Aula 1 - MATECO1 MODIFICADA 02.13

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I
Profª Elaine Albuquerque
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ESTRUTURA DA AULA
 Conceito e Classificação dos materiais
 Propriedades Físicas e Químicas
 Normas técnicas vigentes
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Introdução
Qualidade de vida do planeta depende da quantidade de pessoas (população), dos recursos naturais disponíveis, do nível de conhecimento para realizarem-se as transformações e o gerenciamento desses recursos e ainda, o grau de poluição gerado durante os processos de utilização.
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Introdução
Recurso natural - qualquer insumo de que os organismos, as populações e os ecossistemas necessitam para a sua manutenção. 
a. recursos renováveis : aqueles que, após utilizados, ficam disponíveis novamente graças aos ciclos naturais, como a água (ciclo hidrológico), o ar, a biomassa e a energia eólica;
b. recursos não-renováveis: aqueles que, uma vez utilizados, não se renovam por meios naturais. Podem ser subdivididos em duas classes:
i. minerais energéticos: combustíveis fósseis (carvão mineral, petróleo, urânio);
ii. minerais não-energéticos: são minerais como ferro, calcário, argilas em geral, etc...
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Introdução
 Os recursos naturais são compostos de matéria, isto é, qualquer substância, sólida, líquida ou gasosa, que ocupa lugar no espaço.
• Sob o ponto de vista utilitário, materiais são substâncias com propriedades úteis na construção de máquinas, estruturas, dispositivos e produtos, ou seja, os materiais que o homem utiliza para “fazer coisas” (Cohen, 1987).
• Historicamente, o desenvolvimento do homem esteve ligado à sua habilidade em detectar, manipular e aperfeiçoar os materiais disponíveis para atender suas necessidades de manutenção, proteção, abrigo ou religiosidade (Figuras 1 e 2).
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Materiais naturais usados na Antiguidade
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Materiais naturais usados na Antiguidade
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Ciência e Engenharia de Materiais
 Ciência e Engenharia dos Materiais (CEM) definida, segundo Cohen (1987), como “a área da atividade humana associada com a geração e aplicação de conhecimento que relaciona composição, estrutura e processamento dos materiais às suas propriedades e usos”.
• Trata-se do acoplamento, por um lado, da Ciência dos Materiais que engloba disciplinas científicas tradicionais (Física, Química, Matemática) e, de outro lado, com a Engenharia dos Materiais que estuda e desenvolve processos e aplicações dos materiais.
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Figura 3 - Ciclo global dos materiais
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Importância do estuda da escolha dos materiais
 A escolha de dado material para caso específico depende não somente do conhecimento técnico-científico do engenheiro, mas também de sua experiência acumulada, porque nem sempre o enfoque técnico leva à melhor solução com base em evidências aparentes. 
 Além dessas questões, devem ser levadas em conta as questões ambientais: consumo de energia, poluição, descarte, etc.
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Importância do estuda da escolha dos materiais
 Essas decisões devem ser tomadas na fase de projeto, em que, através de processos e métodos de cálculo baseados em modelos e conceitos estabelecidos, são escolhidos os materiais pelas suas propriedades conhecidas e testadas em laboratório ou obras.
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NATURAIS - areia, granito, madeira
	
ARTIFICIAIS - cimento, tijolo, telha, brita.
Classificação dos Materiais
Obtenção
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Estrutural - aço, concreto, madeira
Vedação - vidro, tijolo
Proteção - tintas, vernizes, madeira
Função
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QUÍMICA
Minerais
vegetal
animal
Orgânicos
Mistos
Composição
FÍSICA
Simples - telha, tijolo, vidro
Compósitos - concreto, azulejo
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Lamelar – argila
Fibrosa – amianto
Vítrea - vidro, cerâmica
Cristalina – metais
Complexos – concreto
Fibrosos com estrutura complexa - madeira
Estrutura
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Aquisição
Emprego
Utilização
CRITÉRIOS BÁSICOS PARA SELEÇÃO DE MATERIAIS
TÉCNICA 
Resistência,
Trabalhabilidade
Durabilidade
Higiene
ECONÔMICA
ESTÉTICA
cor, textura, forma. 
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ENSAIOS DE MATERIAIS
 DIRETOS - materiais ou produtos já aplicados na obra
 INDIRETOS - quanto feitos em laboratórios
 DE CARACTERIZAÇÃO 
 DE DESEMPENHO
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FÍSICOS: densidade, porosidade etc.
QUÍMICOS
MECÂNICOS: estáticos, dinâmicos, fadiga etc.
ESPECIAIS: petrográficos, metalográficos
FABRICAÇÃO
RECEPÇÃO
IDENTIFICAÇÃO
ENSAIOS DE LABORATÓRIO:
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
Conhecimento do engenheiro / arquiteto sobre materiais:
Diferentes propriedades:
Mecânicas
Químicas
Físicas
Etc.
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Propriedades durante o processamento:
Usinabilidade
Plasticidade
Trabalhabilidade
Etc.
Propriedades durante 
o uso:
Durabilidade
Propriedades específicas à finalidade proposta 
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Desenvolvimento de novos materiais
Crescente diversidade de comportamentos e propriedades
O engenheiro / arquiteto deve conhecer os princípios gerais que governam as propriedades de todos os materiais
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1 . Estrutura dos materiais
Sólido
Estado de agregação dos átomos, íons e moléculas com volume e forma definidos
		 Forças: 
Inter- atômicas e Inter- moleculares
Ligação iônica 
Ligação covalente
Ligação metálica
Ligação molecular 
(Van der Waals, 
Dipolo-dipolo, ponte de hidrogênio)
Aspectos mais importantes na engenharia dos materiais de construção:
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Estrutura cristalina
Periodicidade da estrutura
Cristal – arranjo repetitivo de átomos e grupo de átomos
Cúbica
Tetragonal
ortorrômbica
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O comportamento mecânico e as deformações são influenciados pelos defeitos da rede cristalina
Estrutura amorfa
Difere do cristalino por não possuir ordenação
A definição cristalino / amorfo é função principalmente do resfriamento na formação do material
Mais lento mais cristalina
Mais rápido menos cristalina
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Como as propriedades afetam o uso:
Solicitações em serviço
Inter-relações com o meio ambiente 
Durabilidade e vida útil
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Principais grupos
Metais
Cerâmicos (altas temperaturas)
Orgânicos
Monofásicos (Fe, Al, Zn, etc)
Polifásicos (Aço, bronze, Latão, etc)
Silicatos
Óxidos não metálicos
Combinações
Produtos de argila
Refratários
Vidros
Compostos (concreto)
Madeira, 
Polímeros (Tintas, Plásticos, etc)
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MASSA ESPECÍFICA APARENTE
É a massa por unidade de volume considerando os vazios acessíveis
Areia 2,65 kg/l
Brita 2,74 kg/l
Concreto 2.350 kg/m3
Madeira 1,5 kg/ldm3
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É a massa por unidade de volume, considerando os vazios entre os grãos (no estado natural).
MASSA UNITÁRIA
em Kg/l , kg/dm3 , g/cm3 , t/m3
MASSA ESPECÍFICA REAL
É a relação entre a massa e o volume do material sem considerar os vazios
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COMPACIDADE
É a relação entre o volume real e o volume total, expresso em porcentagem
Pode ser expresso também por:
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POROSIDADE
É a relação entre o volume de vazios e o volume total, expresso em porcentagem
POROSIDADE + COMPACIDADE = 1
Vv = volume de vazios
Vo = volume real
V = volume total 
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ABSORÇÃO
É o poder que tem o material de absorver e reter água, expresso em porcentagem de sua massa no estado seco 
Mh = massa úmida
Ms = massa seca
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PERMEABILIADADE
É a propriedade do material de deixar passar água através de seus poros, sob uma determinada pressão
É a capacidade do material de resistir a ação prolongada do calor sem se deformar.
RESISTÊNCIA AO CALOR
Refratários - t > 1580 oC (ex: Alumina - Óxido de alumínio, cerâmicas, tijolos refratários)
Dificilmente fundidos - 1300 oC < t < 1580 Co (ex: Ferro-carbono)
Facilmente fundidos - t < 1300 oC (ex: termoplásticos, como polipropileno, o polietileno, e o policloreto)
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RESISTÊNCIA AO FOGO 
É a capacidade dos materiais resistirem ao fogo e altas temperaturas sem combustão
Incombustíveis - não se inflamam sob
a ação do 	fogo e a altas temperaturas (ex:inorgânicos, como: concreto, tijolo, cobertura para telhado, placa de amianto, aço, alumínio, vidro, argamassas ou outros similares)
Fracamente combustíveis - dificilmente se inflamam, 	mas se consomem (ex:painéis de gesso e os revestimentos metálicos que contêm quantidade mínima de madeira, papel ou plástico)
Combustíveis - se inflamam e se consomem a altas temperaturas (ex:gasolina, querosene, diesel, gás natural)
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É a capacidade dos materiais de não se deteriorarem sob a ação do gelo e degelo sucessivos.
RESISTÊNCIA AO GELO
É a resistência ao choque ou percussão.
Discos de esmeris, ou peças de percussão, ou alta dureza, como calibres de armas, etc.
Resistência de um metal à ruptura pela tração.
TENACIDADE 
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É a propriedade segundo a qual o material resiste a ação dos ácidos, bases, gases, sais. 
RESISTÊNCIA A CORROSÃO
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1 - talco 
2 – gesso
3 - calcita 
4 – fluorita
5 - apatita
RESISTÊNCIA A ABRASÃO
É a propriedade do material de resistir, sem perda de massa e volume (desgastes) quando submetido a cargas abrasivas
DUREZA
É a resistência que os corpos oferecem ao serem riscados ou ao serem penetrados.
6 - ortoclásio 
7 - quatzo 
8 - topázio
9 – orindom
10 - diamante
ESCALA OMHS
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É a propriedade do material de retornar a sua forma inicial após a retirada do carregamento 
ELASTICIDADE
É a propriedade segundo a qual o material muda a sua forma sob a ação de cargas externas e a conserva após a retirada do carregamento 
PLASTICIDADE
É a capacidade que tem os corpos sólidos de se 
laminarem, sem se romper.
MALEABILIDADE
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DUTILIDADE
É a capacidade dos corpos sólidos de se alongarem sem se romperem.
É a perda da qualidade ou de dimensões com o uso contínuo.
DURABILIDADE
DESGASTE
É a capacidade que os corpos sólidos apresentam de manter um determinado desempenho por um período de tempo pré-estabelecido
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É a propriedade que tem o material de não se romper sob ação de cargas. 
RESISTÊNCIA MECÂNICA
É a relação entre o esforço aplicado e a área da seção resistente. 
TENSÃO
Kgf/cm2
N/m2
N/mm2 = MPa
1 Kgf/cm2 = 10 MPa
em
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COMPRESSÃO
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TRAÇÃO
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FLEXÃO
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TORÇÃO
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CISALHAMENTO
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É a relação entre a tensão aplicada a uma peça e a deformação unitária resultante 
MÓDULO DE ELASTICIDADE
em MPa ou kgf/cm2
variação do comprimento em relação ao comprimento total (deformação unitária)
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Ações para modernização de construção civil
Qualidade (satisfazer às exigências do usuário)
 	Necessidade do usuário
 	Planejamento da construção
 	Projeto
 	Fabricação de Materiais e componentes
 	Execução de obras (serviços, orçamento e controle)
 	Uso, operação e manutenção
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Produtividade
 	Modernização organizacional e gerencial
 	Racionalização e integração de projetos
 	Racionalização de processos de fabricantes 	de 	materiais e componentes
 	Racionalização da execução de obra (perdas e desperdício)
 	Treinamento de mão de obra
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Inovação Tecnológica
 	Desenvolvimento de novas metodologias de 	projetos (otimização)
 	Desenvolvimento de novos materiais e 	componentes
 	Desenvolvimento de novos equipamentos
 	Desenvolvimento de novos sistemas construtivos
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Necessidade de normalização para implementação de programa de gestão da qualidade
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Normalização técnica
Conjunto de diretrizes que garantem a qualidade de um produto ou serviço
As normas brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ONS), são elaborados por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos:
Produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios, e outros)
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A norma técnica não tem força de lei
Devem ser consensuais 
Serve de base para saber se um produto ou serviço está de acordo com os critérios de qualidade exigidos
Legislação é o Código de Defesa do Consumidor (lei 8078 de 11/09/90)
Usa as normas técnicas como referência
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Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)
Fundada em 1940
Entidade sem fins lucrativos de caráter privado
É composta por sócios mantenedores, individuais e coletivos e entidade associadas
Entidades que contribuem para elaboração de normas:
IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
INT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto
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INMETRO avalia as normas
Exemplos de normas:
NBR 6118 (NB 1) – Normas de dimensionamento do Concreto
NBR 7217 /1997 – Agregados – Determinação da composição granulométrica
NBR 1763/1992 – Aditivos para concreto de cimento portland 
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Algumas normas estrangeiras
ISO – International Organization for Standardization
ASTM – American Society for Testing Materials
DIN – Deustsches Institut fur Normung
AFNOR – Association Française de Normalization
BS - Bristish Standard
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Que é ISO 9000
Numeração inicial de uma família de normas que trata da Gestão e Garantia da Qualidade (ISO)
Fornecem as diretrizes para que as empresas garantam a qualidade de seus sistemas
A certificação atesta que determinada empresa, produto ou serviço, está de acordo com as normas técnicas.
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Existem dois tipos de certificados:
Certificados do Sistema
Atestam se o processo de fabricação controle ambiental, prestação de serviço, etc. de uma determinada empresa seguem os padrões controlados, de acordo com as Normas de Gestão e Garantia de Qualidade
Certificado de Conformidade
Atestam a qualidade do produto de acordo com as normas técnicas. É constantemente testado através de ensaios periódicos (auditorias)
ABNT – http://www.abnt.org.br