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11/2/2010 1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL 1 Prof.Dr. Arnaldo Cardim de Carvalho Filho Turma SJ PROGRAMAÇÃO Aula 01 - 03 02.02.2010 Introdução; Aula 04 - 06 09.02.2010 Ciências e Engenharia dos Materiais aplicados a construção civil Aula 07 - 09 23.02.2010 Aglomerantes minerais Aula 10 - 12 02.03.2010 Cal aérea Aula 11 - 15 09.03.2010 Gesso Aula 16 - 18 16.03.2010 Cimento Portland Aula 19 - 21 23.03.2010 Cimento Portland Aula 22 - 24 30.03.2010 Agregadosg g Aula 25 - 27 06.04.2010 1º EE Aula 28 - 30 13.04.2010 Agregados Aula 31 - 33 20.04.2010 Argamassas Aula 34 - 36 27.04.2010 Argamassas Aula 37 - 39 04.05.2010 Concretos Aula 40 - 42 11.05.2010 Concretos Aula 42 - 45 18.05.2010 Concretos – Fim da Carga horária Atividade 1 25.05.2010 2º EE Atividade 2 15.06.2010 Exame Final Ciência dos Materiais aplicados ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO ENGENHARIA CIVIL – Materiais de Construção 1 Materiais aplicados aos Materiais de Construção Civil Prof. Dr. Arnaldo Cardim 11/2/2010 2 A importância da construção civil e o respeito com o meio ambiente ProdutoMaterias primas Desenvolvimento sustentável Fonte: Direção Geral de Meio Ambiente – Comissão Européia Energias Meio Ambient e Cargas Ambientais Desenvolvimento sustentável O desenvolvimento é sustentável quando se satisfaz as necessidades das gerações atuais sem hipotecar a capacidade das futuras gerações de satisfazer suas proprias necessidades (Brundland, 1987) 11/2/2010 3 A importância da construção civil e o respeito com o meio ambiente TransporteTransporte Materias primasMaterias primas RecicladoReciclado Outros Outros VertidoVertido UsoUso construçãoconstruçãoManutençãoManutenção FabricaçãoFabricação DemoliçãoDemolição ReutilizaçãoReutilização usosusos MATERIAIS Os materiais podem ser definidos como http://www.novomilenio.inf.br/real/rpimagem/ed103z1.jpg. Acessado em 15/03/05 definidos como as substâncias de que algo está composto ou feito Ciência e Engenharia dos Materiais • Ciência dos materiais se dedica principalmente a busca de conhecimentos básicos sobre a estrutura interna, propriedades e • Ciência dos materiais se dedica principalmente a busca de conhecimentos básicos sobre a estrutura interna, propriedades e , p p processamento dos materiais; • Engenharia dos materiais está relacionada com o uso dos conhecimentos aos níveis fundamental e aplicado dos materiais, com o objetivo de converte-los em produtos necessários ou requeridos pela sociedade. , p p processamento dos materiais; • Engenharia dos materiais está relacionada com o uso dos conhecimentos aos níveis fundamental e aplicado dos materiais, com o objetivo de converte-los em produtos necessários ou requeridos pela sociedade. 11/2/2010 4 Conhecimento básico dos materiais Conhecimento básico dos materiais Conhecimento aplicado dos materiais Conhecimento aplicado dos materiais Ciência dos materiais Engenharia dos materiais Ciência e Engenharia dos Conhecimento resultante da estrutura, propriedades, processamento e comportamento dos materiais de engenharia Conhecimento resultante da estrutura, propriedades, processamento e comportamento dos materiais de engenharia materiais Ciências Básicas Mecânica Ciências Aplicadas Engenharias Ciência e Engenharia Medicina Metalurgia Ciências da Vida Mecânica Química Civil Cerâmica Mecânica Física Química Matemáticas Engenharia dos Materiais Geólogia e Engenharia de Minas Aeroespacial Nuclear Ciências da Terra Polimeros Elétrica Smith, Willian F. Ciência e Ingeniería de Materiales, 3ª Ed: Madrid, McGrawHill, 2004 Grupos de materiais • Materiais Metálicos são substâncias inorgânicas que estão compostos de um ou mais elementos metálicos, podendo • Materiais Metálicos são substâncias inorgânicas que estão compostos de um ou mais elementos metálicos, podendoou mais elementos metálicos, podendo também conter alguns elementos não metálicos. Exemplos de elementos metálicos: ferro, cobre, aluminio, níquel e titânio; elementos não metálicos: carbono, nitrogênio e oxigênio. ou mais elementos metálicos, podendo também conter alguns elementos não metálicos. Exemplos de elementos metálicos: ferro, cobre, aluminio, níquel e titânio; elementos não metálicos: carbono, nitrogênio e oxigênio. 11/2/2010 5 Grupos de materiais • Materiais Cerâmicos são materiais inorgânicos compostos de elementos metálicos e não metálicos combinados químicamente • Materiais Cerâmicos são materiais inorgânicos compostos de elementos metálicos e não metálicos combinados químicamentequímicamente. químicamente. • Materiais poliméricos (plásticos) são formados por longas cadeias e redes de moléculas orgânicas. (hidrocarbonetos) • Materiais poliméricos (plásticos) são formados por longas cadeias e redes de moléculas orgânicas. (hidrocarbonetos) Objetivos • Melhor compressão • Base científica • Avaliação das propriedades • Desenvolvimento Comportamento longo do tempo Desempenho Principio básico O comportamentoO comportamentop do material depende de sua MICROESTUTURA p do material depende de sua MICROESTUTURA 11/2/2010 6 Níveis de estudo • Sub-atômico (Å) • Estudo do átomo • Microscópia Eletrônica de Tunelamento • Sub-atômico (Å) • Estudo do átomo • Microscópia Eletrônica de Tunelamento • Atômico (nm - µm) • Moléculas, cristais • Difração de raio X • Microscopia eletrônica de varredura • Atômico (nm - µm) • Moléculas, cristais • Difração de raio X • Microscopia eletrônica de varredura Níveis de estudo • Microscópico (µm – mm) • Fases, partículas • Microscópicos ótico e de varredura • Microscópico (µm – mm) • Fases, partículas • Microscópicos ótico e de varredura • Ensaios físicos• Ensaios físicos • Macroscópico (› mm) • Todo o material • Ensaios Mecânicos • Macroscópico (› mm) • Todo o material • Ensaios Mecânicos Microscópico eletrônico de tunelamento 11/2/2010 7 Microscopia eletrônica de tunelamento Microscopia eletrônica de tunelamento http://www.chemsoc.org/timeline/graphic/1981_stm.jpg. Acessado em 20.03.2005 Microscopia eletrônica de tunelamento http://www.chemsoc.org/timeline/graphic/1981_stm.jpg. Acessado em 20.03.2005 11/2/2010 8 Microscopia eletrônica de tunelamento http://www.chemsoc.org/timeline/graphic/1981_stm.jpg. Acessado em 20.03.2005 Difração de raio x Microscopia eletrônica de varredura 11/2/2010 9 Microscopia otica Ensaios Mecânicos Resistência à Compressão 11/2/2010 10 Resistência à Tração Resistência à Tração Durômetro Rockwell Equipamento Durômetro Rockwell Aparelho para medir a dureza do material através da profundiade de penetração de um cone de diamante ou uma esfera de aço na superfície da amostra 11/2/2010 11 Máquina Charpy (Impacto) Equipamento Máquina de Ensaio Charpypy Aparelho usado para medir à resitência ao impacto dos materiais. O corpo de prova é colocado de modo que o pêndulo golpeie a amostra Tipos de Deformações Deformações elásticas: Ocorre quando o material é capaz de absorver e armazenar toda energia resultante do esforço deformante, e o mesmo recuperará a deformação sofrida após a retirada do esforço externo. Deformações plásticas: Ocorre quando o material é capaz dissipar parte da energia resultante do esforço deformante, e o mesmo não recuperará a deformação sofrida após a retirada do esforço externo, resultado uma deformação permanente. Curva Tensão x Deformação Tensão Escoamento Zona Plástica Entre as várias formas de analisar o comportamento mecânico de um material, a análise da curva tensão x deformação apresenta-se como uma das mais adequadas, principalmente se o material for utilizado sob carregamento estático ( tração ou compressão) Deformação Tensão máxima Tensão de ruptura Tensão de escoamento 0A – Deformação elástica AC – Deformação Plástica OB – Deformação final OC – Alongamento na ruptura 0 A B C Zona Elástica 11/2/2010 12 Curva Tensãox Deformação Tensão Maleabilidade Tmáx TR TE Resiliência é a capacidade do material de absorver energia durante a deformação elástica Deformação0 A B C Resiliência Resiliência + Maleabilidade = Tenacidade Maleabilidade é a capacidade do material de absorver energia durante a deformação plástica Tensão 5 - Rígido-Tenaz Curva Tensão x Deformação MATERIAL MÓDULO TENSÃO DE ESCOAMENTO TENSÃO MÁXIMA DUCTILIDADE DÚCTIL/ FRACO BAIXO BAIXA BAIXA MODERADA Ú / Deformação 4 - Rígido-forte 3 - Rígido-frágil 2 -Dúctil-Tenaz 1 - Dúctil-fraco DÚCTIL/ TENAZ BAIXO BAIXA MODERADA/ ALTA ELEVADA RÍGIDO/ FRÁGIL ELEVADO INEXISTE ELEVADA BAIXA RÍGIDO/ FORTE ELEVADO ELEVADA ELEVADA MODERADA RÍGIDO/ TENAZ ELEVADO ELEVADA ELEVADA ELEVADA
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