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Unidade II MATERIAIS NATURAIS E ARTIFICIAIS Prof. Barbieri Metais: definição Metal (do ponto de vista tecnológico): pode ser definido como substância química que existe como cristal, no estado sólido, que possui uma estrutura cristalina definida, e: São caracterizados pela alta dureza, grande resistência mecânica, elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura), alta condutibilidade térmica e elétrica etc. Metal (do ponto de vista químico): pode ser definido como elemento químico que tem grande tendência em doar elétrons da sua última camada, caracterizado por sua eletropositividade. Metais: obtenção Geralmente, obedece a duas fases: Mineração e a Metalurgia. Na mineração tem-se a extração, trituração e lavagem. Na metalurgia o metal puro é extraído do minério por um dos seguintes processos eletrolíticos: redução, precipitação química ou eletrólise e fusão. Metais: ligas A utilização de ligas metálicas fez ampliar o campo de aplicações desses materiais; Os metais em geral não são empregados puros, mas fazendo parte de ligas; A liga é uma mistura, de aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais metais entre si ou com outros elementos; Neste caso, busca-se obter propriedades mecânicas e tecnológicas melhores que as dos metais puros. Metais puros são usados como condutores. Metais: tipos Os metais podem ser divididos entre: Metais não ferrosos – os metais não ferrosos mais utilizados na construção civil são: ligas de alumínio, cobre, estanho, zinco e níquel. Metais ferrosos – exemplo: aço. Metais: não ferrosos Os metais não ferrosos são geralmente: mais caros, apresentam maior resistência à corrosão, menor resistência mecânica, melhor resistência a temperaturas elevadas e melhor condutibilidade térmica e elétrica. Menos densos que o aço carbono. Metais: não ferrosos – alumínio O alumínio é pouco denso (2,7 g/cm3, 1/3 da densidade do aço); Boa condutibilidade térmica e elétrica; Boa resistência mecânica; Fácil fundição, difícil soldagem e fácil processamento em geral; Boa resistência à corrosão; Custo moderado; Baixo ponto de fusão (660ºC). Metal de maior emprego na construção civil (só perdendo em importância para o aço), sobressaindo-se a qualidades de leveza, estabilidade, beleza e condutibilidade. Metais: não ferrosos – alumínio Emprego do alumínio Na construção o alumínio é empregado em transmissão de energia elétrica, coberturas, revestimentos, esquadrias, guarnições, em arremates de construção (cantoneiras, tiras, barras) etc.; O alumínio não deve ficar em contanto com outro metal; os elementos de conexão podem ser de alumínio ou de outro metal com proteção isolante; Em coberturas é empregado na forma de chapas onduladas. Metais: não ferrosos – cobre Metal de cor avermelhada, muito dúctil e maleável, embora duro, pode ser reduzido a lâminas e fios extremamente finos; Ponto de fusão entre 1.050 e 1.200ºC, densidade relativa entre 8,6 e 8,96, rompimento à tração entre 20 e 40 kgf/mm²; Apresenta grande condutibilidade térmica e elétrica. Custo elevado. Metais: não ferrosos – cobre Emprego do cobre É utilizado principalmente em instalações elétricas, como condutor; É empregado também em instalações de água, esgoto, gás, coberturas e forrações; É recomendável a utilização de tubulações de cobre para gás liquefeito, porque resistem melhor quimicamente e são mais fáceis de soldar que as de ferro galvanizado. Metais: não ferrosos – zinco Metal cinza – azulado, ponto de fusão 400 – 420ºC, densidade relativa entre 7 e 7,2, resistência à tração 16 kgf/mm², possui baixa resistência elétrica; Em pouco tempo de exposição forma-se de uma camada de óxido, que o protege, mas é muito atacável pelos ácidos (quando usado em calhas ou telhas deve apresentar caimento uniforme, para não permitir acúmulo de águas que possam trazer acidez). Metais: não ferrosos – zinco Emprego do zinco É utilizado principalmente sob a forma de chapas lisas ou onduladas, para coberturas ou revestimentos, em calhas e condutores de fluidos; É empregado também como composto em tintas e em ligas. Metais: não ferrosos – latão Liga de cobre e zinco de grande uso e importância na construção; A proporção da liga é variável => pode ir de 95% de cobre e 5% de zinco, até 60% de cobre por 40% de zinco; Tem cor amarela, é muito dúctil e maleável, tem densidade relativa entre 8,2 a 8,9, carga de ruptura à tração entre 20 e 80 kgf/mm²; Metais: não ferrosos – latão Emprego do latão É muito empregado em ferragens: torneiras, tubos, fechaduras. As ferragens representam dois grandes grupos de artefatos utilizados na construção predial: ferragens de esquadrias (fechaduras, dobradiças e puxadores) e metais sanitários (válvulas, registros e torneiras). Metais: ferrosos O metal ferrosos mais usado na construção civil é o aço; Aço é a denominação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção. Pode conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. Aço: classificação O aço do ponto de vista estrutural pode ser dividido em três grandes grupos: Barras e fios de aço destinados à armadura de concreto armado (vergalhões); Aços planos de seção retangular; Perfis laminados de aço com baixo teor de carbono. Aço: barras e fios Os vergalhões são vigas de aço estrutural que, adicionadas ao concreto, formam o concreto armado. Esse concreto armado é a estrutura da construção: pilares, vigas, vigotas etc. Matéria-prima: Sucata (mais usual devido ao custo); Gusa e outros. Aço: barras e fios – classificação Barras: Ø nominal 6,3 mm ou superior são laminados a quente Fios: Ø nominal 10,0 mm ou inferior trefilação ou processo equivalente (laminação a frio) De acordo com as resistências ao escoamento as categorias: CA – 25 (Barras) CA – 50 (Barras) CA – 60 (Fios) Aço: barras e fios – característica Principais requisitos para aços para construção civil: resistência característica de escoamento; limite de resistência; alongamento; dobramento. Requisitos mínimos para vergalhões usados na construção civil: Fonte: (Bauer, 2000 ) Aço: barras e fios – nervura A função das nervuras ou entalhes é impedir o giro da barra dentro do concreto e proporcionar a aderência da barra com o concreto, permitindo a atuação conjunta aço/concreto quando a estrutura for submetida a uma carga; A norma NBR 7480 exige as seguintes recomendações: Fonte: (Alonso, 2006) Aço: barras e fios – nervura O espaçamento médio das nervuras transversais, medido ao longo de uma mesma geratriz, deve estar entre 0,5 e 0,8 do diâmetro nominal; As nervuras devem abranger pelo menos 85% do perímetro nominal da seção transversal da barra; Fonte: (Alonso, 2006) Aços planos de seção retangular Barra chata larga – 6 mm a 20 mm de espessura, 200 mm a 600 mm de largura; Chapa negra – mais de 600 mm de largura. Pode ainda dividir-se em fina, média e grossa de acordo com as espessuras; Chapa galvanizada – coberta com ligeira camada de zinco; Chapa galvanizada ondulada – tem uma ondulação de forma parabólica, utilizada para telhados. Aços perfis laminados Os perfis ou vigas metálicas podem ter várias formas, as quais são conhecidas como perfis laminados U, I e H. As barras laminadas possuem as formas T e L. Fonte: (Bauer, 2000 ) Interatividade Segundo a ABNT NBR 7480, barras de aço são: a) Produtores de Bitola 10 ou inferior, obtidos por laminação a quente. b) Os produtos de Bitola 5 ou superior, obtidos por laminação a quente. c) Os produtos de Bitola 12,5 ou inferior, obtidos por trefilação a quente. d) Os produtos de Bitola 5 ou inferior, obtidospor laminação a quente. e) Os produtos de Bitola 12,5 ou superior, obtidos por laminação a quente. Resposta Segundo a ABNT NBR 7480, barras de aço são: a) Produtores de Bitola 10 ou inferior, obtidos por laminação a quente. b) Os produtos de Bitola 5 ou superior, obtidos por laminação a quente. c) Os produtos de Bitola 12,5 ou inferior, obtidos por trefilação a quente. d) Os produtos de Bitola 5 ou inferior, obtidos por laminação a quente. e) Os produtos de Bitola 12,5 ou superior, obtidos por laminação a quente. Madeira: introdução A madeira é um dos materiais de utilização mais antiga nas construções, no oriente ou ocidente. Com a revolução industrial, a Inglaterra, como grande potência, impõe a arquitetura em metal. Com a invenção do concreto armado, os engenheiros concentraram esforços no estudo do novo material, desprezando a utilização da madeira. Madeira: introdução O uso da madeira como constituinte principal da estrutura de edificações, não é a principal aplicação como o concreto e o metal, mas tem sido usada em diversas etapas das construções desde fundações até acabamentos. A madeira é empregada na construção civil, de forma temporária, na instalação do canteiro de obras, nos andaimes, nos escoramentos e nas fôrmas. De forma definitiva, é utilizada nas esquadrias, nas estruturas de cobertura, nos forros e nos pisos. Madeira: vantagens do uso da madeira Alta resistência mecânica (tração e compressão); Baixa massa específica; Boa elasticidade; Baixa condutibilidade térmica; Isolante elétrico e acústico; Baixo custo; Encontra-se em grande abundância; Facilmente cortada nas dimensões exigidas; Material natural de fácil obtenção e renovável; Grande diversidade de tipos. Madeira: desvantagens do uso da madeira Higroscopiscidade (absorve e devolve umidade); Combustibilidade; Deterioração; Retratilidade (alteração dimensional, de acordo com a umidade e a temperatura); Anisotropia (estrutura fibrosa, propriedade direcional); Limitação dimensional (tamanhos padronizados); Heterogeneidade na estrutura. Madeira: estrutura A lenha se encontra no tronco da árvore (madeira), que é a parte que nos interessa como material de construção. Fonte: (Nabors, 2012) Madeira: estrutura Casca: é a proteção do tronco além de conduzir a seiva elaborada nas folhas para o tronco. A parte externa é morta, portanto não apresenta interesse como material de construção, com exceção de alguns casos onde é aproveitada como material de acabamento e termo acústica. Fonte: (Bauer, 2000) Madeira: estrutura Câmbio: tecido que sob ação de hormônios é estimulado a dividir as camadas de crescimento tanto em direção ao centro do tronco como em direção à casca da árvore, constituindo os anéis de crescimento. Fonte: (Bauer, 2000) Madeira: estrutura Lenho: consiste no núcleo de sustentação da árvore. Compreende as células que crescem para o centro do tronco denominadas de alburno e cerne. Lignina: molécula polifenoica tridimensional possui alto peso molecular e resistências mecânica. Fonte: (Bauer, 2000) Madeira: estrutura Alburno: é a parte mais permeável do caule e apresenta maior importância para a trabalhabilidade. É a parte mais atacada pelos insetos, fungos e outros microorganismos. Fonte: (Bauer, 2000) Madeira: estrutura Cerne: é constituído de células mortas. Apresenta baixa permeabilidade e durabilidade mais elevada. Parte da madeira aproveitada para a construção civil devido a sua permeabilidade, durabilidade e resistência. Fonte: (Bauer, 2000) Madeira: propriedades físicas Umidade: o teor de umidade da madeira tem uma grande importância, pois influencia nas demais propriedades desse material. Na madeira a água apresenta-se de duas formas: como água livre contida nas cavidades das células (lumens), e como água impregnada contida nas paredes das células. A umidade da madeira é determinada pela seguinte expressão: onde: U = teor de umidade m1 = massa úmida m2 = massa seca Madeira: propriedades físicas Retratilidade: é a perda de volume provocada pela redução da umidade da madeira (água de impregnação). É variável conforme o sentido das fibras. A retratilidade da madeira é determinada pela seguinte expressão: onde: Ln = comprimento da madeira úmida Lo = comprimento da madeira seca Madeira: propriedades físicas Ordem decrescente de valores. Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades físicas Massa específica real da madeira: é constante em todas as espécies e é igual a 1,5 g/cm³. A massa específica da madeira pode variar de acordo com a sua localização no tronco e com o teor de umidade. A massa específica da madeira é determinada pela seguinte expressão: onde: ρ = densidade m = massa V = volume Madeira: propriedades físicas Dilatação térmica: a madeira é alterada pela retratilidade contrária, devido à perda de umidade que acompanha o aumento da temperatura. O coeficiente de dilatação térmica () pode variar de acordo com a direção da fibra. Condutibilidade térmica: a madeira é mau condutor de calor. Varia segundo o grau de umidade e também segundo a direção de transmissão do calor: é maior paralelamente que transversalmente às fibras. Madeira: propriedades físicas Dureza: é a resistência que a madeira oferece à penetração de outro corpo. Trata-se de uma característica importante em termos de trabalhabilidade, e na sua utilização para determinados fins. Os diversos tipos de madeira apresentam variados graus de dureza. As madeiras de lei apresentam dureza alta, pois provêm de cerne bastante desenvolvido. Madeira: propriedades físicas A dureza das madeiras é exprimida em unidades Janka. O ensaio de dureza (Janka test) consiste em medir a força necessária para fazer penetrar a madeira por uma esfera com 0,444 polegadas de diâmetro (11,28 mm) até metade do seu diâmetro: onde: Hj = dureza Janka P = carga em kgf ou kN S = área da esfera em mm2Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades mecânicas As propriedades mecânicas dependem das propriedades físicas da madeira, principalmente a umidade e o peso específico. Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades mecânicas Esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal do material: Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades mecânicas Esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal do material: Tração: S P T onde: ρt = tensão de tração P = carga em kgf ou kN S = área transversal em mm2 Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades mecânicas Esforços principais, exercidos no sentido das fibras, relacionadas com a coesão longitudinal do material: Compressão: S P C P = carga de ruptura (N) S = seção (mm2 ) σc = tensão limite de resistência à compressão (MPa) Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades mecânicas Esforços secundários, exercidos transversalmente às fibras, relacionadas com sua coesão transversal: Fonte: (Pfeil, 2003) Madeira: propriedades mecânicas Esforços secundários, exercidos transversalmente às fibras, relacionadas com sua coesão transversal: Compressão: esforço de compressão no sentido normal às fibras, após a fase das deformações elásticas, a madeira pode sofrer esmagamento; Torção: tende a torcer um corpo em torno de um eixo; Fendilhamento: esforço de tração aplicado na extremidade de uma peça a fim de descolar as fibras. Interatividade Qual parte da árvore é tida como morta, portanto, não apresenta interesse como material de construção, com exceção de alguns casos onde é aproveitada como material de acabamento e termo acústica? a) Câmbio. b) Cerne. c) Alburno. d) Casca. e) Lenho. Resposta Qual parte da árvore étida como morta, portanto, não apresenta interesse como material de construção, com exceção de alguns casos onde é aproveitada como material de acabamento e termo acústica? a) Câmbio. b) Cerne. c) Alburno. d) Casca. e) Lenho. Cerâmica: definição Definição: cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não metálicos, obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas. Cerâmica vem da palavra grega keramus que significa coisa queimada. Numa definição simplificada, materiais cerâmicos são compostos de elementos metálicos e não metálicos, com exceção do carbono. Podem ser simples ou complexos. Exemplos: SiO2(sílica), Al2O3 (alumina), Mg3Si4O10(OH)2 (talco) Cerâmica: classificação Cerâmica vermelha: tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos, argilas expandidas e utensílios de uso doméstico e de adorno. Materiais de revestimento: azulejos, pastilhas, porcelanato, grés, lajota, pisos etc. Cerâmica branca: Materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea. Cerâmica: classificação Materiais refratários: têm como finalidade suportar temperaturas elevadas, que em geral envolvem esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura e outras solicitações. Isolantes térmicos: isolantes térmicos não refratários: vermiculita expandida, sílica diatomácea, diatomito, silicato de cálcio, lã de vidro e lã de rocha (até 1100ºC). Isolantes térmicos refratários fibras ou lãs cerâmicas que apresentam composições tais como sílica, sílica-alumina, alumina e zircônia (até 2000ºC ou mais). Cerâmica: característica Maior dureza e rigidez quando comparadas aos aços. Maior resistência ao calor e à corrosão que metais e polímeros. São menos densas que a maioria dos metais e suas ligas. Principais propriedades elétricas e térmicas: Fonte: (Callister, 2008) Cerâmica: processo de produção Preparação dos materiais: matéria-prima são moídas e misturadas e as matérias-primas variam com as propriedades exigidas para a peça cerâmica final; Conformação: obtidos por aglomeração de partículas podem ser conformados por vários métodos no estado seco, plásticos ou líquidos (prensagem ou extrusão); Secagem e remoção do ligante: remoção da água do corpo cerâmico plástico antes de ser cozidos (1000C num intervalo de tempo até 24 horas). Cerâmica: processo de produção Sinterização no estado sólido: Denomina-se por sinterização no estado sólido o processo por meio do qual as pequenas partículas de um material se ligam entre si por difusão no estado sólido (sinterização, as partículas coalescem (unem-se) devido à difusão no estado sólido). Fonte: (Callister, 2008) Cerâmica: composição química Cerâmicas vermelhas: A argila é a principal matéria-prima para a produção da cerâmica vermelha. Caulinita é o tipo de argila predominante, cuja fórmula é Al2O3.2SiO2.2H2O com pequenas quantidades de outros óxidos, tais como Fe2O3 (cor vermelha). Cerâmica: composição química Cerâmicas brancas: A argila é a principal matéria-prima para a produção da cerâmica branca. Montmorilonita é o tipo de argila predominante, cuja fórmula é (Mg,Ca)O.Al2O3Si5O10.nH2O com pequenas quantidades de outros óxidos, tais como Silicato de alumínio (cor branca), magnésio e cálcio hidratado. Cerâmica: blocos cerâmicos São unidades para edificações que compõem a alvenaria e podem ser constituídos de diferentes materiais, sendo mais utilizados os cerâmicos ou de concreto. Maciços (tijolos moldados ou extrudados). Vazados (vedação ou estruturais). Fonte: (Bauer, 2000) Fonte: (Bauer, 2000) Cerâmica: blocos cerâmicos Pré-requisitos das propriedades desejáveis são: Ter resistência à compressão adequada. Ter capacidade de aderir à argamassa, tornando homogênea a parede. Possuir durabilidade frente aos agentes agressivos (umidade, variação de temperatura e ataque por agentes químicos). Possuir dimensões uniformes. Cerâmica: blocos cerâmicos a) Tijolos Maciço Cerâmicos: são blocos de argila comum, moldados, extrudados ou prensados com arestas vivas e retilíneas e queimados em temperaturas em torno de 1000ºC: Devem possuir a forma de um paralelepípedo retângulo. Devem possuir todas as faces planas; Ausência de eflorescências e queima uniforme; Podem apresentar rebaixos de fabricação em uma das faces de maior área. Cerâmica: blocos cerâmicos a) Tijolos Maciço Cerâmicos: Os tijolos comuns são classificados em A, B ou C de acordo com as suas propriedades mecânicas prescritas pela NBR 7170 “Tijolo maciço cerâmico para alvenaria”. Tipos: Fonte: (Bauer, 2000) Fonte: (ABNT NBR 7 170, 1993) Cerâmica: blocos cerâmicos b) Blocos Cerâmicos Vazados: são blocos vazados produzidos por extrusão e queima da argila vermelha com arestas vivas retilíneas, sendo os furos cilíndricos ou prismáticos. Os blocos vazados são classificados num primeiro momento como blocos de: b.1) Vedação: suportam somente o peso próprio; furos na vertical ou na horizontal; podem possuir quatro, seis, oito ou nove furos. Fonte: (Bauer, 2000 ) Cerâmica: blocos cerâmicos b) Blocos Cerâmicos Vazados: b.2) Estruturais (portantes) suportam cargas previstas em alvenaria estrutural; furos na vertical; três tipos: blocos com paredes maciças; blocos com paredes vazadas; blocos perfurados. Fonte: (Bauer, 2000) Cerâmica: blocos cerâmicos b) Blocos Cerâmicos Vazados: Tipologia: as dimensões nominais são recomendadas pela NBR 8042 “Bloco Cerâmico Vazado para Alvenaria – Formas e Dimensões” e estão dispostas na tabela 3 da norma: Fonte: (Bauer, 2000) Cerâmica: blocos cerâmicos b) Blocos Cerâmicos Vazados: A resistência à compressão mínima dos blocos na área bruta deve atender aos valores indicados na tabela 3 da NBR 7171 “Bloco Cerâmico para Alvenaria” que classifica os blocos em tipo A, B, C, D e F: Fonte: (ABNT NBR 7 171, 1992) Cerâmica: blocos cerâmicos Os blocos têm 1 centímetro a menos na altura, largura e espessura em relação à sua dimensão nominal, em função que esse centímetro a menos será completado pela argamassa no assentamento do bloco. A tolerância máxima permitida para blocos é de + ou - 2,0 mm na largura e + ou - 3,0 mm na altura e comprimento. Acima disso os blocos estão em desacordo com as novas normas de fabricação. Cerâmica: telhas cerâmicas – classificação Plana de encaixe: se encaixam por meio de sulcos e saliências, apresentam furos e pinos para fixação. Ex.: francesa. Composta de encaixe: capa e canal no mesmo componente, apresentam furos e pinos para fixação. Ex.: romana. Fonte: (Bauer, 2000) Fonte: (Bauer, 2000) Cerâmica: telhas cerâmicas – classificação Simples de sobreposição: capa e canal independentes (o canal possui furos e pinos para fixação). Ex.: paulista. Planas de sobreposição: somente se sobrepõem (podem apresentar furos e pinos para fixação). Ex.: alemã ou germânica. Fonte: (Bauer, 2000) Fonte: (Bauer, 2000) Cerâmica: telhas cerâmicas – características Exigências para telhas: Impermeabilidade: não apresentar vazamentos ou formação de gotas em sua face inferior. Retilinearidade e planacidade: para evitar problemas de encaixe. Tolerância dimensional: ± 2% em relação à especificação. Cerâmica: telhas cerâmicas – características Exigências para telhas: Absorção de água: Clima temperado ou tropical: ˂ 20% Clima frio e temperado : ˂ 12% Clima muito frio ou úmido: ˂ 7% Características: visuais (pequenos defeitos) e sonoridade (som metálico). Resistência à flexão: transporte e montagem do telhado e trânsito eventual de pessoas. Interatividade Por que os blocos têm 1 centímetro a menos na altura, largura e espessura em relação à sua dimensão nominal? a) Os blocos já vêm nas dimensões sem considerara argamassa no assentamento do bloco. b) Considera-se que o centímetro a menos ou a mais não vá interferir na colocação no assentamento do bloco. c) Considera-se que esse centímetro a mais será completado pela argamassa no assentamento do bloco. d) Considera-se que esse centímetro a menos será completado pela argamassa no assentamento do bloco. e) Nenhuma das alternativas anteriores. Resposta Por que os blocos têm 1 centímetro a menos na altura, largura e espessura em relação à sua dimensão nominal? a) Os blocos já vêm nas dimensões sem considerar a argamassa no assentamento do bloco. b) Considera-se que o centímetro a menos ou a mais não vá interferir na colocação no assentamento do bloco. c) Considera-se que esse centímetro a mais será completado pela argamassa no assentamento do bloco. d) Considera-se que esse centímetro a menos será completado pela argamassa no assentamento do bloco. e) Nenhuma das alternativas anteriores. Asfaltos na construção civil Definição: o betume é um nome genérico usado para designar produto que podem ser retirados do petróleo como um aglomerante orgânico, de consistência sólida, mas que em sua maioria são retirados do xisto (carvões minerais). Os materiais betuminosos são, por definição, misturas de hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de carbono (CS2) com propriedades de aglutinação. Alguns dos exemplos de materiais betuminosos são: o asfalto, os alcatrões, os óleos graxos, entre outros, todos compostos basicamente de betume. Asfaltos na construção civil São materiais termoplásticos, isto é, amolecem quando aquecidos, sendo então moldados e resfriados sem perda das propriedades, podendo passar novamente pelo mesmo processo. Não possuem ponto de fusão definido (temperatura de perda da estrutura cristalina), amolecendo em temperaturas variadas. Repelem a água, ou seja, são materiais hidrófugos. Por serem termoplásticos podem ser reciclados, o que lhes proporciona um grande número de reutilizações. Asfaltos na construção civil Completamente solúvel em bissulfeto de carbono (CS2), e apresentando polímeros de variada composição química: CH4 – gás metano – combustível para aquecimento; C8H8 – líquido octana gasolina – combustível para motores; C100 – sólido – asfaltos para pavimentação e impermeabilização. Fonte: (Isaias, 2010) Fonte: (Isaias, 2010) Asfaltos na construção civil Classificação dos materiais betuminosos: Os materiais betuminosos podem ser classificados em dois grandes grupos: Asfaltos: podem ser naturais ou provenientes da refinação do petróleo; Alcatrões: são obtidos através da refinação de alcatrões brutos, que por sua vez vêm da destilação de carvão mineral. Asfaltos na construção civil Asfaltos, ou cimentos asfálticos, de acordo com a NBR 7208 entende-se asfalto como: Material sólido ou semissólido, Cor preta ou pardo escura, Ocorre na natureza ou é obtido pela destilação do petróleo, e cujo constituinte predominante é o betume. Asfaltos na construção civil Alcatrões são materiais resultantes da destilação de materiais orgânicos (hulha, turfa, madeira) praticamente não é mais utilizado em pavimentação desde que se determinou o seu poder cancerígeno além de que: Maior sensibilidade à temperatura (mais moles quando aquecidos e mais duros quando resfriados), Menor resistência às intempéries e maior poder aglomerante. Baixa qualidade para ser utilizado como ligante em pavimentação. Asfaltos na construção civil Tipo de asfalto encontrado: CAN – cimento asfáltico natural – (Naturalmente no solo é classificado como nativo); CAP – cimento asfáltico de petróleo – (Obtido pela destilação do petróleo) e possuem 2 tipos principais: Cimento asfáltico natural (CAN): Pelo fato de terem gerados pela atmosfera, nesse tipo de asfalto ocorre evaporação dos gases menos densos, possuem mais minerais e são mais densos e não são usados como pavimentação. Asfaltos na construção civil Cimento asfáltico de petróleo (CAP): são constituídos por 90 a 95% de hidrocarbonetos e por 5 a 10% de heteroátomos (oxigênio, enxofre, nitrogênio e metais – vanádio, níquel, ferro, magnésio e cálcio) unidos por ligações covalentes. A composição do CAP é bastante complexa, sendo que o número de átomos de carbono por molécula varia de 20 a 120. A composição varia com a fonte do petróleo, com as modificações induzidas nos processos de refino e durante o envelhecimento na usinagem e em serviço. Asfaltos na construção civil Classificação: Classificação dos CAPs segundo sua Viscosidade Absoluta a 60ºC (em poises (g/cm.s): CAP 7: = 700 a 1500 poises CAP20: = 2000 a 3500 poises CAP40: = 4000 a 8000 poises Asfaltos na construção civil Classificação: Classificação dos CAPs segundo ensaio de Penetração, realizado a 25ºC (100g, 5s, 25ºC): CAP 30/45 CAP 50/70 CAP 85/100 CAP 100/120 CAP 150/200 Fonte: (Isaias, 2010) Asfaltos na construção civil Classificação segundo o ensaio de penetração. Por exemplo, se agulha penetrou 5,7mm = 57 (1/10mm), diz-se que o CAP tem uma penetração 57. Quanto menor a penetração, “mais duro” é o cimento asfáltico. O Instituto Brasileiro de Petróleo especifica 4 tipos de CAP, pela sua penetração: CAP 30-45, CAP 50-70, CAP 85-100 e CAP 150- 200. Asfaltos na construção civil Asfalto diluído: os asfaltos diluídos resultam da diluição do cimento asfáltico por destilados de petróleo. Os diluentes proporcionam produtos menos viscosos que podem ser aplicados a temperaturas mais baixas e devem evaporar totalmente, deixando como resíduo o CAP. Os solventes funcionam somente como veículos para utilizar o CAP em serviços de pavimentação. A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto diluído deixa como resíduo o CAP que desenvolve, então, as propriedades cimentícias necessárias. Asfaltos na construção civil Os asfaltos diluídos são classificados em 3 tipos, de acordo com o tempo de cura – tempo de evaporação do solvente: Quanto à viscosidade, são subdivididos de acordo com as seguintes faixas: Fonte: (ANP, 2005) Fonte: (ANP, 2005) Interatividade O ensaio de penetração (DNER –ME 003/99) quantifica a força da estruturação do CAP na faixa de temperaturas onde o mesmo é quase sólido. O ensaio de penetração visa determinar: em termos de estrutura, ensaiado em qual temperatura, ensaiado em quanto tempo de penetração e sobre qual sobrecarga, respectivamente: a) Viscosidade cinemática, 10s, 25ºC e 300g. b) Temperatura em ºC, 30ºC, 3s e 250g. c) Consistência, 25ºC, 5s e 100g. d) Dureza, 20ºC, 12s e 50g. e) Pureza, 22ºC, 25s e 250g. Resposta O ensaio de penetração (DNER –ME 003/99) quantifica a força da estruturação do CAP na faixa de temperaturas onde o mesmo é quase sólido. O ensaio de penetração visa determinar: em termos de estrutura, ensaiado em qual temperatura, ensaiado m quanto tempo de penetração e sobre qual sobrecarga, respectivamente: a) Viscosidade cinemática, 10s, 25ºC e 300g. b) Temperatura em ºC, 30ºC, 3s e 250g. c) Consistência, 25ºC, 5s e 100g. d) Dureza, 20ºC, 12s e 50g. e) Pureza, 22ºC, 25s e 250g. ATÉ A PRÓXIMA!
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