cap31 - Produtos de fibrocimento

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Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Holmer Savastano Junior –
Universidade de São Paulo
Sérgio Francisco dos Santos –
Universidade de São Paulo
Produtos de Fibrocimento
Capítulo 31
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Introdução
• O fibrocimento é um material à base de cimento, com
adições minerais (pozolânicas e/ou calcíticas) e com fibras
de reforço distribuídas discretamente pela matriz.
• Normalmente, no mercado nacional, o fibrocimento
envolve o uso de matriz de cimento Portland e fibras
minerais de amianto ou fibras sintéticas como reforço,
para produção de telhas de cobertura, caixas d’água,
tubos e placas planas.
• A função principal das fibras é a de exercer o reforço
mecânico da região tracionada da matriz.
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Histórico e impacto social
• O fibrocimento tem sido largamente produzido desde o
início do século XX com o advento do processo Hatschek.
• Desde 1938, telhas de cobertura feitas de fibrocimento
são utilizadas no Brasil.
• Em meados da década de 1960, o fibrocimento já
participava com 25% da área coberta por ano no país.
• No início dos anos 1970, ele se firmou na indústria da
construção civil brasileira, o que perdura até os dias de
hoje.
• As indústrias do fibrocimento brasileiro geram cerca de 10
mil empregos diretos e 200 mil indiretos.
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Fibrocimento sem amianto
• Produtos de fibrocimento sem amianto, reforçados com
fibras sintéticas e polpa de celulose, curados ao ar, podem
ser encontrados no mercado brasileiro atualmente.
• O surgimento de fibrocimento sem amianto tem-se
consolidado pela implantação de normas vigentes, para
placas corrugadas de cobertura (NBR 15210, partes 1, 2 e
3), ou em fase de elaboração, para placas planas (projeto
18:406.03), da Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT).
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Fibrocimento com polpa celulósica
• As fibras vegetais, como reforço de matrizes frágeis à
base de materiais cimentícios, despertam grande
interesse, por causa de seu baixo custo, disponibilidade,
economia de energia e pela preservação ambiental.
• As fibras sintéticas também são empregadas: polivinil-
álcool (PVA), polipropileno (PP) e poliacrilonitrila (PAN).
• A produção norte-americana de compósitos cimentícios
com reforço de fibras celulósicas, combinadas a fibras
sintéticas, estava ao redor de 144 mil t/ano em 2002.
• A principal produção de fibrocimento nos EUA é com
reforço exclusivo de polpa celulósica em produtos
autoclavados.
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Matérias-primas:
aglomerantes e cargas minerais
• O cimento Portland é a matéria-prima de maior proporção
em massa do fibrocimento.
• Os cimentos, no Brasil, diferenciam-se pela proporção de
clínquer, sulfato de cálcio e adições, tais como escórias,
pozolanas e material carbonático, acrescentados no
processo de moagem.
• Pozolanas são utilizadas na forma finamente dividida e na
presença de água, reagem com hidróxido de cálcio (CH)
para formar compostos com propriedades cimentícias.
• Pozolanas incluem produtos recicláveis, tais como cinza
volante, cinza de casca de arroz, metacaulim e sílica ativa.
São desejáveis também do ponto de vista ambiental.
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Matérias-primas: fibras
• As principais finalidades de se reforçar a matriz frágil com
fibras são o aumento das resistências à tração e ao
impacto, a maior capacidade de absorção de energia e a
possibilidade de uso no estágio pós-fissurado.
• O tipo, a distribuição, a relação comprimento-diâmetro e a
durabilidade da fibra, assim como o seu grau de aderência
com a matriz, determinam o comportamento mecânico do
compósito e o desempenho do componente fabricado.
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Matérias-primas: fibras minerais
• O amianto é uma fibra mineral natural sedosa, com
propriedades físico-químicas diferenciadas (resistência
mecânica elevada, incombustibilidade, boa qualidade
isolante, durabilidade, flexibilidade, resistência ao ataque
de ácidos, álcalis e bactérias, facilidade de ser tecida,
dentre outras), abundância na natureza e baixo custo.
• É extraído de rochas compostas de silicatos hidratados de
magnésio, nas quais de 5% a 10% se encontram em sua
forma fibrosa de interesse comercial.
• Existem dois tipos de amianto: as crisotilas, com alta
concentração de magnésio e composição química
3MgOSiO2H2O; e os anfibólios, com alta concentração de
ferro, cuja composição química é Na2OFe2O3OSiO2.
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Matérias-primas: fibras minerais
Figura 1 – Microscopia eletrônica de varredura de fibras minerais de amianto.
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Matérias-primas: fibras minerais
Fibra Densidade 
real 
(kg/m3) 
Alongamento 
na ruptura 
(%) 
Resistência à 
tração 
(MPa) 
Módulo de 
elasticidade 
(GPa) 
Amianto crisotila 2200 a 2600 2 560 a 750 164 
 
Quadro 1 – Principais características físicas e mecânicas do amianto crisotila.
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Matérias-primas: fibras poliméricas
• As fibras sintéticas mais usuais são as de polivinil-álcool
(PVA) e polipropileno (PP), ilustradas na Figura 2, e, em
menor escala, as fibras de poliacrilonitrila (PAN).
• As fibras sintéticas são cortadas com comprimento entre 6
e 12 mm, empregam-se em pequenas frações em volume
e se distribuem aleatoriamente ou com certo grau de
orientação na matriz, de acordo com o processo produtivo.
Módulo de elasticidade Tensão máxima Deformação máxima 
Fibras 
(GPa) (MPa) (mm/mm) 
PVA 5,0 a 15 1004 0,10 
PP 4,7 727 0,24 
 
Quadro 2 – Propriedades mecânicas de fibras de polivinil-álcool (PVA) e polipropileno (PP) para 
fibrocimento (Motta, 2006).
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Matérias-primas: fibras poliméricas
Figura 2 – (a) Seção transversal de fibras de polipropileno (PP); 
(b) seção transversal de fibras de polivinil-álcool (PVA).
(a) (b)
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Matérias-primas: fibras vegetais
• O estudo sistemático de fibras vegetais com finalidade de
reforço de matrizes começou na Inglaterra em 1970.
• No Brasil, uma das pesquisas pioneiras coube ao Centro
de Pesquisa e Desenvolvimento (Ceped), em Camaçari,
Bahia, com início em 1980.
• Usualmente, no processo Hatschek, as fibras vegetais
comerciais são empregadas na forma de polpas
celulósicas, produzidas conforme processos dominados
pela indústria de celulose e papel, e passam pelo
processo de refinamento.
• O refino da polpa de celulose é um tratamento mecânico
das fibras.
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Matérias-primas: fibras vegetais
Figura 3 – Microscopia eletrônica de varredura de fibras de sisal nas diferentes intensidades de refino: 
(a) ausência de fibrilação (16ºSR); (b) remoção completa da parede primária externa da fibra e 
aparecimento de fibrilas (49ºSR). As setas indicam os diferentes graus de fibrilação (Tonoli, 2006). 
(a) (b)
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Matérias-primas: fibras vegetais
Nome comercial Produtor País de 
origem 
Tipo defibra Tipo de 
tratamento 
CF-16 Buckeye 
Technologies 
EUA Pinus (P. elliottii) BK 
CF-12 Buckeye 
Technologies 
EUA Pinus (P. elliottii) NBK 
Canfor Canfor Pulp 
Limited 
Patnerniship 
Canadá Pinus (P. glauca e P. 
contorta) 
NBK 
Celco Arauco Chile Pinus (P. radiata) NBK 
Sappi Sappi África do Sul Pinus (Pinus sp.) NBK 
Solombala Solombala Pulp 
Paper Mill 
Rússia Pinus (P. Elliottii, 
taeda e P. patula) 
NBK 
Tasman Carter Holt 
Harvey 
Nova 
Zelândia 
Pinus (P. radiata) NBK 
Lwarcel Lwarcel Celulose 
e Papel 
Brasil Sisal (Agave sisalana) NBK 
VCP Votorantim 
Celulose e Papel 
Brasil Eucalipto (Eucalyptus 
sp.) 
BK e NBK 
 
Quadro 3 – Fibras vegetais comerciais utilizadas na indústria de fibrocimento. BK = fibras obtidas pelo 
processo Kraft e branqueadas. NBK = fibras produzidas pelo processo Kraft e não-branqueadas.
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Processo de fabricação: Magnani
• O processo de fabricação industrial de caixas d´água com
formato similar ao cilíndrico baseia-se no método
conhecido como Magnani modificado.
• Essas caixas, no mercado nacional, têm altura na faixa de
595 mm a 797 mm e diâmetro máximo entre 733 mm e
1234 mm.
• A massa utilizada nesse processo de fabricação é
consistente, pois a concentração de sólidos é de
aproximadamente 1:1 em relação à água, e ela é aplicada
em uma única camada sobre o molde.
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Processo de fabricação: Magnani
Figura 4 – (a) Método Magnani para produção industrial de caixas d’água. (b) Acabamento da superfície 
externa da caixa d’água por meio de roletes (cortesia do Prof. Vanderley Moacyr John, Escola 
Politécnica da USP). 
(a) (b)
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Processo de fabricação: Hatschek
• O processo Hatschek é o mais empregado na produção
de placas planas e onduladas de fibrocimento.
• Uma suspensão bem diluída de fibras, cimento e aditivos
é misturada em um grande tanque onde cilindros
rotatórios captam essa pasta por meio de sucção,
removendo a água da mistura até a obtenção de mantas
com a espessura desejada (formadas por lâminas de
aproximadamente 1 mm cada uma).
• A massa utilizada no processo Hatschek contém somente
20% de sólidos. As matérias-primas comumente utilizadas
são: cimento Portland, sílica ativa, material carbonático,
polpa de celulose, fibras poliméricas ou de amianto.
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Processo de fabricação: Hatschek
 
 
 
Amianto 
Produto 
Cimento e adições 
Prensa cilíndrica 
Corte 
Caixas de tamises 
Vácuo 
Preparo do 
amianto 
Misturador 
Película de 
fibrocimento 
Feltro sem-fim 
Água 
Onduladora 
Manta de 
fibrocimento 
 
Preparo das
fibras
 
 
Amianto 
Produto 
Cimento e adições 
Prensa cilíndrica 
Corte 
Caixas de tamises 
Vácuo 
Preparo do 
amianto 
Misturador 
Película de 
fibrocimento 
Feltro sem-fim 
Água 
Onduladora 
Manta de 
fibrocimento 
 
Preparo das
fibras
Figura 5 – Esquema do processo Hatschek para produção de placas planas e onduladas de fibrocimento 
(adaptado de Dias et al., 2007). 
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Produtos de fibrocimento
Figura 6 – Caixa d´água de fibrocimento com tampa, reforçada com fibras de polivinil-álcool (PVA) 
(cortesia da Infibra Ltda.).
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Produtos de fibrocimento
Figura 7 – Peças de concordância (complementares) para cobertura de fibrocimento. (a) Cumeeira 
lanternim monobloco e (b) cumeeira articulada (cortesia da Infibra Ltda.).
(a)
(b)
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Produtos de fibrocimento
Figura 8 – Peças de concordância (complementares) para cobertura de fibrocimento. (a) Cumeeira normal 
e (b) cumeeira shed (cortesia da Infibra Ltda.).
(a) (b)
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Produtos de fibrocimento
Figura 9 – Peças de concordância (complementares) para cobertura de fibrocimento. (a) Cumeeira com 
ventilação e (b) rufo (cortesia da Infibra Ltda.). 
(a) (b)
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Produtos de fibrocimento
Figura 10 – Telhas de fibrocimento comerciais: (a) telha comum de fibrocimento e (b) telha tipo calha 
(cortesia da Infibra Ltda.).
(a) (b)
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Produtos de fibrocimento
Figura 12 – (a) Perfil da telha com espessura nominal de 4 mm. Detalhe de superposição lateral (ao centro) 
(cortesia da Eternit S. A.). 
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Produtos de fibrocimento
Figura 13 – Perfil da telha com espessura nominal entre 6 mm e 8 mm. Detalhe de superposição lateral (à 
direita), com as dimensões nominais típicas, em que “e” é a espessura (cortesia da Eternit S. A.). 
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Instalação de cobertura de fibrocimento
 
(a) 
 
(b) 
 
Figura 11 – (a) Montagem de cobertura de estrutura metálica com telhas corrugadas de fibrocimento. 
(b) Ondas que devem ser utilizadas na fixação e sentido da montagem (cortesia da Imbralit Ltda.).
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Características gerais do fibrocimento: 
microestrutura
• A interface (região de contato entre a fibra e a matriz)
desenvolve é importante na transmissão da tensão entre
as duas fases, no aumento da energia de fratura do
compósito e no deslocamento das fissuras.
• A ligação interfacial pode ser química, física ou a
combinação entre elas.
• O desempenho mecânico do compósito está diretamente
relacionado com as propriedades da interface fibra-matriz.
• Ligações muito fortes entre fibra e matriz resultam material
frágil com resistência elevada, ao passo que ligações
fracas resultam em menor resistência e alta energia
específica.
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Características gerais do fibrocimento: 
microestrutura
• A idade do fibrocimento influencia a porosidade e os
produtos de hidratação, que se formam na interface.
• A degradação das fibras celulósicas e sua relação com a
presença de portlandita é importante nas idades mais
avançadas.
• Fibras de perfil irregular conferem acréscimos de até 10%
na resistência à tração do compósito, em comparação à
resistência obtida com fibras retas e lisas.
• Efeitos semelhantes foram obtidos, quer pela fibrilação, no
caso das fibras de amianto, quer pela variação do
diâmetro ao longo do comprimento, para as fibras
vegetais.
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Características gerais do fibrocimento: 
propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos fibrocimentos são o resultado
da combinação das características da matriz, das fibras e da
interface entre fibras e matriz.
Na avaliação do desempenho mecânico dos compósitos
fibrosos, observam-se os seguintes parâmetros:
• características físicas, químicas e mecânicas dos materiais
componentes, ou seja, fibra e matriz;
• geometria das fibras, seção transversal e comprimento;
• arranjo, orientação e dispersão das fibras;
• proporção entre os materiais componentes;
• características da interface dos materiais;
• quantidade e distribuição de tamanhode poros.
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Características gerais do fibrocimento: 
propriedades mecânicas
 
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
 PVA
 PP
 Amianto
Te
ns
ão
 (M
Pa
)
Flecha Especifica (mm/mm)
Figura 14 - Curvas de tensão versus flecha específica de fibrocimento com fibras de polivinil-álcool (PVA), 
polipropileno (PP) e amianto. Ensaio de tração na flexão (cortesia do Grupo de Construções e Ambiência, 
FZEA USP Pirassununga).
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Características gerais do fibrocimento: 
propriedades mecânicas
Figura 15 - Ensaio mecânico de flexão a três pontos de telhas de fibrocimento 
conforme norma ABNT NBR 6468/93 (cortesia da Imbralit Ltda.). 
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Características gerais do fibrocimento: 
durabilidade
• Telhas de fibrocimento estão sujeitas à degradação
causada pelas intempéries, durante os ciclos de calor e
chuva por exemplo, no caso de climas tropicais.
• Por serem porosas, elas absorvem água durante a chuva
e secam ao serem expostas à radiação solar, sob
determinadas condições de temperatura e umidade.
• O cimento-amianto é altamente resistente à degradação
sob intempéries.
• Na introdução de um novo material e/ou elemento
construtivo, como no caso do fibrocimento sem amianto
recentemente lançado no mercado nacional, a
demonstração da durabilidade é fundamental.
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Características gerais do fibrocimento: 
durabilidade
• Diversos fatores promovem alterações no material das
telhas de fibrocimento, a saber: atmosféricos, biológicos,
de carga, de uso e de incompatibilidade entre fases
constitutivas.
• Essas alterações podem afetar o desempenho das telhas.
• As transformações desfavoráveis ocasionam a
degradação das telhas.
• Os efeitos da degradação no desempenho dos
componentes construtivos resultam da soma dos efeitos
da degradação das fases: matriz, fibra e zona de transição
fibra/matriz.
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Características gerais do fibrocimento: 
durabilidade
• Em fibrocimentos com matriz de cimento Portland, a
resistência ao meio alcalino é uma propriedade
fundamental para os materiais utilizados como reforço.
• As fibras sintéticas resistentes a álcalis, como as de
polipropileno, PP, e polivinil-álcool, PVA, por sua vez, são
consideradas duráveis em matrizes de cimento Portland.
• A degradação das fibras de celulose, na matriz alcalina de
cimento Portland, tem sido considerada o principal
problema de durabilidade dos fibrocimentos sem amianto,
e são objeto de vários estudos.
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Características gerais do fibrocimento: 
durabilidade
• Os ensaios de envelhecimento acelerado dão resposta em
curto prazo.
• Um dos ensaios mais utilizados para avaliar a durabilidade
de fibrocimentos destinados a componentes de cobertura
é o de ciclos de calor e chuva, com intuito de reproduzir os
principais mecanismos de degradação em situações
normais de uso.
• Um ciclo é composto de 2 h e 50 min de emissão de calor
(em infravermelho) a 70ºC, e aspersão de água em
temperatura ambiente por igual período. A metodologia
para esse ensaio está padronizada na norma brasileira
para telhas onduladas de fibrocimento sem amianto
(NBR 15210 parte 2, ABNT, 2005).
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Características gerais do fibrocimento: 
durabilidade
Figura 16 - Envelhecimento acelerado de calor e chuva, para telhas comerciais de fibrocimento 
(cortesia do Grupo de Construções e Ambiência, FZEA USP Pirassununga). 
 
 
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Considerações adicionais
• A ciência dos materiais colabora para a incorporação
eficiente de adições minerais e fibras vegetais e sintéticas,
com intuito de incrementar o desempenho e a vida útil, a
partir da modificação da microestrutura do fibrocimento.
• O domínio de tal conhecimento tem ajudado a fornecer
subsídios aos projetos dos elementos construtivos, para
que atinjam o melhor comportamento possível em suas
diferentes aplicações.
• A partir de modelos teóricos e experimentais, têm sido
criados novos fibrocimentos e superadas as deficiências
daqueles existentes, em resposta às grandes pressões
sociais e econômicas do setor habitacional brasileiro.