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Técnicas de Construções Materiais de Construção Civi l Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Civil Disciplina: Construções Rurais 1 – Materiais cerâmicos Material artificial obtido pela moldagem, secagem e cozedura de argilas ou de misturas contendo argilas. Argilas: materiais terrosos que, quando misturados com água adquire a propriedade de apresentar alta plasticidade. A argila como material de construção começou a ser utilizada pela sua abundância, pelo custo reduzido e por ser um material que, na presença de água, pode ser moldado facilmente, secando e endurecendo na presença de calor. 1 – Materiais cerâmicos ABNT: partículas coloidais com diâmetro inferior a 0,002mm, com alta plasticidade quando úmidas e quando secas apresentam torrões que dificilmente são desagregáveis pela pressão dos dedos. Os produtos cerâmicos são muito utilizados na construção civil pela sua razoável resistência mecânica e durabilidade, além do custo acessível e das qualidades estéticas. 1 – Materiais Cerâmicos Os materiais argilosos se diferenciam entre si pelas diferentes proporções de sílica, alumina e água em sua composição, além da estrutura molecular diferenciada. Os principais materiais argilosos que têm importância como material de construção são a caulinita, a montmorilonita e a ilita. Caulinita: são as argilas consideradas mais puras. Utilizadas na fabricação de porcelanas, materiais refratários e em cerâmicas sanitárias. Montmorilonita: Por ser um material muito absorvente é pouco utilizada sozinha. É aplicada em misturas às caulinitas para corrigir a plasticidade. Ilita: utilizadas na fabricação de tijolos. 1 – Materiais Cerâmicos Quanto ao seu emprego, as argilas são classificadas em: Fusíveis: são aquelas que se deformam a temperaturas menores de 1200ºC. Utilizadas na fabricação de tijolos e telhas, grés, cimento, materiais sanitários. Infusíveis: resistentes a temperaturas elevadas. Utilizadas para a fabricação de porcelanas. Refratárias: não deformam a temperaturas da ordem de 1500°C e possuem baixa condutibilidade térmica, sendo utilizadas para aplicações onde o material deva resistir ao calor, como na construção e revestimentos de fornos. 1 – Materiais Cerâmicos Propriedades: Plasticidade: pode ser continuamente deformado sem que haja ruptura (argilas molhadas) Retração: locais onde existia água, fica vazio durante a evaporação e retrai. Calor sobre as argilas: 20º a 150º - perde água de capilaridade e de amassamento 150º a 600º - perde água adsorvida 600º - reações químicas 950º - vitrificação Somente alteração física A qualidade da cerâmica depende da quantidade de vidro formado. Pouco no tijolo Muito nas porcelanas 1 – Materiais Cerâmicos Classificação: Materiais cerâmicos secos ao ar Materiais cerâmicos de baixa vitrificação Materiais cerâmicos de alta vitrificação Louças Grês cerâmicos (porosidade extremamente baixa) Refratários 1 – Materiais Cerâmicos Classificação: Materiais cerâmicos secos ao ar A prática e os ensaios tecnológicos demostram que a resistência das argilas secas simplesmente ao ar depende da proporção entre os diversos componentes, ou seja, da sua composição granulométrica. A argila que melhor resistência à compressão apresenta é a que tem cerca de 60 % de argilo-minerais, ficando os 40 % restantes igualmente distribuídos entre silte, areia fina e areia média. Adobe: Dos materiais cerâmicos secos ao sol. O adobe é argila simplesmente seca ao ar, sem cozimento e usada em construções rústicas. Ele pode resistir a tensões de compressão até de 70 kg/cm², mas em contato com a água, tornar-se novamente plástico devendo as paredes ser revestidas por camada isolante de umidade. 1 – Materiais Cerâmicos Classificação: Materiais cerâmicos de baixa vitrificação Os materiais de barro comum usados correntemente na construção civil são os tijolos, as telhas e as tijoleiras. A qualidade do produto depende da qualidade da argila empregada. Eles podem apresentar resistência de 5 kg/cm² até 120 kg/cm². 1 – Materiais Cerâmicos Classificação: Materiais cerâmicos de alta vitrificação Louças Grês cerâmicos (porosidade extremamente baixa) Há dois tipos distintos de cerâmica de alta vitrificação: a louça e o grês cerâmicos. A diferença entre eles, na qualidade, está na textura interna. Os materiais de louça são impermeáveis na superfície, porém mais porosos no interior; os materiais de grês cerâmicos têm textura quase compacta. Louça: azulejos, pastilhas e louça sanitária. Grês cerâmicos: tubos sanitários e pisos. 1 – Materiais Cerâmicos Classificação: Refratários Este é um dos ramos mais importantes e estudado das cerâmicas, porém pouco usado nas construções prediais. Seu grande emprego está na indústria. A cerâmica refratária é cerâmica que não funde, mesmo a altas temperaturas (1.520 oC ). 1 – Materiais Cerâmicos Fabricação: Extração do barro – cada tipo de cerâmico requer um tipo de barro; Preparo da matéria prima – eliminação das impurezas grosseiras e maior classificação; Moldagem Secagem – se a argila for levada ao forno ainda úmida a água interna ficará retida pela crosta externa Cozimento - fornos Esfriamento *Vitrificação especial 1 – Materiais Cerâmicos Blocos e tijolos cerâmicos: Tijolo maciço – utilizado na execução de muros, alvenarias portantes e nas primeiras fiadas de alvenarias comuns; A unidade de compra é o milheiro; ABNT NBR 7170 – Tijolo maciço para alvenaria; Quanto à aparência, a NBR 7170 recomenda que os tijolos não apresentem defeitos sistemáticos, tais como trincas, quebras, superfícies irregulares, deformações e desuniformidade na cor. As arestas devem ser vivas e os cantos resistentes. 1 – Materiais Cerâmicos Os tijolos comuns devem possuir a forma de um paralelepípedo-retângulo, sendo suas dimensões nominais as recomendadas na Tabela 1, conforme a NBR 8041. A resistência à compressão, mínima, dos tijolos deve ser verificada conforme a NBR 6460 e atender aos valores indicados na Tabela 2. 1 – Materiais Cerâmicos Blocos e tijolos cerâmicos: Blocos cerâmicos vazados – são classificados num primeiro momento como blocos de vedação ou estruturais. O bloco de vedação é utilizado para fechamento de vãos e a única carga que suporta é seu peso próprio. Os blocos estruturais, como você pode observar, são projetados para suportar carga além do seu peso próprio. São utilizados em paredes internas e externas dos mais diferentes tipos de edificações. ABNT NBR 7171 – Bloco cerâmico para alvenaria 1 – Materiais Cerâmicos Blocos e tijolos cerâmicos: Quanto ao número de furos podem possuir quatro, seis, oito ou nove furos. Figura – Blocos cerâmicos com furos na horizontal Figura – Blocos cerâmicos com furos na vertical 1 – Materiais Cerâmicos Figura – Dimensões mínimas de blocos cerâmicos vazados comuns 1 – Materiais Cerâmicos Quanto à resistência à compressão podem ser classificado em comuns e especiais. Os blocos comuns são aqueles utilizados nas aplicações mais triviais e se enquadram na classe 10 conforme a tabela abaixo: Figura – Dimensões mínimas de blocos cerâmicos vazados comuns Tabela – Resistência à compressão 1 – Materiais Cerâmicos Exemplo: Determinar a quantidade de blocos cerâmicos necessários para fazer uma parede de cutelo. Dimensões do tijolo: 5 x 10 x 20 cm Junta de 1,0 cm Obs.: Na parede de cutelo os tijolos são colocados ao alto, ou seja, com a face mais estreita virada para baixo. Os tijolos são dispostos sobre a sua parte mais estreitae a robustez deste tipo de parede depende da espessura dos tijolos utilizados. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha cerâmica – presente nas coberturas das edificações. As telhas cerâmicas se apresentam sob diferentes formatos e tamanhos; As telhas cerâmicas devem apresentar as seguintes características: • Regularidade de forma e dimensões; • Arestas finas e superfícies sem rugosidades (para facilitar o escoamento das águas); • Homogeneidade de massa, com ausência de trincas, fendas, etc.; • Pouca absorção de água e elevada impermeabilidade; • Peso reduzido; • Resistência mecânica à flexão adequada, mesmo em condições saturada de água. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha francesa – classificada como uma telha plana; Possui encaixes laterais, nas extremidades e agarradeiras para fixação às ripas da estrutura do telhado. A resistência mínima para este tipo de telha é de 70 kg, ou seja, este é o peso mínimo que a telha precisa suportar caso venha a se danificar 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha colonial– do tipo capa e canal ou curvas. São compostas por duas peças: o canal, cujo papel é conduzir água e a capa que faz a cobertura entre dois canais. Esse tipo de telha pode ser com encaixe, sem encaixe ou de cumeeira. A particularidade da telha colonial é que as duas peças que a compõem possuem a mesma largura. Utilizada em construções mais antigas, pois nos dias de hoje esse tipo de telha é substituído, na maior parte das vezes, pelo modelo americana. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha paulista– a telha paulista é derivada da telha colonial e se caracteriza por apresentar a capa com largura ligeiramente inferior ao canal. Telhas de cerâmica do modelo paulista possuem o mesmo design da telha colonial, portanto apresenta as mesmas vantagens e desvantagens. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha plan– conhecida como colonial quadrada, é uma variação entre a telha colonial e a paulista, com o diferencial de possuir arestas retas. Fácil execução - diminuindo assim o tempo da obra. Esse tipo de telha caracteriza-se por apresentar design simples com a capa com largura ligeiramente inferior ao canal. Ótimo isolamento térmico. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha portuguesa– deriva das telhas coloniais, possuindo os segmentos correspondentes à capa e canal em uma única peça. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha romana– deriva da telha plan sendo composta de uma peça única. Devido a seus encaixes no sentido longitudinal e transversal, possui boa vedação e estabilidade sobre o ripamento. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha americana– Foi criada a partir da telha portuguesa e a vantagem de ter um rendimento maior por m² de telhado quando comparada com a telha que lhe deu origem. 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Telha plana– são utilizadas em países onde o inverno é rigoroso. Os telhados são bastante inclinados para que a neve escorra. No Brasil, são usadas para compor coberturas de estilo enxaimel (casas coloniais alemãs, suíças). 1 – Materiais Cerâmicos Telhas cerâmicas: Os modelos mais utilizados nos dias de hoje são Americana, Portuguesa e Romana, devido à capa ser conjugada ao canal, resultando numa menor quantidade de telhas por metro quadrado, e consequentemente, menor peso e menor preço. Em alguns projetos que buscam um estilo rústico, a telha modelo Colonial ainda é utilizado. Os modelos Plan, Paulistinha e Francesa estão fora de uso em telhados novos, porém ainda são produzidos por algumas poucas fábricas, principalmente para casos onde haverá uma continuação no telhado já existente, ou para reposição das mesmas. 1 – Materiais Cerâmicos 2 – Solo Cimento Mistura bem proporcionada de solo e cimento O solo-cimento é um material alternativo, obtido pela mistura de solo, cimento e um pouco de água. No início, esta mistura parece uma "farofa” úmida. Após ser compactada, ela endurece e com o tempo ganha resistência e durabilidade suficientes para diversas aplicações no meio rural. Uma das grandes vantagens do solo-cimento é que o solo, um material local, constitui justamente a maior parcela da mistura. Custo 2 – Solo Cimento Mistura bem proporcionada de solo e cimento Dosagem de cimento Natureza do solo Teor de umidade Compactação 2 – Solo Cimento Vantagens Estabilizar o solo utilizando cimento ou cal para melhorar a qualidade do produto final Aumentando a resistência mecânica Aumentando a durabilidade Maior resistência a ação da água Bom isolante térmico Baixo custo (não necessita processo industrial) Não necessita de cozimento Aproveitamento de matéria prima da região Desvantagens Grande variedade de tipos de solos (pode ser antieconômico) Maior peso específico quando comparado ao bloco cerâmico 2 – Solo Cimento Aplicações Pavimentação: são compactados no local, com o auxílio de fôrmas, mas em uma única camada. Eles constituem placas maciças, totalmente apoiadas no chão; 2 – Solo Cimento Aplicações Estabilização de taludes 2 – Solo Cimento Aplicações Paredes Monolíticas: moldadas in loco com auxílio de fôrmas e soquetes; Blocos: São produzidos em prensas, dispensando a queima em fornos. Apresentam grande resistência e excelente aspecto; 2 – Solo Cimento Aplicações Pisos 3 – Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes 3 – Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes A forma mais comum de combater a deterioração de diversos materiais é proteger sua superfície utilizando uma película resistente. Tintas: produtos (líquidos, viscosos ou sólidos em pó) que após aplicação sob a forma de uma fina camada ao substrato se converte num filme sólido opaco. Partículas opacas: cobrir e decorar a superfície Fluido: aglutinar as partículas e formas a película de proteção 3 – Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes A constituição das tintas são: Resina: parte não-volátil da tinta, serve para aglomerar as partículas de pigmentos. Pigmento: material sólido finamente dividido, insolúvel no meio. Aditivo: é adicionado às tintas para contribuir nas propriedades. Auxilia nas diversas fases da fabricação e confere características necessárias à aplicação do produto. Solventes: líquido volátil, geralmente de baixo ponto de ebulição, utilizado nas tintas e correlatos para dissolver a resina. 3 – Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes Classificação das tintas: Tintas a óleo – solventes químicos Tintas Plásticas emulsionáveis – água é a fase de dispersão Tinta látex Tintas para caiação – a base de cal Tintas especiais 3 – Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes Vernizes: resulta em uma película útil transparente ou translúcida Vernizes a base de óleo Vernizes a base de solventes Lacas: contém resina e podem ter pigmentação Muito utilizadas em pinturas de carros pois contém alto brilho, resistência e normalmente é seca em tempo curto Esmaltes: Adiciona-se pigmento aos vernizes ou lacas 4 – Plástico 90% da utilização dos plásticos é em industrias aeronáuticas, mecânica e automobilística Nos EUA a indústria da construção civil nos últimos anos tem sido a maior consumidora de plástico do país. Materiais artificiais formados pela combinação de carbono com oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e outros elementos orgânicos ou inorgânicos Em alguma fase de sua fabricação possui condição liquida que permite moldagem 4 – Plástico Classificação dos Plásticos: Termoplásticos: amolecemquando aquecidos, podendo ser re-moldado; PVC PVA Acrílicos Náilon Termofixos: duro e quebradiço, não podendo ser moldado outra vez; Resina epoxi Poliester Baquelite Elastômeros: grande elasticidade (borracha sintética) Neoprene Silicones Teflon 4 – Plástico Propriedades dos Plásticos: Vantagens: Pequeno peso específico Isolantes elétricos Possibilidade de coloração Baixo custo Facilidade de produção em massa Imunes à corrosão Desvantagens: Fraca resistência à tração Fraca resistência ao impacto Fraca resistência ao calor Fraca resistência à intempéries. 4 – Plástico Utilização dos Plásticos: 4 – Plástico Utilização dos Plásticos: 3 – Plástico Utilização dos Plásticos: 4 – Plástico Utilização dos Plásticos: 4 – Plástico Utilização dos Plásticos: 3 – Plástico Utilização dos Plásticos: 4 – Plástico Utilização dos Plásticos: 5 – Vidros Material Cerâmico Sílica e cálcio Liquido super-resfriado Temperatura ambiente abaixo do seu ponto de congelamento 5 – Vidros Vantagens: Reciclável; Higiênico; Inerte; Impermeável; Transparente; Difícil corrosão. Desvantagens: Frágil; Preço elevado; Maior peso; Menor condutibilidade térmica; Dificuldade de manipulação. 5 – Vidros Vidro Temperado Aumenta a resistência por processo térmico Aquecer o material a uma temperatura crítica e resfriá-lo rapidamente Cria um sistema de tensões de compressão na sua superfície 5 – Vidros Vidro Laminado Duas ou mais lâminas de vidro fortemente interligadas sob calor e pressão Uma ou mais camadas de Polivinil Butiral (PVB) – resina muito resistente e flexível Temperatura e umidade controladas Montar a seqüência de vidro e butiral Comprimir o conjunto (remoção de ar) Autoclave (pressão) Em caso de quebra os fragmentos ficarão presos na camada de butiral 5 – Vidros Vidro Aramado Duas ou mais lâminas de vidro Uma camada de malha metálica Anti-chama Não estilhaça caso quebre (os fragmentos ficam presos na tela metálica) Não aceita cortes ou furos 8 – Madeira 58 6 – Madeira Apresenta resistência mecânica tanto aos esforços de compressão como aos esforços de tração na flexão. Foi o 1º material utilizado em colunas e vigas Tem resistência mecânica elevada, com baixo peso próprio Resiste a choques e esforços dinâmicos Bom isolante térmico e acústico Pode ser trabalhado com ferramentas simples Renovável Degradação de propriedades quando de umidade intermitente Necessita de tratamento específico contra predadores 59 6 – Madeira Nomenclatura das peças em madeira serrada ESPESSURA (CM) LARGURA (CM) PRANCHÕES >7,0 >20,0 PRANCHA 4,0 - 7,0 >20,0 VIGA 4,0 11,0 - 20,0 VIGOTA 4,0 - 8,0 8,0 - 11,0 CAIBRO 4,0 - 8,0 5,0 - 8,0 TÁBUA 1,0 - 4,0 >10,0 SARRAFO 2,0 - 4,0 2,0 - 10,0 RIPA < 2,0 <10,0 60 6 – Madeira Defeitos de secagem Rachaduras Fendas Abaulamento Curvatura Defeitos de produção Fraturas Fendas Defeitos de alteração Ataque de predadores, fungos e insetos 61 Exercícios Exercícios...... 62
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