industriais em que o rigor com a capacidade de suporte, planicidade, nivelamento e resistência ao desgaste se fazem fundamentais, o emprego de treliças metálicas como espaçadores estão consolidados. A garantia do sucesso dos pisos industriais está ligada ao correto posicionamento das armaduras, evitando problemas de uso e a facilidade na fase de concretagem. A figura 7 apresenta uma solução comumente empregada para construção de pisos. Figura 7: O espaçamento típico7 (e) para as entrelinhas vai de 0,80 a 1,20m, dependendo do diâmetro do fio e, portanto, da armadura. Os espaçamentos de 40cm devem ser alternados entre as linhas dos espaçadores. Para as lajes maciças de concreto armado empregadas nas edificações, as soluções convencionais que demandavam perda de produtividade, estão sendo substituídas por espaçadores treliçados. 7 Fonte: http://longos.arcelormittal.com/pdf/produtos/construcao-civil/espacadores- trelicados/catalogo-espacadores-trelicados.pdf 24 Outra armadura pré-fabricada que é muito empregada no segmento da construção civil são as telas soldadas nervuradas em função da confiabilidade que essas soluções proporcionam às suas aplicações. Historicamente, as telas soldadas foram a opção viável para restauração da infraestrutura de pistas de aeroportos, estradas, indústrias que foram destruídas na Primeira Guerra Mundial. A evolução tecnológica nos materiais ampliou a aplicação nas estruturas de concreto armado. As telas soldadas são produzidas a partir do fio-máquina com baixo teor de carbono, via processo de trefilação. Fios Longitudinais Espaçamento Transversal Comprimento Direção de Fabricação L a rg u ra Franja Longitudinal Espaçamento Longitudinal Franja Transversal Fios Transversais Malha Figura 8: Representação8 simplificada para configuração das telas soldadas nervuradas. As telas soldadas podem ser comercialmente apresentadas nas opções tipo Q (figura 8a), tipos R, M, L (figura 8b) e tipo T (figura 8c). Para sua configuração dimensional, usa-se a designação de Ast para a área da seção dos fios transversais, por metro de tela e Asl para a área da seção dos fios longitudinais, por metro de tela, onde: 8 Fonte: http://longos.arcelormittal.com/pdf/produtos/construcao-civil/telas-soldadas- nervuradas/catalogo-telas-soldadas-nervuradas.pdf 25 Figura 8a Tipo Q: Ast= Asl Comprimento L a rg u ra Figura 8b Tipos R: Ast=2/3 Asl Tipos M: Ast=1/2 Asl Tipos L: Ast ≤ 1/3 Asl Comprimento L a rg u ra Figura 8c Tipo T : Ast ≥ 1/3 Asl Comprimento L a rg u ra A utilização de telas soldadas representa uma solução prática e rápida na etapa de armação de lajes de edifícios, pisos, pontes, tubos de seções circulares e retangulares. Uma redução de até um dia no ciclo de concretagem é possível obter-se em lajes de edifícios, o que proporciona uma redução no prazo de entrega da obra oferecendo otimização dos custos diretos no canteiro de obra. Treliças planas de aço possuem aplicações para reforçar as paredes de alvenaria e também reforçar o revestimento de argamassa, pois contribuem para a absorção das tensões provenientes da dilatação e da retração do 26 revestimento de argamassa, evitando o seu fissuramento, garantindo maior aderência ao chapisco e contribuindo para minimizar os efeitos de cisalhamento nos revestimentos. Telas eletrosoldadas são colocadas antes da distribuição do concreto como armadura negativa e assim evitar a formação de trincas superficiais na laje. Outra presença do aço nas soluções para concreto é o emprego de chapas galvanizadas e nervuradas em que o concreto é depositado, constituindo as chamadas lajes mistas com fôrma metálica colaborante. As aplicações são as mais diversas destacando-se lajes industriais, mezaninos para shopping centers, pisos de edifícios comerciais, coberturas impermeabilizadas para hipermercados e até mesmo helipontos. O método de fixação e montagem das chapas com o concreto constitui a chamada laje mista com fôrma metálica e é comercialmente conhecida como “steel deck”. Uma vantagem importante é sua funcionalidade e sua segurança como plataforma de serviço e de proteção aos operários que trabalham nos andares inferiores. 27 Conteúdo: Dica do professor Os conhecimentos sobreo uso do aço no concreto, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil. Com isso, é necessário conhecer as propriedades do aço, pois este se tornou um elemento essencial e tem assegurado a qualidade e a segurança na construção civil, sendo aplicado desde a instalação de comunicação, obras rodoviárias e ferroviárias, até a produção de máquinas e equipamentos, entre outras aplicações. Nesta Dica do Professor, você vai aprender a importância da aplicação do aço no concreto e as suas implicações. Logo, é imprescindível a compreensão das propriedades desse material, tão presente na construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/0351fc24088ee34812a53506fd81cb58 Exercícios 1) O aço tem como principal função resistir aos esforços de tração. Além disso, sabe-se que os aços estruturais são aqueles adequados para o uso em elementos que suportam cargas. Portanto, sabe-se que o concreto armado é a associação do aço ao concreto. Em relação ao concreto, o aço tem a finalidade de: A) melhorar a resistência a determinados tipos de esforços devido a três fatores: boa aderência entre ambos os materiais; quase igualdade dos respectivos coeficientes de dilatação térmica; e a proteção do aço contra a corrosão. B) melhorar a resistência a determinados tipos de esforços, sendo o concreto as forças de tração e o aço de compressão. C) melhorar a resistência a determinados tipos de esforços devido a três fatores: concreto resistente à tração; aço resistente à compressão; e boa aderência entre ambos os materiais. D) melhorar a resistência a determinados tipos de esforços, mesmo que haja uma má aderência entre ambos. E) melhorar a resistência a determinados tipos de esforços, com o aço sem homogeneidade em relação às características geométricas e com defeitos como bolhas, fissuras, esfoliações e corrosão. De acordo com os aços destinados a armaduras para estruturas de concreto armado, analise as afirmações: ( ) As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais oblíquas. ( ) As barras da categoria CA-25 devem ter a superfície obrigatoriamente lisa, desprovida de quaisquer tipos de nervuras ou entalhes. ( ) Os fios de aço da categoria CA-60 podem ser lisos ou entalhados, exceto nervurados. 2) Julgue os itens em verdadeiro (V) ou falso (F) e, em seguida, assinale a alternativa contendo a ordem correta das respostas: A) V, V, V. B) V, F, F. C) F, F, V. D) F, V, V. E) V, V, F. 3) Tem-se percebido que o emprego da protensão da armadura principal do concreto, sobretudo em lajes planas, tem demonstrado vantagens se comparadas ao concreto armado comum. Portanto, uma dessas vantagens é que: A) conduz a estruturas mais econômicas, pelo emprego de aços de baixa resistência. B) possibilita a retirada antecipada dos escoramentos em função das tensões relativamente altas. C) propicia deformações maiores do que no concreto com armadura passiva. D) dá mais liberdade ao posicionamento dos pilares, proporcionando áreas livres maiores. E) o protendido é menos resistente às fissuras do que o armado. 4) O uso do aço na construção civil compete diretamente com o uso de outros materiais, principalmente o concreto armado e a madeira. Em relação a estruturas de edifício, o aço e o concreto armado disputam o mercado da construção civil, cada um com suas vantagens e desvantagens. Com isso, analise as assertivas e marque aquela que exemplifica uma desvantagem do uso do aço em relação ao uso do concreto armado. A) Diferentemente do concreto armado, o aço é um material 100% reciclável. B) No caso de obras provisórias, o sistema construtivo em aço pode facilmente ser reaproveitado. C) O aço tem resistência ao fogo superior à do concreto armado, no caso de incêndio. D) Por ser o aço um produto industrializado, chegando na obra com suas dimensões predefinidas, o edifício executado em aço tem um prazo de execução muito menor do que se fosse em concreto armado. E) O sistema estrutural em aço é mais leve que o sistema estrutural em concreto armado, possibilitando um alívio de cargas na fundação de um edifício. Sobre as propriedades mecânicas do aço, analise as afirmativas a seguir julgando-as em verdadeiro (V) ou falso (F): ( ) Com o aumento do teor de carbono, o aço apresenta maior resistência e comportamento mais dúctil. ( ) Até certo valor de tensão, o aço segue a lei de Hooke (σ = E ˑ ε), essa tensão chama-se limite de proporcionalidade. Para tensões abaixo desse limite, o aço apresenta comportamento elástico linear. ( ) Em um ensaio à tração simples, o diagrama tensão vs. deformação convencional do aço, considerando a área da seção transversal e o comprimento iniciais do corpo de prova, apresenta, a partir da região de escoamento, um aumento de tensão seguida de uma redução até atingir a ruptura. ( ) A ABNT NBR 8800:2008 (Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios) permite que sejam utilizados para perfis, barras e chapas somente 5) aços estruturais com resistência de escoamento mínima de 450MPa e relação entre resistências à ruptura e ao escoamento inferior a 1,18MPa. Assinale a alternativa com a sequência correta. A) F, F, F, V. B) F, V, V, F. C) F, V, F, F. D) V, F, V, V. E) V, V, V, F. Na prática É inegável a importância do aço. Nesse sentido, conhecer as suas classificações e entender as suas propriedades é de grande relevância. Conhecer essas diferenças é essencial para comprar o produto certo, de acordo com sua aplicação. Consequentemente, isso implicará o aumento da produtividade do trabalho planejado, utilizando técnica e produtos adequados. De forma prática, os tipos de aço podem ser: o aço carbono, o aço inoxidável e o aço liga. Confira, Na Prática, a identificação das patologias que podem surgir no concreto armado e as suas causas. Além disso, conheça as tomadas de decisões para solucionar os problemas apresentados. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/6e26865e-684e-469e-a728-40a3a110984d/304a7532-acb2-45e0-a2ba-fc6d8e02315e.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Aplicação do aço inoxidável na construção civil Neste trabalho, você vai ver as propriedades e aplicações do aço inoxidável na construção civil, bem como suas características e principais atribuições. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Planejamento, equipamentos e métodos para a construção civil Neste livro, você vai explorar um material feito para estudantes de engenharia civil e arquitetura, tecnólogos e profissionais da construção em geral. Trata-se de um manual explicativo, didático e prático sobre planejamento, equipamentos e métodos da construção civil. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Centro Brasileiro de Construção em Aço (CBCA): aços estruturais Neste vídeo, você vai se deparar com uma síntese sobre os aços na construção civil. Desse modo, nota-se que o interesse maior recai sobre os chamados aços estruturais de média e alta resistência mecânica, termo designativo de todos os aços que, devido à sua resistência, à ductilidade e a outras propriedades, são adequados para a utilização em elementos da construção sujeitos a carregamento. Os principais requisitos para os aços destinados à aplicação estrutural são: elevada tensão de escoamento, elevada tenacidade, boa soldabilidade, homogeneidade microestrutural, susceptibilidade de corte por chama sem endurecimento e boa trabalhabilidade em operações tais como corte, furação e dobramento, sem que se originem fissuras ou outros defeitos. https://periodicos.unipampa.edu.br/index.php/SIEPE/article/view/90046Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.youtube.com/embed/af3nb92wXVw Polímeros Apresentação Os polímeros são macromoléculas compostas por unidades repetitivas chamadas monômeros. Eles são formados por meio de reações de polimerização, em que os monômeros se ligam entre si para formar uma longa cadeia. Os polímeros podem ser naturais, como a celulose e o DNA, ou sintéticos, como o plástico e o nylon. Eles têm uma ampla gama de propriedades físicas e químicas, tornando- os versáteis e de grande utilidade em várias indústrias. Os polímeros têm uma infinidade de usos em nosso cotidiano. O plástico, por exemplo, é um dos polímeros mais comuns e é amplamente utilizado em embalagens, garrafas, utensílios domésticos, brinquedos e muitos outros produtos. Sua durabilidade, leveza e baixo custo o tornam uma escolha popular para diversas aplicações. Alguns exemplos dos muitos tipos de polímeros que são utilizados em várias indústrias, incluem o polietileno, que é um polímero sintético comumente encontrado em sacolas plásticas e embalagens flexíveis, o polipropileno, outro polímero amplamente utilizado e encontrado em uma variedade de produtos, como utensílios domésticos, frascos e tecidos, o PVC (policloreto de vinila), usado em tubos, janelas, revestimentos de fios elétricos e até mesmo em brinquedos, entre outros. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender o conceito de polímeros e sua presença na indústria. Vai ver que cada tipo de polímero tem características e aplicações específicas, desempenhando um papel fundamental em diversos setores industriais. Você vai reconhecer, ao explorar esses materiais, sua versatilidade e entender a importância que desempenham na sociedade contemporânea. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são polímeros.• Identificar os principais usos dos polímeros.• Reconhecer os tipos de polímeros mais utilizados.• Infográfico Os polímeros têm uma ampla variedade de aplicações. Na indústria da moda, eles são usados na fabricação de fibras têxteis, como viscose e poliéster. Além disso, os polímeros são empregados em revestimentos de parede, adesivos, materiais de construção, dispositivos médicos e até mesmo em componentes eletrônicos. Neste Infográfico, você vai ver como os diversos tipos de polímeros podem ser classificados. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/70912021-ae7f-4745-aebf-d7e00c3201f5/7f4a6ade-9c74-4a53-aec9-84893d4b1441.png Conteúdo do livro Com o avanço da indústria de polímeros, vários produtos que anteriormente eram fabricados com materiais como vidro, cerâmica ou aço têm sido substituídos por uma ampla variedade de polímeros. Essa substituição de materiais tradicionais pelos polímeros é impulsionada pela versatilidade, menor peso, facilidade de manuseio e custo de produção reduzido. Essa mudança tem permitido a fabricação de uma ampla gama de produtos eficazes, impactando diversos setores industriais. No entanto, é fundamental abordar os desafios ambientais e trabalhar em direção a soluções mais sustentáveis para garantir um futuro equilibrado e responsável no uso dos polímeros. No capítulo Polímeros, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender melhor os polímeros e sua relevância na indústria. Você também vai explorar suas características, estruturas moleculares, propriedades físicas e químicas, métodos de síntese e processamento. Por fim, vai compreender conceitos fundamentais, como monômeros, polimerização, grau de polimerização, polímeros termoplásticos e termorrígidos, entre outros. Boa leitura. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 A148m Abitante, André Luís. Materiais de construção [recurso eletrônico] / André Luís Abitante, Ederval de Souza Lisboa. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-009-2 1. Materiais de construção. I. Lisboa, Ederval de Souza. CDU 691 Livro_Materiais_construcao.indb IILivro_Materiais_construcao.indb II 12/01/2017 15:07:4812/01/2017 15:07:48 Polímeros Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são polímeros. Identifi car os principais usos dos polímeros. Reconhecer os tipos de polímeros mais utilizados. Introdução Várias técnicas de construção que anteriormente utilizavam materiais de construção tradicionais atualmente têm substituído seus insumos por materiais poliméricos. Por exemplo, instalações de gás em uma edificação dificilmente serão executadas utilizando-se o cobre. Para entender essa mudança de cenário, que resulta do aumento da industrialização da construção e do surgimento de novas tecnologias, neste estudo você vai aprofundar seus conhecimentos sobre os polímeros. O que são polímeros? Um polímero é um composto constituído por um grande número de pequenas unidades moleculares, que são chamadas monômeros, combinados quimicamente entre si. Um polímero típico contém uma cadeia de monômeros de várias cente- nas de unidades que pode ou não ter ramifi cações. Estas unidades monômeras também podem ou não ser idênticas, ou seja, um mesmo polímero pode conter um, dois ou muitos diferentes monômeros em sua composição (copolímeros). Existem os polímeros naturais, como por exemplo, as paredes celulares e as estruturas vitais das plantas, compostas em grande parte pela celulose. Os polímeros sintéticos, material relativamente recente, que será foco deste estudo, são de uso crescente e de alta difusão na construção civil. Materiais_construcao_U3_C01.indd 81Materiais_construcao_U3_C01.indd 81 12/01/2017 14:58:3612/01/2017 14:58:36 Breve histórico dos materiais: 1869/1870 – primeiro plástico celuloide; 1928 – acrílico; 1930 – poliestireno; 1932 – PVC e PVA; 1938 – poliésteres; 1940 – polietileno; 1945 – silicone. A maioria dos polímeros sintéticos são compostos orgânicos de alto peso molecular, comumente chamados de plásticos. No sentido estrito, plástico significa material artificial deformável. Para a indústria chamam-se plásticos os materiais artificiais formados pela combinação do carbono com o oxigênio, hidrogênio e outros elementos orgânicos ou inorgânicos que, embora sólidos no seu estado final, em alguma fase de sua fabricação apresentam-se na con- dição de líquidos, podendo, então, ser moldados na forma desejada, mediante o emprego de temperatura e/ou pressão. O termo “artificial” o diferencia de outras matérias como vidro, borracha e outros que também são moldados em alguma etapa da fabricação. Os polímeros geralmente são conhecidos como materiais baratos e inferiores aos materiais tradicionais. No entanto, há aplicações importantes e pesquisas estão sendo feitas para o aprimoramento das qualidades dos plásticos, tornando- -o um material dos mais recomendados para diversas situações, desde que suas propriedades sejam consideradas. A maior parte dos plásticos é usada para fins industriais importantes, como a indústria aeronáutica, mecânica, automobilística, etc.; somente uma pequena parte é usada para fabricação de peças de baixo custo. Com o aumento do consumo de plásticos nas construções, os polímeros têm ganhado destaque em relação a outros materiais tradicionais. Em relação à plasticidade, esses materiais são correntemente divididos em três tipos principais: a) Termoplásticos: amolecem quando aquecidos, sendo então molda- dos e posteriormente resfriados, sem perder suas propriedades neste processo, podendo ser novamente aquecidos e moldados, ou seja, são Materiais de construção82 Materiais_construcao_U3_C01.indd 82Materiais_construcao_U3_C01.indd 82 12/01/2017 14:58:3812/01/201714:58:38 recicláveis. Os mais conhecidos são o polietileno, o orlon (acrilonitrila), o náilon, o politubeno, o PVC (cloreto de polivinila), o PVA (acetato de polivinila), o cloreto de vinila, o acetato de vinila, o propileno isostático e os acrílicos. b) Termofixos: o processo de moldagem resulta da reação química irre- versível entre as moléculas do material, tornando-o duro e quebradiço, não podendo ser moldado outra vez. Os mais conhecidos são a baquelite (fenol formaldéido), a ureia formaldéido, o dracon (poliéster), a resina alquídica, a resina epóxi e as melaminas. Exemplo: alguns cabos de panelas é feito de baquelite, esse material quando aquecido acidental- mente no fogão, não amolece, decompõe-se e exala um característico cheiro de queimado. c) Elastômeros: apresentam grande elasticidade e, por isso, recebem também o nome de borracha sintética. Os mais utilizados são o ne- oprene (policloropreno), o butyl (isobutileno-isopreno) o teflon e o viton (politetrafluoretileno) o tiokol (polissulfeto) o SBR (estireno- -butadieno), o adiprene (poliuretana), os silicones (polisiloxano) e o hypalon (polietileno clorossulfanado). A borracha natural é um polímero do isopreno, que quando aquecida com enxofre, processo denominado de vulcanização, tem suas cadeias (de isopreno) interligadas por pontes (de enxofre), permitindo que o material seja esticado e retorne à posição original sem rompimento, aumentando também a resistência ao corte e ao desgaste. Sem generalizar, os plásticos apresentam como vantagens o baixo peso específico, o fato de serem isolantes elétricos, a possibilidade de coloração integral do material, o relativo baixo custo, a facilidade de adaptação à produção em série e o fato de serem imunes à corrosão. Como desvantagens citamos a fraca resistência aos esforços de tração, ao impacto, dilatação, deformação sob carga, rigidez, resistência ao calor e às intempéries. Há diversas pesquisas buscando melhorar as qualidades físico-mecânicas dos plásticos, procurando torná-los materiais ainda mais competitivos, tanto em preço quanto em qualidade. Estas melhorias focam em quatro características: Ponto de fusão: atualmente entre 100 e 300°C e busca-se atingir 800°C. Módulo de rigidez: tenta-se igualar ao do cobre. Alongamento de ruptura: busca-se um alongamento de no máximo 10%. Resistência à dissolução: maior resistência química. 83Polímeros Materiais_construcao_U3_C01.indd 83Materiais_construcao_U3_C01.indd 83 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 Muitos plásticos já apresentam condições que satisfazem uma ou duas características apontadas; no entanto é difícil obter as quatro características simultaneamente. Outro aspecto importante é que muitas das aplicações dos plásticos são feitas a partir de teorias utilizadas para outros materiais, por isso deve-se buscar um desenvolvimento de recursos mais apropriadas no desenho industrial para a utilização dos plásticos de forma mais adequada. Fabricação de plásticos A polimerização é areação química que dá origem aos polímeros, é a junção das unidades estruturais (monômeros) que dão origem às macromoléculas (polímeros), e pode ser feita por adição ou condensação. Polímeros de adição são produzidos por reações nas quais os monômeros adicionados um ao outro dão origem a um polímero cuja massa molecular é a soma das unidades monômeras que lhe deram origem. A característica comum dos monômeros é que sempre possuem ligação dupla entre carbonos. Quando as ligações duplas intermoleculares são rompidas e surgem ligações entre os monômeros, está feito o polímero. Exemplos: polietileno, teflon, polipropileno, isopor, PVC, PVA, entre outros. Quando o polímero é obtido pela reação de dois (ou mais) monômeros, com a eliminação de uma molécula mais simples (H2O, NH3 etc.), ele é chamado polímero de condensação. Sua formação deve iniciar contendo dois (ou mais) grupos funcionais. Usualmente estão envolvidos dois monômeros diferentes (copolímeros). Exemplos: baquelite (polifenol), poliéster (dacron), náilon (poliamida), etc. Para fabricar plásticos, resumidamente os profissionais devem fazer o seguinte (em escala industrial): 1. Preparar as matérias-primas e os monômeros. 2. Realizar reações de polimerização. 3. Processar os polímeros em resinas de polímero finais. 4. Fabricar produtos (moldar) com acabamento. As diversas matérias-primas que formam os plásticos vêm do petróleo bruto, que contém os hidrocarbonetos necessários. As matérias-primas de hidrocarboneto são obtidas com o processo de “craqueamento” utilizado no refinamento de petróleo e de gás natural. Os hidrocarbonetos são processados Materiais de construção84 Materiais_construcao_U3_C01.indd 84Materiais_construcao_U3_C01.indd 84 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 quimicamente para formar os monômeros, tais como estireno, cloreto de vinil, acrilonitrila, utilizados na fabricação de plásticos. Em seguida, os monômeros realizam reações de polimerização em grandes usinas, produzindo resinas de polímero, que são coletadas para um novo processo. Nem sempre o produto possui as características necessárias para determinada aplicação, por este motivo a polimerização pode fazer uso de aditivos, como estabilizantes, plastificantes, lubrificantes, agentes antiestá- ticos, retardadores de chama, pigmentos e corantes, agentes de expansão e espumantes, nucleantes, modificadores de impacto, agentes de reforço etc. As resinas de polímeros finais estão geralmente em forma de grânulos ou bolhas (veja a Figura 1). Figura 1. Resinas poliméricas prontas para processamento final: a moldagem. Fonte: Vedmed85 / Shutterstock.com. Por último, as resinas de polímero são processadas em produtos plásticos finais. Geralmente, são aquecidos, moldados e resfriados. Há diversos processos envolvidos nesta etapa, dependendo do tipo de produto que se deseja obter: a) Extrusão: os grânulos são aquecidos e misturados mecanicamente em uma longa câmara, forçados através de uma pequena abertura e 85Polímeros Materiais_construcao_U3_C01.indd 85Materiais_construcao_U3_C01.indd 85 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 resfriados com ar ou água. Este método é utilizado para fazer filmes plásticos. b) Moldagem por injeção: os grânulos de resina são aquecidos e misturados mecanicamente em uma longa câmara, forçados sob bastante pressão para dentro de um molde já resfriado. Este processo é utilizado para fabricação de recipientes como embalagens de manteiga e iogurte. c) Moldagem por sopro: esta técnica é utilizada juntamente à moldagem por extrusão ou injeção. Os grânulos de resina são aquecidos e comprimidos em um tubo líquido, semelhante a uma bisnaga. A resina entra no molde frio e o ar comprimido é soprado para dentro do tubo da resina. O ar expande a resina contra as paredes do molde. Este método é utilizado para fazer garrafas plásticas. d) Moldagem por rotação: os grânulos de resina são aquecidos e resfriados em um molde que pode ser girado em três dimensões. A rotação distri- bui o plástico igualmente ao longo das paredes do molde. Esta técnica é utilizada para fazer objetos plásticos grandes e ocos (brinquedos, móveis, equipamentos esportivos, fossas, latas de lixo e caiaques). e) Moldagem por compressão: é o método mais antigo, em que uma quan- tidade determinada de polímeros e aditivos é colocada entre a fêmea e o macho de um molde; o molde é fechado e submetido a aquecimento e pressão. Este método é usado para produzir plásticos termorrígidos. Polímeros são macromoléculas em que existe uma unidade que se repete, chamada monômero. O nome vem do grego: poli = muitos + meros = partes, ou seja, muitas partes. A reação que forma os polímeros é chamada de polimerização. Principais usos do polímero Na construção civil, o PVC notadamente é o plástico de maior utilização, como em tubos e conexões para água, esgoto e eletricidade, peças de arremate como torneiras, chuveiros, perfi s paraazulejos, espaçadores, etc. Também pode ser utilizado como coberturas para solucionar problemas de luminosi- dade em telhados de barracões e outros. Possui alta resistência, fl exibilidade, Materiais de construção86 Materiais_construcao_U3_C01.indd 86Materiais_construcao_U3_C01.indd 86 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 durabilidade e economia. Suas paredes lisas e o menor número de junções nas linhas difi cultam o entupimento e as incrustações. Já a espessura pequena (3,00 mm) e a facilidade de aderência com cola (junta soldada) permitem grande rendimento da mão de obra. Normalmente são encontrados nas bitolas de 40, 50, 75 e 100 mm. Uma grande variedade de materiais de conexão é encontrada, tal como bolsas, luvas, cotovelo, curvas, junção simples 450, junção dupla, T’s, cruzetas, além de ralos simples e sifonados e tubos de descargas. Para instalações de água fria em zonas rurais, são usados tubos PVC classe 12 (6 kg/ cm2) com diâmetro de 20 a 110 mm. Para prédios ou tubos submetidos a pressões de 7,5 kg /cm2 recomenda-se a série A. Sob encomenda são for- necidos tubos de classe 20 (10 kg/ cm2), com comprimento de 6 m. Os tubos encontrados no comércio, são de dois tipos: junta soldada (cola especial), de acoplamento e rosqueáveis. Figura 2. PVC. Fonte: Toa55 / Shutterstock.com. O poliestireno, que tem superfícies brilhantes e polidas, resiste pouco ao calor e é quebrado devido à pouca flexibilidade, é bastante utilizado em aparelhos de iluminação mais econômicos. Existe o polietileno de alto impacto, mais resistente, utilizado na fabricação de assentos sanitários, bancos, e peças hidráulicas (sifões, válvulas e outras). 87Polímeros Materiais_construcao_U3_C01.indd 87Materiais_construcao_U3_C01.indd 87 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 O poliestireno expandido (isopor) tem seu polímero em forma de esferas que são comprimidas dentro de um molde fechado, por intermédio de um gás que se dilata quando aquecido. Dessa maneira, se fabricam blocos que são cortados originando placas de várias espessuras, ou se fabricam peças já moldadas. O principal uso é como isolante térmico em lajes, forros, câmaras frigoríficas, etc. O polietileno tem baixo custo e é de fácil trabalhabilidade, é flexível e tem fracas propriedades mecânicas e baixa resistência ao calor. É muito utilizado sob a forma de folhas em rolos, para proteção de paredes, lajes e materiais contra a chuva, cobertura de equipamentos, formação de pequenos lagos para represamento, etc. O náilon é um dos plásticos mais nobres e de melhores qualidades. Usado como reforço de telhas plásticas, em buchas de fixação e como “ferragens” para armários (dobradiças, trincos, puxadores, etc.). O fiberglass é a combinação de vidro com resina poliéster ou com epóxi e melaminas. Convenientemente projetado, forma uma estrutura semelhante ao concreto armado em que a resina seria o concreto e as fibras de vidro as armaduras. Pela facilidade de moldagem é bastante utilizado na fabricação de banheiras, pisos de box, pias, reforço em conexões de PVC, reparos em tubulações de ferro fundido, como telhas e também como camada imperme- abilizante em lajes. Outra aplicação importante na construção é na confecção de formas de concreto, principalmente quando existe repetição de elementos. Os acrílicos são plásticos nobres, de qualidades óticas e aparência se- melhante ao mais fino vidro. Podem ser leitosos, utilizados para difusão de luz nos aparelhos de iluminação, em domos de iluminação zenital, box de banheiro, etc. As resinas alquídicas, fenólicas e vinílicas, são largamente utilizadas nas indústrias de tintas e vernizes, principalmente o PVA. Resinas vinílicas asso- ciadas com outros elementos, por exemplo, o amianto gera material destinado a piso de pequena espessura (paviflex). As resinas fenólicas são empregadas nos laminados plásticos (fórmica) e no revestimento de chapas de madeira modificada (duraplac). As resinas epóxi são um dos mais novos e versáteis plásticos, aplicadas principalmente como revestimento, por sua dureza e resistência para concreto. Geralmente necessitam ser combinados com outros materiais. Suas utilizações genéricas são: adesivos, selantes, revestimentos e pavimentação. O hypalon e o neoprene são elastômeros ou borrachas sintéticas usadas para impermeabilização, apresentando boas qualidades de resistência às in- tempéries, à luz solar e ao calor. O hypalon é revestimento aplicado a rolo, Materiais de construção88 Materiais_construcao_U3_C01.indd 88Materiais_construcao_U3_C01.indd 88 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 pincel ou pulverização sobre vários tipos de superfícies, impermeabilizando. O neoprene possui diversas aplicações, como gaxetas, para vedação de paredes e esquadrias, em juntas de expansão e como base antivibratória. Os silicones são obtidos a partir do silício e especialmente indicados para proteção de superfícies sujeitas a intempéries. A aplicação do silicone confere ao tijolo, reboco ou concreto uma tensão superficial sensivelmente menor que a da água. Esta, sem ter sua tensão superficial rompida, escorre sobre a superfície sem encharcá-la. Essa aplicação tem o nome de hidrofugação. Como mastique os silicones são utilizados em vedação das mais diversas juntas. Reciclagem Polímeros naturais, como a celulose, sofrem biodegradação com relativa facilidade. Já os sintéticos, normalmente derivados de petróleo, apresentam alta resistência a esse processo. A resistência é desejável enquanto o material está sendo utilizado, porém, torna-se um grande problema quando é descartado em lixões e aterros sanitários, já que o processo de degradação pode levar décadas. Quando não tem mais utilidade, o plástico pode se tornar matéria prima para novos produtos, via reciclagem. As indústrias de artefatos plásticos utilizam o material reciclado na produção de baldes, cabides, garrafas de água sanitária, conduítes e acessórios para automóveis. É possível economizar até 50% de energia com o uso do plástico reciclado. Em 2009, cerca de 21,2% dos plásticos foram reciclados no território brasileiro, o que representou aproximadamente 556 mil toneladas (naquele ano), de acordo com dados do Cempre (Compromisso Empresarial pela Reciclagem). A reciclagem dos plásticos é dividida em dois grupos principais: a) Reciclagem energética: os plásticos são queimados em fornos apro- priados, e a energia gerada em forma de calor é aproveitada para a produção de outros materiais, como cimento. Economiza-se, desta forma, o consumo de combustíveis tradicionais. Este processo é muito utilizado em alguns países, principalmente da Ásia. 89Polímeros Materiais_construcao_U3_C01.indd 89Materiais_construcao_U3_C01.indd 89 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 b) Reciclagem mecânica: a mais utilizada em todo o mundo. Após a coleta, os materiais são prensados e transportados até uma recicladora. Lá os materiais plásticos passam por um processo de separação e moagem, transformando-se em flocos. Entram num sistema de lavagem e descon- taminação e, como material limpo, estão prontos para serem reutilizados. Um dos grandes problemas dos polímeros é que nem todos podem ser decompostos (através de uma nova fusão) ou despolimerizados de forma direta. Ainda, dependendo do material, a reciclagem pode se tornar várias vezes mais caras do que uma nova pro- dução, assim, deve ser de consciência geral o consumo responsável desses compostos. 1. Referente aos polímeros: a) São fabricados por polimerização. b) Podem ser apenas termoplásticos. c) Não têm ligação com os elastômeros. d) Todos podem ser reciclados. e) Não sofrem modificações com temperatura e pressão. 2. Qual dos tipos abaixo não é um tipo de aditivo utilizado nos polímeros? a) Plastificantes. b) Pigmentos. c) Estabilizadores. d) Cargas. e) Anticorrosivos 3. Qual dos processos abaixo não é utilizado para a conformação dos polímeros? a) Injeção. b) Extrusão.c) Compressão. d) Calcinação. e) Insuflação. 4. Os polímeros: a) têm uma alta massa específica. b) não apresentam estabilidade dimensional. c) apresentam dificuldade de combustão. d) são todos permeáveis. e) apresentam alta condutibilidade térmica e elétrica. 5. Qual dos itens abaixo não é um polímero? a) Polietileno. b) Dolomitos. c) Poliestireno. d) Policloreto de vinila. e) Policarbonato. Materiais de construção90 Materiais_construcao_U3_C01.indd 90Materiais_construcao_U3_C01.indd 90 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 COMPROMISSO EMPRESARIAL PELA RECICLAGEM. Site. São Paulo: CEMPRE, 2016. Disponível em:<www.cempre.org.br>. Acesso em: 05 dez. 2016. Leituras recomendadas ADAMIAN, R. Novos materiais: tecnologia e aspectos econômicos. Rio de Janeiro: Escola Politécnica URFJ; COPPER-UFRJ, 2009. USP INOVAÇÃO. Coletânea de Respostas Técnicas: borracha e plástico. São Paulo: USP Inovação, 2005 INSTITUTO DE EMBALAGENS, ENSINO E PESQUISA. Embalagens flexíveis. São Paulo: Instituto de Embalagens, Ensino e Pesquisa, 2009 MANRICH, S. et al. Identificação de plásticos: uma ferramenta para reciclagem. São Carlos: Edufscar, 2007. Associação Brasileira da Indústria Química. Site. São Paulo: ABIQUIM, 2016. Disponível em: http://www.abiquim.org.br/. Acesso em: 05 dez. 2016. AMERICAN CHEMISTRY COUNCIL. Site. Washington: ACC, 2016. – Disponível em: < https://www.americanchemistry.com/ >. Acesso em: 05 dez. 2016. PLASTIVIDA. Site. São Paulo: Plastivida, 2016. Disponível em: <www.plastivida.org. br>. Acesso em: 05 dez. 2016. SCHMITT, E.; HÖROLD, S. Plásticos y electricidad: aditivo ignífugo, el tercer e indis- pensable elemento en la relación. Interempresas.net, 28 abr. 2088. Disponível em: <http://www.interempresas.net/Electricidad_Electronica/Articulos/21562-Plasticos- -y-electricidad-aditivo-ignifugo-tercer-e-indispensable-elemento-en-relacion.html>. Acesso em: 05 dez. 2016. Referência 91Polímeros Materiais_construcao_U3_C01.indd 91Materiais_construcao_U3_C01.indd 91 12/01/2017 14:58:3812/01/2017 14:58:38 Dica do professor A polimerização é um processo químico pelo qual pequenas unidades moleculares, chamadas de monômeros, se combinam para formar uma cadeia longa e contínua, conhecida como "polímero". Esse processo ocorre por meio de reações químicas, nas quais ocorrem ligações covalentes entre os monômeros, formando uma estrutura macromolecular. Nesta Dica do Professor, você vai ver os dois tipos de polimerização que existem, bem como outras etapas no processo de fabricação desse material. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/4accd535004a6f47ce4d01ea12aefa33 Exercícios 1) Os polímeros são macromoléculas compostas por unidades estruturais repetitivas, chamadas de monômeros, que estão ligadas por meio de ligações covalentes. Essas cadeias moleculares longas e contínuas conferem aos polímeros suas propriedades únicas e diversas aplicações. Referente a esse material, marque a alternativa correta. A) São fabricados por polimerização. B) Podem ser apenas termoplásticos. C) Não têm ligação com os elastômeros. D) Todos podem ser reciclados. E) Não sofrem modificações com temperatura e pressão. 2) Os aditivos são substâncias adicionadas aos polímeros com o objetivo de melhorar suas propriedades ou conferir características específicas ao material final. Nesse sentido, qual dos tipos a seguir é um tipo de aditivo utilizado nos polímeros? A) Anticorrosivos. B) Metais pesados. C) Antibióticos. D) Hormônios. E) Antichamas. 3) Conformação é o processo de dar forma a um polímero por meio de técnicas específicas. É uma etapa fundamental na fabricação de componentes e produtos, na qual o material é deformado para adquirir a forma desejada. Qual dos processos a seguir é utilizado para a conformação dos polímeros? A) Sinterização. B) Polimerização. C) Eletroforese. D) Extrusão. E) Hidratação. 4) Os polímeros têm importância significativa na ciência dos materiais e na engenharia. Eles são objeto de estudo em termos de suas propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e ópticas, bem como suas interações com outros materiais e ambiente. A pesquisa contínua no campo dos polímeros busca desenvolver novos materiais com propriedades aprimoradas, sustentabilidade e aplicações inovadoras. Nesse sentido, marque a alternativa correta sobre esses materiais. A) Têm uma alta massa específica. B) Não apresentam estabilidade dimensional. C) Apresentam dificuldade de combustão. D) São todos permeáveis. E) Apresentam alta condutibilidade térmica e elétrica. 5) Os polímeros apresentam uma ampla variedade de propriedades que os tornam materiais versáteis e aplicáveis em diversas áreas. Qual das afirmações a seguir é verdadeira sobre as propriedades dos polímeros? A) Os polímeros são condutores de eletricidade devido à presença de ligações metálicas. B) Os polímeros têm alta massa específica em comparação a metais e cerâmicas. C) Os polímeros apresentam alta condutibilidade térmica devido à sua estrutura molecular. D) Os polímeros são geralmente permeáveis a gases e líquidos devido à sua estrutura porosa. E) Os polímeros são facilmente inflamáveis devido à presença de ligações químicas instáveis. Na prática Uma das principais características do poliestireno expandido (EPS) é a sua leveza. Devido à sua estrutura celular, ele apresenta uma densidade muito baixa em comparação com outros materiais. Essa característica torna o EPS uma escolha popular em várias aplicações, em que a redução de peso é desejada, como na construção civil. Confira, Na Prática, como esse material pode ser utilizado para resolver o problema de peso nas estruturas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/7def101a-72ad-4a13-b8da-4357b1459e06/1ea7d4b5-8c44-4f56-b611-7a46f8d43330.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Como é feito o EPS (isopor) O EPS é amplamente utilizado na construção civil, sendo empregado em diferentes formas, como painéis isolantes, blocos para alvenaria, telhas térmicas e lajes. Sua leveza facilita o manuseio e a instalação, além de contribuir para a redução do peso total das estruturas. Essa característica também permite a criação de projetos arquitetônicos mais criativos e inovadores. Neste vídeo, você vai ver como esse material é fabricado. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Avaliação térmica, física e mecânica de blocos de concreto com poliestireno expandido reciclado Além dos benefícios já mencionados nesta Unidade de Aprendizagem, a adição do EPS no concreto também traz melhorias significativas nos confortos térmico e acústico da estrutura. A adição de EPS no concreto contribui para a criação de residências mais agradáveis e com melhor qualidade de vida. Neste artigo, você vai ver mais sobre essas duas propriedades importantíssimas às edificações. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Estudo comparativo de argamassas de revestimento com incorporação de resíduo de borracha de pneus inservíveis em comparação com argamassas com aditivo incorporador de ar A borracha é composta principalmente por polímeros de hidrocarbonetos. Eles são elastômeros que têm a capacidade de se deformar sob tensão e retornar à sua forma original quando a tensão é removida, tornando-os ideais para aplicações em pneus. Quando um pneu atinge sua vida útil, ele https://www.youtube.com/embed/Myc92Q75pug https://www.scielo.br/j/ac/a/TY6rYrfy5L4LnkmydgBFtND/?lang=pt se torna um resíduo que pode ser incorporado tanto em argamassas quanto em concretos. Nesta dissertação, você vai conferiruma comparação das argamassas com incorporação de resíduos de borracha de pneus inservíveis com argamassas com aditivo incorporador de ar. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. http://www.repositorio.jesuita.org.br/bitstream/handle/UNISINOS/9695/Cristiane%20Philippsen_.pdf?sequence=1&isAllowed=y Refratários Apresentação Engana-se quem pensa que o uso dos materiais refratários é algo recente. Sabe-se que eles são utilizados desde a Antiguidade. Eles são relevantes devido às suas características, sobretudo a resistência a altas temperaturas. A sua utilização se dá em diversos segmentos, e a indústria, de modo geral, é uma grande consumidora desse produto. O concreto refratário é um dos materiais empregados em larga escala e tem se mostrado cada vez mais útil nos processos industriais. Além disso, devido ao fato de ter mais resistência à compressão e a altas temperaturas, e também por ter longa vida útil, tem entrado nos debates sobre sustentabilidade e gerado uma série de pesquisas sobre suas propriedades, sua composição, sua produção e suas aplicações. Esses materiais foram desenvolvidos devido à versatilidade e a suas características físicas e mecânicas resistentes a altas temperaturas. Destacam-se também por ser capazes de suportar cargas em condição de serviço e resistirem à ação de abrasivos e químicos. Logo, os refratários são produtos utilizados em uma grande variedade de indústrias. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender sobre o refratário como material utilizado na construção civil, considerando a característica mais importante, a de resistir a altas temperaturas. Nesse sentido, você vai aprender a classificar os tipos de refratários existentes e identificar as suas propriedades. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são materiais refratários.• Classificar os tipos de materiais refratários.• Identificar as principais propriedades que norteiam o comportamento dos materiais refratários. • Desafio Levando em conta as características dos refratários, pode-se dizer que são materiais muito resistentes, e a prova disso é a possibilidade de encontrá-los em diversas aplicações — como, nas edificações, nos tijolos, amplamente utilizados na construção civil. Os tijolos variam na textura, apresentando desde a coloração amarela até a cinza. Nesse sentido, existem muitos benefícios do uso de tijolos refratários na construção civil. São diversos os tipos de refratários, cada um com suas características. Aliado a isso, a tecnologia está cada vez mais atuante a fim de aprimorar a qualidade dos materiais a serem colocados no mercado para comercialização. Você é o engenheiro responsável por analisar a seguinte situação: uma edificação vai ser construída com tijolos cerâmicos, pois são baratos, fáceis de encontrar, apresentam boa resistência, inércia térmica, acabamento e não requerem mão de obra tão especializada para a construção. Nesse contexto, é importante observar outras alternativas de materiais para o uso nas construções civis. Desse modo, responda os seguintes questionamentos: a) Se a instalação for próxima de fontes de calor elevado, o que acontecerá com o tijolo comum? Discorra sobre essa situação. b) No caso descrito na questão anterior, você recomendaria o uso de qual tipo de tijolo? Justifique. Infográfico Os refratários são materiais cerâmicos e têm como principal característica a resistência a elevadas temperaturas. Isso faz com que não se decomponham ou entrem em fusão, além permanecerem não reativos em ambientes severos. Além disso, nota-se que são resistentes à corrosão e à erosão por metais líquidos, escórias e gases quentes. Neste Infográfico, você vai ver as classificações, as características e as aplicações dos materiais refratários, além de compreender que eles passam por distintos processos industriais. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/c214ea57-ef92-4d46-9195-6232e51db87f/5c822c43-3741-40b5-ad68-faeecb0cbac9.png Conteúdo do livro O conhecimento sobre a classificação dos materiais refratários é importante para a sua aplicação adequada. Desse modo, podemos citar como materiais refratários monolíticos: concretos refratários, argamassas refratárias, plásticos refratários e revestimentos refratários. Podem ser aplicados por socagem, vertimento, vibração ou projeção pneumática, formando revestimentos monolíticos. Posto isso, nota-se que os refratários monolíticos são materiais com propriedades refratárias obtidos pela mistura controlada de agregados secos sem a necessidade de moldagem prévia, prensagem, queima e outros. São materiais com custo relativamente menor quando comparados aos refratários conformados devido à ausência dessas etapas de produção. No capítulo Refratários, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai compreender o que são materiais refratários, além de classificá-los e identificar suas propriedades mais essenciais. Boa leitura. MATERIAIS E TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO Ronei Stein REFRATÁRIOS 4 INTRODUÇÃO Neste capítulo, você vai estudar os produtos refratários. Os processos industriais como o cimento, cerâmica, siderurgia, petróleo, etc, exigem muitas vezes altas temperaturas. Materiais convencionais não conseguem suprir a necessidade de segurança e isolamento. Toma-se partido para isso dos materiais refratários, que mesmo sujeitos a altíssimas temperaturas não alteram suas características e permitem a produção dos insumos necessários para a construção. OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Ao final desta aula unidade, você deverá ser capaz de: • �Explicar o que são materiais refratários. • �Classificar os tipos de materiais refratários. • �Identificar as principais propriedades que norteiam o comportamento dos materiais refratários MATERIAIS REFRATÁRIOS Os materiais foram agrupados convenientemente em três classificações básicas: metais, cerâmicas e polímeros. Esses materiais se diferem um do outro devido sua composição química e a estrutura atômica, podendo os mesmos materiais se enquadrar dentro de um ou outro grupo distinto. Ainda existe uma quarta classificação, os compósitos, formados pela combinação de duas ou mais classes citadas anteriormente. Por fim, tem-se os materiais avançados, possuindo aplicabilidade de alta tecnologia. Especificamente falando dos materiais cerâmicos, esses são formados por elementos metálicos e não metálicos, na maioria, consistem em óxidos, nitretos e carbetos. Podem ser classificados de diversas formas, mas as mais comuns são segundo sua classe de compostos químicos ou pelas suas propriedades principais. Somente a partir dos anos 1950, com o avanço da tecnologia, as cerâmicas começaram a ser usadas pelas indústrias em componentes eletrônicos, aeroespacial, entre outros. Antes, esses matérias eram denominados 5 “cerâmicas tradicionais”, onde o uso da argila era a matéria-prima primária, sendo fabricados louças, porcelanas, tijolos, telhas, etc. Diferentes aplicabilidades podem ser atribuídas para a cerâmica, estando divididas nos seguintes grupos: vidros, produtos estruturais à base de argila, louças brancas, refratários, abrasivos, cimentos e por fim, as cerâmicas avançadas. Em se tratando de materiais refratários, esses começaram a ser utilizados já pré-história, quando o homem descobriu e dominou o fogo. A queima de argilas favoreceu com que formas estáveis fossem obtidas com esta matéria- prima, sendo caracterizada por apresentar alta resistência mecânica (Fig. 1). Figura 1. Exemplo de artefato refratário pré-histórico. Atualmente esse material é utilizado na produção e refino do aço, manuseio de metais e vidros, em fornos de tratamento térmico e equipamentos que operem em altas temperaturas. Para um material ser caracterizado como refratário, o mesmodeverá possuir as seguintes características: • Alta refratariedade (capacidade de suportar altas temperaturas sem deformar - acima de 1100ºC); • Estabilidade mecânica; • Estabilidade química; • Estabilidade dimensional; • Estabilidade ao choque térmico; • Baixa condutividade térmica; • Baixa permeabilidade. 6 O uso dos refratários é uma praticada bastante dissipada em vários segmentos de indústrias, como siderúrgicas, cimento, vidro e petroquímica, devido principalmente o fato de: • Possuírem excelentes propriedades térmicas; • Resistência à corrosão; • Abrasão e choque térmico; • Permanecerem não-reativos e inertes quando expostos a ambientes severos. Entender a matéria-prima refratária é uma parte essencial para a fabricação dos materiais. Entre os diversos elementos químicos encontrados na Terra, somente alguns podem ser utilizados para fabricação de refratários, entre eles: silício (Si), alumínio (Al), magnésio (Mg), zircônio (Zr), carbono (C), cálcio (Ca) e cromo (Cr). Diferentes propriedades químicas e físicas específicas de uma matéria-prima, controlam as propriedades finais do produto refratário. Seis óxidos formam a base dos produtos refratários: alumina (Al2O3), magnésia (MgO), sílica (SiO2), zircônia (ZrO2), cal (CaO) e óxido crômico (Cr2O3). A produção de diferentes materiais demanda diferentes quantidades de refratários, seguem alguns exemplos: • 1 Tonelada de cimento demanda ±0,6 kg de refratário; • 1 Tonelada de vidro demanda ±4 kg de refratário; • 1 Tonelada de alumínio demanda ±6 kg de refratário; • 1 Tonelada de cobre demanda ±3 kg de refratário. NOTA 7 TIPOS DE MATERIAIS REFRATÁRIOS Basicamente os refratários podem ser divididos de acordo com sua composição químico em: argila refratária, de sílica, básica e refratários espaciais. A composição dos mesmos e a porosidade aparente se encontra na Tab. 1. Tabela 1. Composição dos principais materiais refratários mais comuns. Fonte: Callister e William (2007). GRANDEZAS IMPORTANTES A densidade é uma das principais grandezas que precisam ser analisadas em materiais refratários, pois a mesma está diretamente ligada a outras características, como a condutividade térmica e resistência mecânica. Em muitos casos, não é possível medir o volume de uma peça refratária, pois as geometrias normalmente são complexas e esses apresentam descontinuidades e imperfeições, como trincas e poros, podendo ser abertos ou fechados. Logo, pode-se medir a densidade por meio da densidade real e da densidade aparente. TIPOS DE REFRATÁRIOS Al2O3 SiO2 MgO Cr2O3 Fe2O3 CaO TiO2 POROSIDADE APARENTE (%) ARGILA REFRATÁRIA 25-45 70-50 0-1 - 0-1 0-1 1-2 10-25 ARGILA REFRATÁRIA COM ALTO TEOR DE ALUMINA 90-50 10-45 0-1 - 0-1 0-1 1-4 18-25 SÍLICA 0,2 96,3 0,6 - - 2,2 - 25 PERICLÁSIO 1,0 3,0 90,0 0,3 3,0 2,5 - 22 MINÉRIO DE PERICLÁSIO - CROMO 9,0 5,0 73,0 8,2 2,0 2,2 - 21 COMPOSIÇÃO (%) 8 A densidade real pode ser definida como o real volume que um determinado sólido ocupa, não levando em conta a porosidade. Já o cálculo da densidade aparente é definido como sendo o volume ocupado por uma determinada massa de sólido, incluindo os poros. Sendo assim, a porosidade pode ser obtida através do cálculo da densidade aparente, que consiste entre o volume vazio de uma amostra para o seu volume total. Materiais refratários contêm poros abertos e fechados, e porosidade aparente se refere aos poros abertos, enquanto que a porosidade, total ou verdadeira, inclui poros abertos e fechados. De maneira geral, refratários com baixa porosidade possuem melhor: • �Resistência ao ataque químico; • �Eficiência à corrosão; • �Penetração de gases; • �Escórias e metal líquido; • �Erosão. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DOS REFRATÁRIOS Em relação a forma de produção, os refratários podem ser agrupados em dois grupos: • Materiais refratários conformados ou moldados: são os refratários submetidos a processos de queima e definições de forma e dimensões controladas, como tijolos, válvulas, placas e peças em geral; • Materiais refratários não-moldados ou monolíticos: são produzidos por blendagem e mistura de agregados secos sem a necessidade de processos de moldagem, prensagem e queima. Os materiais monolíticos apresentam normalmente custos menores devido à ausência de tais etapas em seu processo de produção. Os não formados são os que não apresentam forma física definida e são constituídos pelos concretos, massas de socar, plásticos e argamassas. O processo de fabricação dos refratários consiste em minerais com ponto de fusão superior a 1.800ºC. São três as principais matérias-primas dos refratários: magnesita, dolomita e alumina. Ainda, em menores escalas são utilizados: grafita, cromita, zircônia, ligantes. 9 A Magnesita é a principal fonte do magnésio, sendo representada pela fórmula MgCO3, um carbonato de magnésio composto com 47,8% de MgO e 52,2% de CO2. Possui formato hexagonal e ocorre tanto na forma de cristais perfeitos de faces romboédricas, como agregados de grãos grosseiros, com dureza variando de 3,0 a 3,2, densidade 3,5 a 5, brilho vítreo, apresentando tonalidade branca com reflexos amarelados, acinzentados, vermelhos ou castanho. Ocorre comumente em veios e massas irregulares, derivadas da alteração da serpentina pela ação de águas carbônicas. A dolomita é um mineral de carbonato de cálcio e magnésio - CaMg(CO3)2, de cor cinza com raias brancas e brilho vítreo. Muito abundante na natureza na forma de rochas dolomíticas, sendo amplamente utilizada para extração de magnésio. Na dolomita existe uma solução sólida entre o magnésio e o ferro. Sendo o extremo em Ferro denominado siderite e o extremo em magnésio denominado magnesite. Possui dureza entre 3,5 e 4,0 na escala de Mohs, e sua densidade varia entre 2,86 e 3,10. Por fim, a alumina é produzida a partir do hidróxido de alumínio, por de hidroxilização, resultando em um material feito quase que totalmente de óxido de alumínio (alumina; Al2O3). É um material altamente poroso, tendo uma alta taxa de superfície por peso. Este material pode ter uma área de superfície significativamente acima de 200 metros quadrados/grama, o que significa ter uma quantidade grande de poros muito pequenos, quase como túneis, que o atravessam. O uso da alumina em materiais refratários reduz a plasticidades, aumenta a viscosidade, dureza e resistência às tensões e diminui a resistência mecânica. Em se tratando dos usos da alumina, essa é adotada em revestimentos de fornos de altas temperaturas (cerca de 2000°C), mantendo praticamente todas as suas características isolantes. Apesar de todos estes minerais possuírem propriedades resistentes à altas temperaturas, eles não são substituíveis entre si. A escolha das matérias- primas e a formulação são definidas por conta de suas propriedades alcançadas. Inicialmente, em se tratando do processo de fabricação dos refratários, tem-se a preparação das matérias-primas que serão utilizadas, através da britagem, moagem e classificação. Após esta etapa, podem ser estocadas, para uma posterior pesagem e dosagem nas quantidades especificadas para cada produto. Em sequência as matérias-primas são misturadas, em um programa específico para o refratário desejado. A etapa seguinte dependerá da classe de refratário a ser produzida: aqueles que necessitam de conformação (moldados) são então prensados, curados ou queimados, 10 para serem embalados; já os outros (monolíticos) são apenas misturados e embalados (Fig. 2). Figura 2. Fluxograma indicando as etapas de produção dos materiais refratários. Fonte: SILVA adaptada, 2011, p.263. APLICABILIDADE DOS REFRATÁRIOS Conforme comentado anteriormente, os materiais refratários são utilizados em praticamente todos os segmentos da indústria. A indústria siderúrgica é a que mais consome esse material, conforme fig. 3 a qual apresenta a porcentagem dos maiores consumidores de refratários. 11 Figura 3. Maiores consumidores globais. Fonte: Magnesita(2014). Os concretos refratários são definidos como a combinação de agregados refratários e ligantes, que após a adição de água é vertido em moldes formando uma estrutura que adquire resistência devido a ação química. Os principais produtos utilizados na produção do cimento refratários são alumina hidratada, fosfato de monoalumínio, ácido fosfórico e silicatos alcalinos. As principais vantagens do uso concreto refratário são: • �Alta durabilidade quando submetido a altas temperaturas; • �Possibilidade de utilização 24 horas após o lançamento; • �Resistência mecânica elevada; • �Maior resistência às variações bruscas de temperatura; • �Mínimas dilatações e retrações. Para cada tipo de material refratário, existem normas específicas, as quais garantem a preparação, resistência, densidades, sendo estas: • �NBR 6113: Materiais refratários densos conformados - Determinação da resistência à flexão à temperatura ambiente (1997); • �NBR 6114 : Materiais refratários conformados - Método para inspeção por atributos (1997); • �NBR 6115: Materiais refratários isolantes - Determinação da densidade de massa aparente (1996); AÇO ~60% ~15% ~15% ~10% NÃO METÁLICOS (cimento, vidro, cal) NÃO FERROSOS (alumínio, cobre, níquel, prata, zinco) OUTROS (papel e celulose, petroquímica, cerâmica, etc) 12 • �NBR 6220: Materiais refratários densos conformados - Determinação da densidade de massa aparente, porosidade aparente, absorção e densidade aparente da parte sólida (1997); • �NBR 8382: Materiais refratários não-conformados - Preparação de corpos-de-prova de concretos para projeção, concretos isolantes, densos e de fluência livre (2001). EXERCÍCIOS 1. Os refratários não são fabricados por: a) Trefilação. b) Prensagem. c) Moldagem. d) Autoescoamento. e) Projeção. 2. Qual o efeito da alumina nos produtos refratários? a) Menor resistência mecânica. b) Menor resistência à abrasão. c) Menor resistência química. d) Diminui a temperatura máxima. e) Aumenta o teor de silicatos. 3. A porosidade em produtos refratários não serve como: a) Indicador do controle de qualidade. b) Indicador condutividade térmica. c) Minorador do módulo de elasticidade. d) Majorador da resistência à erosão. e) Diminuidor da resistência mecânica. 13 4. Os produtos refratários não conformados tem como vantagem: a) Necessidade de juntas. b) Transporte mais controlado. c) Instalação rápida. d) Reparos frequentes. e) Cura mais fácil. 5. Qual dos produtos abaixo não é utilizado como cimento refratário? a) Alumina hidratada. b) Sulfato de cálcio. c) Fosfato de monoalumínio. d) Ácido fosfórico. e) Silicatos alcalinos. 14 REFERÊNCIAS ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6115. Materiais refratários isolantes - Determinação da densidade de massa aparente. Rio de Janeiro: ABNT, 1996. ____. NBR 6113. Materiais refratários densos conformados - Determinação da resistência à flexão à temperatura ambiente. Rio de Janeiro: ABNT, 1997. ____. NBR 6114. Materiais refratários conformados - Método para inspeção por atributos. Rio de Janeiro: ABNT, 1997. ____. NBR 6220. Materiais refratários densos conformados - Determinação da densidade de massa aparente, porosidade aparente, absorção e densidade aparente da parte sólida. Rio de Janeiro: ABNT, 1997. ____. NBR 8382. Materiais refratários não-conformados - Preparação de corpos-de-prova de concretos para projeção, concretos isolantes, densos e de fluência livre. Rio de Janeiro: ABNT, 2001. CALLISTER, Jr.; WILLIAM, D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 7. ed. Rio de Janeiro, LTC, 2008. MAGNESITA. Magnesita Refratários, 2014. Disponível em: http://ri.magnesita. com/ListaBusca.aspx?busca=magnesita%20refrat%C3%A1rios. Acesso em 19 dez. 2016. SILVA, G. Refratários para siderurgia. In: MOURÃO, M.; et al. Introdução à siderurgia. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM), 2011. 15 LEITURAS RECOMENDADAS ASKELAND, D. R.; PHULÉ, P. P. Ciência e Engenharia dos Materiais. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2008. Conteúdo: Dica do professor Os conhecimentos sobre o uso dos materiais, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil. Diante disso, é fundamental conhecer as propriedades dos refratários, pois esse tipo de material tornou-se cada vez mais presente nas edificações, até porque tem a capacidade de resistir a altas temperaturas sem perder a forma física e a identidade química. Além disso, sabe-se que ele tem propriedades físicas que o tornam resistentes a determinados ataques químicos, físicos, mecânicos, entre outros. O isolante normalmente é o produto que evita a troca de calor entre um ambiente e outro. É também seguro e durável devido às propriedades antioxidantes. Nesta Dica do Professor, você vai conhecer as propriedades dos refratários, bem como as suas aplicações, e compreender o comportamento desses materiais, tão presentes na construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/227f151745567395c0d981b48addd43d Exercícios 1) Os refratários são compostos por argila, contendo principalmente alumina e sílica, que são elementos capazes de suportar altas temperaturas. Nesse sentido, os refratários são fabricados por: A) prensagem, moldagem, autoescoamento e projeção. B) trefilação, prensagem, moldagem, autoescoamento e projeção. C) prensagem, moldagem e autoescoamento. D) trefilação, prensagem e moldagem. E) moldagem, autoescoamento e projeção. 2) Os materiais refratários são um grupo de produtos resistentes a altas temperaturas que mantêm a sua composição sem a perda das propriedades de condutividade elétrica, condutividade térmica e resistência. Sabe-se que a alumina é um elemento que compõe os materiais refratários. Desse modo, qual é o efeito da alumina nos produtos refratários? A) Ela reduz a resistência mecânica. B) Ela diminui a resistência à abrasão. C) Ela diminui a resistência química. D) Ela reduz a temperatura máxima. E) Ela aumenta o teor de silicatos. 3) A porosidade é uma característica de extrema importância na análise de um refratário, pois influencia suas propriedades físicas, mecânicas e térmicas, como a resistência e a condutividade. Sendo assim, assinale a alternativa que apresenta as características da porosidade em produtos refratários. A) Indicador do controle de qualidade, indicador da condutividade térmica, minorador do módulo de elasticidade e majorador da resistência à erosão. B) Indicador condutividade térmica, minorador do módulo de elasticidade, majorador da resistência à erosão e diminuidor da resistência mecânica. C) Majorador da resistência à erosão e minorador do módulo de elasticidade. D) Indicador do controle de qualidade, indicador da condutividade térmica, minorador do módulo de elasticidade e diminuidor da resistência mecânica. E) Indicador do controle de qualidade, indicador da condutividade térmica e minorador do módulo de elasticidade. 4) Os produtos refratários não conformados têm o formato de um grande bloco, isento de juntas em sua disposição final, algo como a peça monolítica. Nesse sentido, eles têm aspectos qualitativos. Sabendo disso, assinale a alternativa que apresenta uma vantagem desses materiais. A) Necessidade de juntas. B) Transporte mais controlado. C) Instalação rápida. D) Necessidade de reparos frequentes. E) Cura mais fácil. 5) O cimento refratário é o produto ideal para o assentamento e o rejuntamento de peças (tijolos, placas, etc.) e alvenarias refratárias em geral. Dos produtos refratários, quais são utilizados como cimento refratário? A) Alumina hidratada e sulfato de cálcio. B) Silicatos alcalinos e alumina hidratada. C) Sulfato de cálcio e fosfato de monoalumínio. D) Sulfato de cálcio e ácido fosfórico. E) Sulfato de cálcio e silicatos alcalinos. Na prática Compreendero uso do material refratário, juntamente com as normas construtivas, é fundamental por razões como segurança, desempenho eficiente, economia, entre outras. Confira, neste Na Prática, os refratários mais apropriados para serem empregados na execução de fornos e estufas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/dcd883e1-c5d1-43d5-a26e-0bf6acb08aa6/8e484377-2b1f-4ba5-aa9a-d73d3aa3c370.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Planejamento, equipamentos e métodos para a construção civil Este livro foi desenvolvido para estudantes de engenharia civil e arquitetura, tecnólogos e profissionais da construção em geral. Trata-se de um manual explicativo, didático e prático sobre o planejamento, os equipamentos e os métodos da construção civil. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Conhecendo os materiais refratários Este vídeo tem como objetivo apresentar os materiais refratários e suas principais características. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Refratários ao carbono para siderurgia: uma breve revisão Este artigo tem por objetivo apresentar uma breve revisão da literatura técnica recente sobre refratários ao carbono, destinados principalmente ao uso em processos siderúrgicos. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.youtube.com/embed/KRkWeKZXwtQ https://intranet.cbt.ifsp.edu.br/qualif/volume04/Engenharia/Artigo_E_04_218_239.pdf Tintas Apresentação As primeiras tintas foram criadas pelos povos da pré-história. Eram utilizados sangue, argila, terra, plantas, pedras e ossos moídos para pintar o corpo e as paredes das cavernas (conhecidas como pinturas rupestres). No entanto, esses povos perceberam que era preciso utilizar um elemento “ligante” para fixar a pintura, a fim de torná-la mais durável. Logo, utilizaram a gordura de animais e a seiva de plantas; assim, obtiveram o êxito desejado. Sabe-se, ainda, que na antiguidade os egípcios já conheciam materiais que lhes davam uma porção de cores fortes e brilhantes, e os chineses e japoneses já usavam nanquim — a primeira tinta para escrever. Na Europa da Idade Média, tinta era coisa de gente importante e rica, usada apenas em igrejas, edifícios públicos e casas de autoridades. Os grandes artistas do Renascimento, como Michelangelo e Leonardo da Vinci, criavam eles mesmos as cores de seus quadros e guardavam o segredo a sete chaves. A tinta pode ser considerada uma mistura estável composta de uma parte sólida (responsável por formar a película aderente à superfície a ser pintada) e um componente volátil (água ou solventes orgânicos). Uma terceira parte, denominada aditivos, embora represente uma pequena percentagem da composição, é responsável pela obtenção de propriedades importantes tanto nas tintas quanto no revestimento. Como a tinta é uma preparação, isso significa que existe uma mistura de vários insumos no seu processo produtivo. As tintas utilizadas hoje, tanto para pintar casas, carros, móveis, eletrodomésticos e outros produtos, quanto para a pintura das mais variadas instalações industriais e estruturas, seguem a mesma fórmula básica criada na pré-história, usando pigmentos e um ligante. Contudo, são fabricadas de forma muito mais moderna em indústrias químicas, com o apoio de laboratórios, usando tecnologia avançada. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai ver a definição dos componentes básicos de uma tinta, os processos de fabricação de tintas. Ainda, vai aprender a avaliar sua qualidade. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são sistemas de pintura.• Reconhecer os materiais de pintura.• Identificar os principais materiais de pintura.• Desafio A aplicabilidade das tintas pode ser observada em praticamente todos os lugares, desde as paredes residenciais até as grandes construções. Entretanto, é imprescindível ressaltar que elas não têm apenas função estética, mas também de proteção da superfície. Por exemplo, o uso da tinta na construção civil tem a finalidade de propiciar não somente a proteção e o acabamento ao substrato, mas a melhor higienização dos ambientes, o controle de luminosidade e sinalização. Por essa razão, o processo de produção de tintas é muito importante. Nesse sentido, analise a seguinte situação: Suponha que você foi contratado pela fabricante de tintas QueTinta. Embora seja o seu primeiro dia na empresa, você já tem experiência no assunto. Seu chefe, então, pede que você acompanhe todo o processo de produção de tintas à base de solvente e lhe fornece um esquema de todo o processo produtivo. Após essa visita, você descobre que muitos litros de tintas estão sendo devolvidos pelos clientes, que alegam que o produto está mofado. Sabe-se que a tinta tem funções relevantes e é aplicada em diversos serviços da construção civil. Para tanto, é necessário compreender as características obtidas desse material. Diante disso, responda: a) O que você pode sugerir para resolver esse problema? Explique. b) Essa solução alterará/modificará alguma etapa do processo? Infográfico Com o passar dos anos, notam-se a importância e a necessidade de explorar/reinventar novos produtos e técnicas, o que tem levado a sociedade do ramo da construção civil a inovar. Os pigmentos utilizados não servem apenas para dar cor à tinta, eles vão mais além, são úteis também para dar consistência e para ajudar a tinta a secar. Um corante pode ser pigmento ou tintura. Cita-se, como exemplo, o dióxido de titânio, que é o pigmento branco mais utilizado, em virtude do seu brilho e do seu alto índice de refração. Sabe-se, ainda, que cerca de 4 milhões de toneladas de TiO2 pigmentares são consumidas anualmente em todo o mundo. Neste Infográfico, você vai conhecer sobre pigmentação, mais especificamente sobre as características desse pigmento branco tão importante para a indústria de tintas — o dióxido de titânio. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/d82d9463-6c47-431c-8399-c8be9fb5c126/efd5ce77-656c-431e-ba74-461b1160cc72.png Conteúdo do livro Durante centenas de anos, as tintas foram utilizadas apenas pelo seu aspecto estético. No entanto, muitos anos depois, elas foram introduzidas em países do norte da América e da Europa a fim de agir não só pelo estético, mas também pela proteção das superfícies aplicadas, visto que esses lugares têm características de climas severas. Além disso, pode-se notar que as tintas são compostos químicos muito importantes para o desenvolvimento da humanidade. Nota-se que as tintas compõem produtos de linhas distintas, entre as quais a imobiliária, a industrial e a automotiva. O setor de tintas e vernizes tem números expressivos na economia brasileira e grande potencial para crescimento. Nesse aspecto, a indústria de tintas para revestimentos utiliza um grande número de matérias-primas e produz uma elevada gama de produtos em função da grande variedade de produtos/superfícies a serem aplicados, além da forma de aplicação e da especificidade de desempenho. No capítulo Tintas, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender o que são pigmentos, resina, solvente e aditivos, bem como como funciona o processo de fabricação das tintas e como se dão os principais parâmetros de qualidade nesses produtos. Boa leitura. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 A148m Abitante, André Luís. Materiais de construção [recurso eletrônico] / André Luís Abitante, Ederval de Souza Lisboa. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado comolivro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-009-2 1. Materiais de construção. I. Lisboa, Ederval de Souza. CDU 691 Livro_Materiais_construcao.indb IILivro_Materiais_construcao.indb II 12/01/2017 15:07:4812/01/2017 15:07:48 Tintas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que são sistemas de pintura. Reconhecer os materiais de pintura. Identifi car os principais materiais de pintura. Introdução O método de construção no país é, em sua maioria, de fachadas cons- truídas em revestimentos argamassados, sendo que internamente todas as edificações necessitam de um acabamento confortável. As mais diversas atividades humanas levam as tintas ao patamar de insubstituíveis. Portanto, é imprescindível que, você, como profissional, tenha conhecimentos sobre as tintas, visto que toda obra ao seu final geralmente irá receber pintura. Tintas para construção civil A forma mais comum de combater a deterioração dos materiais é proteger as superfícies com a aplicação de uma película resistente que impede a ação dos agentes de destruição ou corrosão. Essa película pode ser obtida pela aplicação de tintas, vernizes, lacas ou esmaltes. As tintas são materiais geralmente líquidos ou em pó solúvel, constituídos pela dispersão de um ou mais pigmentos em um veículo (resina), solventes e aditivos, que, quando aplicada em uma camada adequada, forma um filme opaco e aderente no substrato; portanto, quando de composição líquida pig- mentada, se converte em película sólida ao ser aplicada. Tem a função básica de proteger as superfícies contra a ação do sol, chuva, maresia e diversos outros agentes, além de tornar a estrutura visualmente mais bonita. Os pigmentos são partículas (pó) sólidas e insolúveis, que podem ser divi- didos em dois grandes grupos: ativos e inertes. Os pigmentos ativos conferem Materiais_construcao_U3_C02.indd 93Materiais_construcao_U3_C02.indd 93 12/01/2017 14:59:3912/01/2017 14:59:39 cor e poder de cobertura à tinta, enquanto os inertes (ou cargas) se encarregam de proporcionar lixabilidade, dureza, consistência entre outras características. O veículo, constituído por resinas, é responsável pela formação da película protetora na qual se converte a tinta depois de seca. Os solventes são utilizados em diversas fases de fabricação das tintas, ou seja, para facilitar o empastamento dos pigmentos, regular à viscosidade da pasta de moagem, facilitar a fluidez dos veículos e das tintas prontas na fase de enlatamento. Na obra empregam-se solventes para melhorar a aplicabili- dade da tinta, alastramento, etc. Entre os solventes mais comuns estão: água, aguarrás, álcoois, acetonas, xilol e outros. Os aditivos são, geralmente, produtos químicos sofisticados, com alto grau de eficiência, capazes de modificar, significativamente, as propriedades da tinta. Os aditivos mais comuns são os secantes, molhados, antiespumantes, plastificantes, dispersantes, engrossantes, bactericidas, etc. Atualmente são fabricadas tintas para as mais diversas finalidades, como, por exemplo, as tintas luminescentes, que inibem o ataque de fungos, bactérias, algas e outros organismos e são resistentes ao calor, à prova de fogo, etc. A indústria de tintas é caracterizada pela produção em lotes, o que facilita o ajuste da cor e o acerto final das propriedades do produto. Nas etapas de fabricação predominam as operações físicas (mistura, disper- são, completagem, filtração e envase), sendo que as conversões químicas acontecem na produção dos componentes da tinta e na secagem do filme após aplicação. O processo de fabricação da tinta segue uma série de etapas sequenciadas que devem ser rigidamente observadas e obedecidas durante sua formulação: 1. Avaliação e controle de qualidade da matéria-prima. 2. Pesagem das matérias-primas, obedecendo à formulação. 3. Pré-mistura: mistura de pigmentos, aditivos e resinas em equipamento de alta precisão. 4. Moagem: a pasta obtida na pré-mistura passa pelo moinho para ser finamente dividida em pequenas partículas. 5. Dispersão: o produto obtido na moagem é levado para tanques equipados com agitadores, onde se completa a formulação, por meio da adição de solventes, resinas e demais matérias-primas da formulação. 6. Tingimento: é a etapa em que se acerta a cor da tinta, conforme o padrão estabelecido. 7. Controle de qualidade: nesta etapa, os produtos são submetidos a ri- gorosas análises para observação de viscosidade, brilho, cobertura, Materiais de construção94 Materiais_construcao_U3_C02.indd 94Materiais_construcao_U3_C02.indd 94 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 cor e secagem. Após aprovação, são liberados para enchimento nas embalagens. 8. Embalagem: os produtos são filtrados e enlatados para serem enviados à expedição. Tinta é um composto na forma líquida, aquosa, em gel ou pó, que quando aplicado sobre uma superfície, forma um filme transparente ou opaco, aderente ao substrato e flexível, com finalidade de proteger e decorar a superfície e proporcionar uma melhor qualidade de vida aos ambientes construídos. Qualidade das tintas, vernizes e complementos Baseando-se em algumas características das tintas, de fácil observação, po- demos verifi car, na obra, as condições de utilização do material, notadamente as seguintes: Pintabilidade: facilidade de aplicação − a tinta deve espalhar-se com facilidade e resistir ao deslizamento do pincel ou rolo. Nivelamento: as marcas de pincel ou rolo devem desaparecer pouco tempo após a aplicação da tinta deixando uma película uniforme. Secagem: a secagem de uma tinta não deve ser tão rápida, nem tão lenta, deve permitir o espalhamento e o repasse uniformes, não atrasando a aplicação das demãos posteriores. Poder de cobertura: função da qualidade e quantidade de resinas e pigmentos utilizados na formulação da tinta. A tinta deve cobrir com- pletamente a superfície pintada, com o menor nº de demãos. Rendimento: também função da qualidade e quantidade de resinas e pigmentos utilizados na formulação da tinta. Terá maior rendimento a tinta que cobrir a maior área por galão, com igual poder de cobertura. Estabilidade: deve apresentar estabilidade durante o armazenamento; ao abrir uma lata de tinta pela primeira vez, esta não deve apresentar excesso de sedimentação, coagulação, empedramento, separação dos pigmentos, formação de nata (pele), de tal maneira, que não se torne 95Tintas Materiais_construcao_U3_C02.indd 95Materiais_construcao_U3_C02.indd 95 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 homogênea através da simples agitação manual. A tinta nunca deve apresentar odores pútridos ou vapores tóxicos. Propriedades de resistência/ durabilidade: é a capacidade da tinta em permanecer maior ou menor tempo igual ao seu aspecto inicial de aplicação (sem sofrer alterações), resistindo às intempéries, ação de chuva, raios solares, maresia, etc. Lavabilidade: capacidade de uma tinta resistir à limpeza com agentes químicos de uso doméstico, por exemplo: sabão, detergente, amoníaco, etc. Transferência: capacidade de uma tinta, no momento da aplicação, passar do rolo à parede sem esforço, e de não respingar. Cheiro: característica de uma tinta para que seu odor não atrapalhe o aplicador, e após a aplicação desapareça do ambiente no menor tempo possível. Sistemas de pinturas usuais O sistema de pintura é o conjunto de ações interdependentes que visam garantir um processo técnico efi ciente e uma qualidade e durabilidade no revestimento fi nal de tintas. O que chamamos de pintura não deve ser entendido apenas como a tinta de acabamento; a pintura é composta por fundos, massas e por fi m da tinta de acabamento. Conforme a superfície ou substrato a ser pintado, as tintas desempenham funções específicas, tais como: proteção, acabamento, decoração, distribuição de luz, sanidade, etc. Cada conjunto destes forma um sistema de pintura.Os fundos selam as superfícies (substratos) proporcionando uma economia das tintas de acaba- mento que são mais caras, as massas em geral proporcionam uma superfície mais lisa e homogênea sendo, porém, dispensáveis. O acabamento poderá ser aplicado sobre o intermediário ou sobre o fundo, ou ainda, diretamente sobre o substrato; etapas intermediárias podem ser usadas / aplicadas sobre o fundo (deve-se evitar aplicação do intermediário diretamente sobre o substrato). Os tipos de superfície (substratos) mais comuns encontrados na construção civil são: alvenaria comum (tijolo, bloco de concreto e reboco), alvenaria es- pecial (tijolo aparente, concreto aparente, reboco especial), madeiras, metais ferrosos, alumínio e galvanizados. Dependendo do tipo de superfície, seu estado e localização, há vários sistemas de pintura como acabamento em látex PVA, látex acrílico, esmaltes, Materiais de construção96 Materiais_construcao_U3_C02.indd 96Materiais_construcao_U3_C02.indd 96 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 óleos e vernizes. A norma brasileira ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), prescreve que cada fabricante seja responsável pelo seu sistema de pintura, logo a opção de produtos de vários fabricantes em um mesmo sistema, passa a ser responsabilidade do profissional especificador e não mais dos fabricantes. Paredes internas: sistemas com tinta látex, esmalte ou tinta a óleo. Paredes externas: sistemas com tinta látex acrílico. Tijolo aparente: tinta à base de silicone, verniz acrílico. Madeiras: verniz, esmalte ou tinta a óleo. Metais ferrosos: tinta a óleo ou esmalte sobre fundo anticorrosivo. Alumínio e galvanizados: tinta a óleo ou esmalte sobre fundo para promover aderência. Procedimentos a) Pintura sobre alvenarias e reboco: este deve estar completamente curado, o que demora cerca de 28 dias. Caso contrário, a tinta poderá descascar, porque a impermeabilidade da própria tinta dificultará a saída da umidade e as trocas gasosas necessárias à carbonatação (cura) do reboco, sem a qual ele tende a esfarelar-se sob a película da tinta, causando descascamento. Rebocos fracos, com pouco cimento, apre- sentam superfícies pouco coesas, fato que se verifica esfregando-se a mão sobre o reboco, constatando-se a existência de partículas soltas (grãos de areia). As pinturas evitam esse esfarelamento do material, além da absorção da água de chuva e da sujeira, de impedir o desen- volvimento do mofo, de distribuir a luz e possui grande participação na decoração de ambientes, acrescentando cor, textura e brilho. A pintura é feita com aplicação do selador, seguidas de duas demãos de látex. Se desejar uma superfície nivelada, lisa, aplicam-se duas demãos de massa corrida, lixadas, antes do látex. Dependendo das condições da parede e da qualidade dos materiais, mais demãos são necessárias. Se o reboco apresentar mofo, este deve ser eliminado com escovação e água sanitária. 97Tintas Materiais_construcao_U3_C02.indd 97Materiais_construcao_U3_C02.indd 97 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 Figura 1. Pintura com rolo sobre substrato de alvenaria com reboco. Fonte: Oleksandr Berezko / Shutterstock.com. b) Pintura sobre madeira: na primeira pintura deve-se lixar e eliminar farpas. Em seguida, uma demão de branco fosco e posterior acaba- mento com esmalte sintético. Para acabamento em verniz utiliza-se inicialmente o selador para madeira, seguido de duas ou mais demãos do verniz. Para nivelar as superfícies, utiliza-se massa a óleo antes do esmalte, em pelo menos, duas demãos, lixadas, acabamento que se recebe o nome de laqueação. Além de contribuir para o efeito decorativo, a pintura é a solução para o problema de absorção de água e de umidade que geram rachaduras e o apodrecimento do material. Figura 2. Pintura com pincel, em verniz, sobre substrato de madeira. Fonte: Freedom_Studio / Shutterstock.com. Materiais de construção98 Materiais_construcao_U3_C02.indd 98Materiais_construcao_U3_C02.indd 98 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 c) Pintura sobre metais ferrosos: Superfícies novas, sem indícios de ferrugem devem receber uma demão de fundo de óxido de ferro, se- guida das demãos de acabamento em esmalte. Se já houver ferrugem, deve-se fazer a remoção com lixa ou escova de aço, aplicar uma ou duas demãos de zarcão ou cromato de zinco, antes da pintura final. Se desejar nivelar a superfície, usa-se massa plástica lixada. Também para eliminar ferrugem pode-se fazer uso do PCF (Produto Convertedor de Ferrugens), seguido da pintura. A tinta é a solução mais econômica reconhecida até hoje para combater a corrosão. d) Pintura sobre metais não ferrosos: recomenda-se a pintura para prolongar a vida dos sistemas de proteção. Principais defeitos em pintura Os próprios materiais de construção empregados na preparação e no acaba- mento das paredes são quimicamente agressivos, podendo, consequentemente, atacar e destruir as tintas aplicadas sobre elas. Todos os substratos deverão ser preparados adequadamente, a fi m de garantir o sucesso do sistema de pintura. Este procedimento é de máxima importância, e sua não observância pode causar graves problemas no revestimento de pintura, sendo os mais comuns: a) Descascamento: ocorre quando se utiliza látex sobre caiação, que é uma camada de pó. É necessária a limpeza da superfície (raspando e escovando) e a aplicação de selador. O descascamento pode ocorrer também quando a primeira demão de látex não foi diluída de maneira adequada. b) Desagregamento: é o esfarelamento que ocorre quando a tinta foi aplicada sobre reboco não totalmente curado. c) Eflorescência: são manchas esbranquiçadas que surgem se a pintura for aplicada sobre reboco úmido. A secagem do reboco se dá pela eliminação de água por evaporação, que arrasta o hidróxido de cálcio do interior para a superfície, que é quando ocorre a mancha. d) Saponificação: são manchas com aspecto pegajoso podendo até ocorrer óleo. Causada pela alcalinidade natural da cal e do cimento do reboco que, na presença da umidade reage com acidez característica de alguns tipos de resina. e) Fissuras: normalmente ocorre pelo tempo insuficiente de hidratação da cal antes da aplicação do reboco ou camada muito grossa do reboco ou ainda, excesso de cimento na mistura com a consequente retração. 99Tintas Materiais_construcao_U3_C02.indd 99Materiais_construcao_U3_C02.indd 99 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 f) Manchas de pingos de chuva: quando chove a tinta não está comple- tamente seca. g) Bolhas: ocorrem normalmente em paredes com massa corrida PVA, se houver umidade. h) Defeitos em pintura sobre madeira: ocorrem pelo retardamento da secagem ou pela sua desuniformidade, em vista da combinação das resinas da tinta com as da madeira. Os principais equipamentos usados na aplicação de tintas são: escovas de aço, lixas, blocos abrasivos e esponja abrasiva, pincéis e trinchas, rolos, espátulas, desempenadeira de aço, bandejas, revólveres ou pistolas de pintura (sistema air less: pintura a base d’água e base solvente, sistema de pressão, com recipiente central de tinta). Tintas comerciais para construção civil Na prática, os leigos escolhem a tinta pelo acabamento: fosco, acetinado (também chamado de semibrilho) e brilhante − materiais que infl uenciam na aparência e durabilidade. Quanto mais brilho tiver a tinta, mais durável ela será porque contém mais resina, e o seu preço de custo também será maior. Por outro lado, quanto mais brilhante é a tinta, mais aparecem as imperfeições da parede e mais difícil é a remoção e repintura. a) Linha PVA (acetato de polivinila): ■ Látex PVA: produto à base de resina de acetato de polivinila, pig- mentos e solventes. Sobre rebocos rende 10 a 12 m² por litro, e sobre massa corrida 12 a 15 m² por litro (por demão). ■ Massa corrida: também à base de resina PVA, utilizada para nivelar e corrigir imperfeições da superfícieinterna de reboco, rende de 2 a 3 m² por litro. ■ Líquido selador: à base de resina de PVA, aditivos e solventes, indi- cado para selar paredes internas de reboco absorvente e uniformizar a absorção. Rende 10 a 13 m² por litro. Materiais de construção100 Materiais_construcao_U3_C02.indd 100Materiais_construcao_U3_C02.indd 100 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 ■ Líquido brilho: aplicado como última demão, para regular o brilho da parede; incolor após a secagem; melhora as condições de lavabilidade. ■ Corantes: vendidos em frascos plásticos de 60 cc, bisnagas, para coloração de látex, acrílico e tintas solúveis em água como caiação e outras em pó, e também para colorir rejuntamentos de azulejos e pisos. b) Vernizes: são soluções de gomas ou resinas, naturais ou sintéticas, em um veículo (óleo secativo, solvente volátil), soluções que são convertidas em uma película útil transparente ou translúcida. Existem dois tipos: à base de óleo ou à base de solventes. ■ Verniz filtro solar: à base de resinas alquídicas, aditivos e solventes, indicado para pintura de superfícies internas e externas de madeira. Rende 8 a 12 m² por litro, por demão. ■ Verniz poliuretano: também à base de resinas alquídicas, aditivos e solventes, para madeiras internas e externas e possui o mesmo rendimento. ■ Verniz copal: também à base de resinas alquídicas, aditivos e solven- tes, indicado para interiores, tendo o mesmo rendimento. ■ Lacas: são compostas de um veículo volátil, uma resina sintética, um plastificante, cargas e, ocasionalmente, um corante. ■ Selador para madeiras: à base de resina nitrocelulose, aditivos e solventes para preparação das madeiras internas. Rende o mesmo que os vernizes. c) Linha esmalte ou óleo: são obtidas adicionando-se pigmentos aos vernizes ou às lacas, resultando daí uma verdadeira tinta caracterizada pela capacidade de formar um filme excepcionalmente liso. ■ Esmalte sintético: à base de resina alquídica, pigmentos, aditivos especiais e solventes, indicado para pintura de superfícies de madeira e ferro. Rende 10 a 12 m² por litro, por demão. ■ Fundo branco fosco: indicado como primeira pintura para madeira nova, como isolante e nivelador. ■ Massa a óleo: para corrigir e nivelar superfícies de madeira. ■ Zarcão: anticorrosivo e antioxidante para proteção das superfícies ferrosas. ■ Aguarrás: à base de solventes alifáticos e aromáticos, indicado para diluição de esmalte sintético. ■ Silicone líquido: à base de resina de silicone, aditivos e solventes alifáticos e aromáticos, indicados para superfícies externas de tijolo 101Tintas Materiais_construcao_U3_C02.indd 101Materiais_construcao_U3_C02.indd 101 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 a vista, reboco, concreto, evita a infiltração de água. Rende de 1 a 1,5 m² por litro, por demão. d) Linha Acrílica: ■ Látex acrílico: semibrilho e fosco − à base de resina acrílica esti- renada, pigmentos, aditivos e solventes, indicado para pinturas de reboco, blocos de concreto, amianto, massa acrílica, massa corrida e repinturas. Rende 12 a 15 m²/ litro/ demão. ■ Massa acrílica: também a base de resina acrílica estirenada, pigmen- tos, aditivos e solventes. Para nivelar ou corrigir imperfeições de reboco, blocos, concreto, etc. Rende 2 a 2,5 m² por litro, por demão. ■ Verniz acrílico: a mesma base, indicado para concreto aparente, rende 12 a 15 m² por litro, por demão. ■ Selador acrílico: a mesma base de resina acrílica estirenada, pigmen- tos, aditivos e solventes, indicados para pinturas internas e externas, dando aparência texturada. Rende 1 a 2 m² por litro/ demão. ■ Acrílico para pisos: a mesma base, utilizado em pisos de quadras poliesportivas, áreas de estacionamento, quintais, lojas etc. Rende 4 a 6 m² por litro/ demão. Tinta acrílica lisa é indicada para uso interno ou externo como acabamento de piso em concreto ou cimentado com textura lisa. Tinta acrílica rugosa é indicada para uso interno ou externo como acabamento de piso em concreto ou cimentado com textura rugosa. e) Tintas para caiação: água de cal com ou sem adição de corantes; indi- cadas para construções econômicas e aplicadas com trinchas e brochas. f) Tintas especiais: tintas resistentes ao calor, tintas retardadoras de combustão, tintas inibidoras do desenvolvimento de organismos e tintas luminescentes. Estas tintas são indicadas principalmente para superfícies porosas conferindo-lhe uma completa repelência à água. ■ Pintura impermeabilizante: tinta de silicone ou betuminosa. ■ Pintura de piso: além das acrílicas, a tinta epóxi diluída em água é indicada para uso interno ou externo em áreas sujeitas a solicitações médias (cozinhas, laboratórios). A tinta epóxi diluída em solvente é indicada para áreas de solicitações fortes, possuindo boa resistência à abrasão e ao ataque químico (oficinas, almoxarifados, garagens, laboratórios). A tinta epóxi com adição de sílica é indicada para demarcação de faixas de segurança, em ambientes internos. A tinta poliuretano alifático alto desempenho é indicada para uso interno ou Materiais de construção102 Materiais_construcao_U3_C02.indd 102Materiais_construcao_U3_C02.indd 102 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 externo, onde é requerida elevada resistência à abrasão e ao ataque químico. A tinta para demarcação de tráfego à base de borracha clorada é indicada para uso interno ou externo, especialmente para pintura de faixas de demarcação viária em todos os tipos de pavi- mentos (concreto, asfalto) possuindo alta resistência. A tinta para demarcação de tráfego de base alquídica, assim como a de base de borracha clorada, é indicada para uso interno ou externo para pinturas de faixas de demarcação viária, em todos os tipos de pavimentos (concreto, asfalto) possuindo média resistência. ■ Pintura antipichação: tinta de alto desempenho para proteção de superfícies, é aplicada como acabamento de superfícies externas, e possui resistência a pichações. O verniz de alto desempenho também serve para proteção de superfícies contra pichações e é aplicado em superfícies de concreto e pedras. 1. Qual dos tipos abaixo não é uma tinta de acabamento: a) Betuminosa. b) Látex. c) Esmaltes sintéticos. d) Resinas epóxi. e) Resina de poliuretano. 2. Qual dos itens abaixo não se trata de um dos constituintes das tintas: a) Resina. b) Pigmentos. c) Solventes. d) Aditivos. e) Agregados. 3. Qual das etapas abaixo está fora de ordem no processo de fabricação das tintas: a) Controle da matéria-prima. b) Pesagem. c) Pré-mistura. d) Embalagem. e) Dispersão. 4. Qual dos itens relativos à classificação das tintas mais influencia no preço das mesmas: a) Uso final. b) Substrato. c) Composição. d) Cura. e) Aspecto. 5. A durabilidade das tintas: a) Não define sua vida útil. b) Não define o preço. c) Não é afetada pela radiação. d) Não é afetada pelo clima. e) Não é afetada por poluentes. 103Tintas Materiais_construcao_U3_C02.indd 103Materiais_construcao_U3_C02.indd 103 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 11702:2011. Tintas para construções civis: tintas para edificações não industriais: classificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 13245:2011. Tintas para construção civil — Execução de pinturas em edificações não industriais — Preparação de superfície. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. BEMA TINTAS. Tecnologia de pintura imobiliária. Belo Horizonte: Bema Tintas, 2000. FAZANO, C. A. T.V. Tintas: métodos de controle de pinturas e superfícies, São Paulo: Hemus, [2015?]. FAZENDA, J. M. R. (Coord.). Tintas & vernizes – ciências e tecnologia, 3. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2005. SISTEMA TINTOMÉTRICO E HARMONIZAÇÃO DE CORES. Apostila. Belo Horizonte: CPSCOLOR – RAINBOW-QT VERSÃOI, 2001. TOMAZ, E. Tecnologia, gerenciamento e qualidade na construção. São Paulo:Pini, 2001; YAZIG, W. A Técnica de edificar. São Paulo: Pini, 2001. Leituras recomendadas Materiais de construção104 Materiais_construcao_U3_C02.indd 104Materiais_construcao_U3_C02.indd 104 12/01/2017 14:59:4012/01/2017 14:59:40 Dica do professor Os conhecimentos sobre o uso dos materiais, quando aplicados de forma correta, contribuem para a otimização da construção civil e para a minimização do impacto ambiental. Nesse sentido, ressalta-se que um dos problemas ambientais mais graves relacionados à produção de tintas são os compostos orgânicos voláteis (COVs). Além de contribuírem para a poluição atmosférica, podem prejudicar a saúde dos trabalhadores das fábricas e dos usuários do produto final. Na construção civil, nota-se que a presença em níveis elevados de COV pode contribuir para a chamada síndrome do edifício doente (SED). Essa é uma condição em que a má qualidade do ar interno afeta a saúde dos ocupantes do edifício. No entanto, pode-se reduzir seus efeitos danosos pela escolha de produtos químicos com baixo ou nenhum COV ou, ainda, melhorando a ventilação do ambiente. Nesta Dica do Professor, você vai aprender sobre os efeitos e danos dos COVs nos organismos dos indivíduos e como suas implicações podem ser mitigadas. Logo, é imprescindível a compreensão do comportamento desse material que é tão presente na construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/1734776832931e6cf62d82cd936b8224 Exercícios 1) Sabe-se que a tinta empregada em áreas molhadas geralmente é um tipo projetado para ser resistente à umidade e à exposição constante à água. Essas tintas são usadas em superfícies que estão sujeitas a respingos de água, condensação, umidade ambiente ou imersão direta em água, como banheiros, cozinhas, áreas de piscina, lavanderias e outros ambientes úmidos. Desse modo, assinale a alternativa que indica a tinta adequada para esses ambientes e suas respectivas características. A) Tinta acrílica — é à base de água e tem propriedades versáteis. As tintas acrílicas secam rapidamente, são duráveis e podem ser limpas com água antes de secar. B) Tinta epóxi — é conhecida por sua excepcional resistência química e física. As tintas epóxi são formuladas com uma base de resina epóxi, o que as torna extremamente duráveis, resistentes à umidade e ao desgaste. C) Tinta texturizada — é formulada para criar superfícies com texturas visíveis ou táteis após a aplicação. As tintas texturizadas podem ser usadas para adicionar profundidade e interesse visual a paredes e a outras superfícies. D) Tinta esmalte — é uma tinta feita geralmente à base de óleo ou solvente (também pode ser à base de água) que cria uma superfície dura, brilhante e durável quando seca. E) Verniz — é aplicado sobre superfícies pintadas ou de madeira para conferir proteção e acabamento. Ele cria uma camada transparente ou semitransparente que preserva e embeleza a superfície subjacente. As tintas são misturas líquidas ou em pó utilizadas para colorir, proteger e embelezar superfícies diversas, como paredes, metais, plásticos, madeiras e muito mais. Elas são compostas de vários componentes que desempenham funções específicas para proporcionar as características desejadas. Associe os componentes das tintas utilizadas na construção civil e suas respectivas funções: I. Pigmentos II. Solventes III. Aglutinantes 2) ( ) São também conhecidos como ligantes, e uma de suas funções é a capacidade de formar uma película sólida quando a tinta é aplicada. ( ) São responsáveis por conferir cor, opacidade e estabilidade à tinta. ( ) São usados para ajustar a viscosidade da tinta, tornando-a adequada para aplicação. Marque a ordem da associação correta. A) III, II, I. B) II, I, III. C) I, II, III. D) II, III, I. E) III, I, II. 3) A pintura na construção civil é uma camada de acabamento na forma de uma película aderente que pode ser aplicada em peças de concreto, revestimentos de argamassa, alvenarias aparentes, componentes metálicos e de madeira, telhas, pisos cimentícios e de madeira. A respeito de sistemas de pintura, assinale a alternativa correta. A) Os vernizes são líquidos voláteis, que permitem dissolver a resina e são responsáveis pelo aspecto líquido da tinta. B) Tintas elastoméricas são resistentes aos raios UV e duráveis. Elas são usadas para proteger superfícies de madeira, móveis, pisos de madeira e outros substratos contra desgaste e envelhecimento prematuro. C) Aditivos em tintas são substâncias físicas que podem ser adicionadas às tintas para melhorar suas características, como resistência, aderência, secagem e outras propriedades. Eles são utilizados para manter o desempenho das tintas de acordo com as necessidades específicas do projeto. D) Em substratos de revestimentos argamassados, o sistema de pintura protege contra o esfarelamento, contra a ação da umidade, reduz a absorção de água e inibe o desenvolvimento de fungos e bolores. E) O solvente é uma substância líquida, constituída por resinas, solventes e aditivos. 4) A indústria da construção civil desempenha um papel crucial na economia global, sendo responsável por transformar projetos em realidade. Entre os diversos materiais utilizados na construção, as tintas desempenham um papel essencial não apenas em termos de estética, mas também de proteção e durabilidade das estruturas. No entanto, os preços das tintas têm sido objeto de interesse e preocupação tanto para profissionais do setor quanto para consumidores finais, devido às variações e aos impactos que podem ter no custo total de um projeto. Em relação aos principais fatores que influenciam diretamente o preço das tintas, marque a alternativa correta. A) As tendências de moda e design têm um impacto direto nos preços das tintas. B) Fatores culturais e regionais, como preferências por cores ou estilos específicos, têm um impacto direto sobre os preços das tintas. C) A cor da tinta, o tipo de tinta, a qualidade dos pigmentos e aditivos, além da marca e do local de compra são os aspectos que influenciam diretamente o valor das tintas. D) A demanda por tintas mais sustentáveis, como tintas de baixo COV, pode ser um fator na escolha do tipo de tinta, e isso impacta diretamente os preços. E) O principal fator que influencia diretamente o preço das tintas é a cor escolhida, em que cores mais vibrantes e intensas são sempre mais econômicas do que cores neutras e suaves. 5) A durabilidade das tintas em superfícies é influenciada por vários fatores que podem desempenhar um papel importante no desempenho e na vida útil da tinta. Portanto, é essencial considerar uma combinação de fatores para garantir que a tinta mantenha sua qualidade e aparência ao longo do tempo. Marque a alternativa correta que indica os fatores que influenciam a durabilidade das tintas em superfícies. A) As etapas de preparação e de verificação da superfície a ser pintada não influenciam a aderência do material a ser aplicado. B) A qualidade da tinta em si é um fator crítico, assim como a escolha correta da tinta. Portanto, tintas de baixa qualidade tendem a se desgastar e desbotar mais rapidamente. C) As condições climáticas, como exposição a sol, chuva, neve e variações de temperatura, podem afetar a durabilidade da tinta. Além disso, as cores mais claras tendem a desbotar mais rapidamente quando expostas à luz solar direta. D) O uso de um primer qualquer pode melhorar a aderência da tinta à superfície e prolongar sua vida útil. E) A durabilidade das tintas em superfícies é influenciada por diversos fatores, um exemplo disso são as cores. Cores mais claras podem ser mais propensas a desbotar quando expostas à luz solar direta, já cores escuras podem mostrar menos sujeira e desgaste ao longo do tempo. Na prática Tem-se conhecimento de que os parâmetros de qualidade das tintas são muito importantes