Aula 07 Materiais Compósitos 2015 (1)

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II 
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Materiais compósitos de aglomerantes 
 
Materiais compósitos são aqueles formados de dois ou mais constituintes com distintas 
composições, estruturas e propriedades. O objetivo principal de se produzir compósitos é o de 
combinar diferentes materiais para produzir um único dispositivo com propriedades 
superiores às dos componentes unitários. 
O comportamento estrutural de um material compósito é governado: 
- pela geometria, 
- tipo de carregamento, 
- propriedades dos materiais. 
A combinação dos materiais é decidida de acordo com a necessidade da estrutura e a relativa 
importância de várias propriedades tais como: 
- força, 
- resistência a corrosão, 
- rigidez 
- peso 
- resistência a fadiga 
- expansão térmica, 
- propriedades eletromagnéticas 
- condutividade térmica 
- isolamento acústico 
- e estética. 
De acordo com Reddy (1997), os materiais compósitos são divididos em três grupos: 
Compósitos fibrosos – consistem de fibras de um material como reforço em uma matriz 
constituída por outro material. 
Compósitos particulados – compostos de partículas macroscópicas de um material como reforço 
em uma matriz formada por outro material. 
Compósitos laminados – são constituídos por camadas de diferentes materiais, incluindo 
compósitos dos primeiros dois tipos, ou mesmo materiais isotrópicos tradicionais. 
A maioria destes materiais é do tipo “compósitos fibrosos”, os quais são formados por apenas 
duas fases, sendo que os materiais de reforço mais comuns são as fibras de vidro, carbono e 
aramida e os materiais de matriz mais utilizados são as resinas, as quais são exemplificadas pelos 
poliésteres, os vinis ésteres e o epóxi. 
Durante os últimos anos, foi observado um substancial desenvolvimento destes materiais para 
aplicações estruturais, sendo que a principal motivação foi a possibilidade de se produzir 
compósitos com baixa massa específica aliada a alta resistência mecânica que potencialmente 
poderiam substituir materiais usualmente utilizados como o aço e a madeira. 
 
As fibras 
 
As fibras existentes atualmente são divididas em dois grandes grupos, sendo as fibras naturais e as 
fibras sintéticas, e estes materiais são utilizados para as mais diversas aplicações. 
As fibras naturais são as fibras retiradas prontas da natureza, as mais comuns são as fibras de 
algodão, lã, seda, linho, etc. Já as fibras sintéticas são aquelas produzidas pelo homem, sejam elas 
de materiais naturais ou artificiais. São exemplos de fibras sintéticas o poliéster, a poliamida, 
acrílico, etc. 
Além disso, as fibras naturais e sintéticas ainda se dividem em outros subgrupos, sendo que as 
naturais se dividem em fibras vegetais, animais e minerais, e as fibras sintéticas se dividem em 
polímeros naturais e polímeros sintéticos. Esta distribuição pode ser melhor compreendida através 
da Fig. 1. 
 
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Figura1: Classificação das fibras 
 
Fibrocimento 
 
O fibrocimento é um material à base de cimento, com adições minerais (pozolânicas e/ou calcíticas) e 
com fibras de reforço distribuídas discretamente. 
Normalmente, no mercado nacional, o fibrocimento envolve o uso de matriz de cimento e fibras 
minerais de amianto ou fibras sintéticas como reforço, para produção de telhas cobertura, caixas 
d’água, tubos e placas planas. 
A função principal das fibras é a de exercer o reforço mecânico da região matriz. 
 
 
 
 
Figura 2: Modelos de telhas de fibrocimento 
Fonte: http://www.eternit.com.br/ 
 
 
 
 
Figura 3: Modelos de caixas d’água e placas planas de fibrocimento 
Fonte: http://www.eternit.com.br/ 
Fibras 
Fibras 
Sintéticas 
Polímero Natural 
Polímero Sintético 
Fibras Naturais 
Origem Animal 
- Fibras de Pêlo 
- Seda 
Origem Mineral 
- Amianto 
- Wollastonita 
Origem Vegetal 
- Fibras de 
Madeira e Bambú 
- Sementes 
- Fibras de Frutas 
- Fibras de Folhas 
Placa Cimentícia 
 
Lâmina 
de 
madeira 
 
Madeira maciça, 
laminada ou sarrafeada 
 
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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. Elas incluem produtos recicláveis, 
tais como cinza volante, cinza de casca de arroz, metacaulim e sílica ativa. São desejáveis também do 
ponto de vista ambiental. 
 
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. 
 
O cimento amianto 
 
Asbesto ou amianto é o nome geral que se dá a diversos tipos de silicatos minerais fibrosos cristalinos 
os quais possuem propriedades físicas e químicas únicas (Hannant, 1978; Coutts, 1988). As fibras 
constituintes do mineral asbesto são muito finas e podem facilmente ficar em suspensão no ar. Sob 
essas circunstâncias, a forma física e a inércia química destas fibras combinam-se para criar um grande 
problema à saúde dos trabalhadores de indústrias que manuseiam tal mineral ou outros expostos de 
forma similar. 
O cimento amianto foi inventado por L. Hatschek, um austríaco que em 1900 patenteou o processo de 
fabricação do cimento amianto sob o título de Processo de manufatura para folhas de “pedras 
sintéticas” e agentes de ligação hidráulica. As técnicas de manufatura do processo Hatschek 
permanecem basicamente as mesmas até hoje. 
O mineral é proibido em São Paulo, Rio de Janeiro, Pernambuco e Rio Grande do Sul. Segundo uma 
pesquisa feita pela Associação Brasileira das Indústrias e Distribuidores dos Produtos de Fibrocimento 
(Abifibro), 78% do fibrocimento produzido no Brasil contêm amianto. 
Porém, no Brasil, cerca de 250 milhões de metros quadrados de telhas ainda são produzidas com 
crisotila. A empresa Eternit, que continua produzindo telhas com crisotila, alega que esse tipo de 
amianto é infinitamente menos tóxico que o utilizado na Europa, o chamado anfibólio. 
 
Fibras minerais 
 
O amianto é uma fibra mineral natural sedosa, com propriedades diferenciadas: 
- resistência mecânica elevada 
- incombustibilidade 
- boa qualidade isolante 
- durabilidade 
- flexibilidade 
- resistência ao ataque químico e biológico 
- abundância na natureza 
- 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 3MgO.SiO2.H2O; 
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- Os anfibólios, com alta concentração de ferro, cuja composição química é Na2O.Fe2O3.O.SiO2. 
 
 
Figura 4 – Microscopia eletrônica de fibras minerais de amianto. 
Fonte: IBRACON 
 
Fibra Densidade real 
(kg/m
3
) 
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. 
 
Wollastonita 
Wollastonita é um metasilicato de cálcio (CaOSiO2). Este mineral possui uma composição de 48,3 % 
de óxido de cálcio (CaO) e 51,7% de dióxido de silício (SiO2), podendo apresentar pequenas 
quantidades de alumínio, ferro, magnésio, potássio e sódio (Virta, 1997). A wollastonita foi 
reconhecida em 1822 pelo químico inglês Sir Willian Wollaston. Esta resulta da transformação 
metamórfica de rochas carbonáceas com o quartzo. A principal utilização da wollastonita se dá como 
substituto para o amianto, na produção de cerâmica, tintas e plásticos. Também é usado em adesivos, 
produtos sujeitos à fricção e refratários entre outros. 
 
Fibrocimento sem amianto 
 
Produtos de fibrocimento sem amianto, reforçados fibras sintéticas e polpa de celulose, curados ao ar, 
podem ser encontrados no mercado brasileiro. 
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). 
 
Fibrocimento com polpa celulósica 
 
As fibras vegetais, como reforço de matrizes 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). 
 
Fibras poliméricas 
 
As fibras sintéticas mais usuais são as de polivinil-álcool (PVA) e polipropileno (PP), ilustradas na 
Figura 5, 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 ( 6%) e se distribuem aleatoriamente ou com certo grau de orientação na matriz, 
de acordo com o processo produtivo.fibras sintéticas são cortadas. São de 30 a 60% mais caras que as 
fibras minerais. 
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Quadro 2 – Propriedades mecânicas de fibras de polivinil-álcool (PVA) e polipropileno (PP) para 
fibrocimento (Motta, 2006). 
Fibras Módulo de 
elasticidade (GPa) 
Tensão máxima 
(MPa) 
Deformação máxima 
(mm/mm) 
PVA 5,0 a 15 1004 0,10 
PP 4,7 727 0,24 
 
 
Figura 5 – (a) Seção de fibras de polipropileno (b) seção transversal de de polivinil-(PVA). 
 
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. 
 
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. 
Nome comercial Produtor País de origem Tipo de fibra 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 
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 
 
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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. 
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. 
 
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 tamanho de poros. 
 
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. 
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 dasoma dos efeitos 
da degradação das fases: matriz, fibra e zona de transição fibra/matriz. 
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. 
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 
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padronizada na norma brasileira para telhas onduladas de fibrocimento sem amianto (NBR 15210 
parte 2, ABNT, 2005). 
 
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. 
 
Processos de fabricação 
 
Processo 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. 
 
Figura 7 – Esquema do processo Hatschek para produção de placas planas e onduladas de 
fibrocimento (adaptado de Dias et al., 2007). 
 
Figura 8: Método Hatschek para produção de placas planas e telhas onduladas. Máquina formadora e 
desenforme. 
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007) 
 
Processo Mazza 
 
Este processo é utilizado para a fabricação de tubos de pressão feitos de cimento amianto sendo uma 
modificação do processo Hatschek. 
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Processo Magnani 
 
Neste processo a taxa sólidos/água está próxima a 0,5 e a mistura é aquecida e bombeada em um cinto 
onde a mesma é prensada e nivelada por rolamentos. Tanto os cintos quanto os rolamentos podem ser 
feitos de forma a se poder fabricar tanto folhas corrugadas quanto lisas. 
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. 
 
 
Figura 9 – (a) Método Magnani para produção industrial de (b) Acabamento da superfície 
externa da caixa d’água por meio de roletes (cortesia do Prof. Moacyr John, Escola 
Politécnica da USP). 
 
Processo de extrusão de Manville 
 
As fibras de asbesto, o cimento, a sílica fina e plastificantes como o óxido de polietileno são inseridas 
em um misturador com água suficiente apenas para produzir uma mistura rígida. A mistura é então 
forçada através de uma prensa de aço com aquecimento, para produzir seções extrudadas de perfil 
desejado. 
 
Solo-cimento 
 
É o material resultante da mistura homogênea, compactada e curada de solo, cimento e água em 
proporções adequadas. O produto resultante deste processo é um material com boa resistência à 
compressão, bom índice de impermeabilidade, baixo índice de retração volumétrica e boa 
durabilidade. O solo é o componente mais utilizado para a obtenção do solo-cimento. O cimento entra 
em uma quantidade que varia de 5% a 10% do peso do solo, o suficiente para estabilizá-lo e conferir 
as propriedades de resistência desejadas para o composto. 
Os solos mais apropriados são os que possuem teor de areia entre 45% e 50%, porém praticamente 
qualquer tipo de solo pode ser utilizado, com exceção dos solos que contêm matéria orgânica em sua 
composição (solo de cor preta). O solo a ser utilizado na mistura pode ser extraído do próprio local da 
obra. 
 
Fatores que podem influenciar das características do produto final: 
- dosagem do cimento 
- natureza do solo 
- teor de umidade 
- compactação ou prensagem 
 
A coesão do solo-cimento é determinada por: 
 
- Constituição do cimento 
- finura 
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- quantidade de água 
- temperatura ambiente 
 
Dosagem do Solo-Cimento 
 
Normas de Dosagem 
 
A experiência brasileira se baseia nas normas da PCA – Portland Cement Association, que dispõe de 
duas normas de dosagem: 
 
Norma Geral: 
 
- identificação e classificação do solo; 
- escolha do teor de cimento para o ensaio de compactação; 
- execução do ensaio de compactação; 
- escolha dos teores de cimento para o ensaio de durabilidade; 
- moldagem de corpos-de-prova para o ensaio de durabilidade; 
- execução do ensaio de durabilidade por molhagem e secagem; 
- escolha do teor de cimento adequado em função dos resultados obtidos. 
 
Norma Simplificada: 
 
- ensaios preliminares do solo; 
- ensaio de compactação do solo-cimento; 
- determinação da resistência à compressão simples aos sete dias; 
- comparação entre a resistência média obtida aos sete dias e a resistência admissível para o solo-
cimento produzido com o solo em estudo. 
 
Observações 
 
A norma geral apresenta a desvantagem prática de requerer muito tempo para a realização dos ensaios, 
sobretudo os de durabilidade, que requerem cerca de quarenta dias. 
Com base na correlação estatística de resultados de ensaios de durabilidade e resistência à compressão 
simples em corpos-de-prova, aplicados a mais de 2400 tipos de solos arenosos, a PCA apresentou a 
norma simplificada de dosagem. 
O uso da norma simplificada se restringe aos solos que contenham no máximo 50% das partículas com 
diâmetro equivalente inferior a 0,05 mm (silte mais argila) e no máximo 20% de partículas com 
diâmetro equivalente inferior a 0,005 mm (argila). 
Através ensaio de compactação, encontra-se os teores ótimos de umidade parase determinar a 
quantidade de água a ser utilizada e a massa específica aparente seca máxima. 
 
Solo-cimento na habitação 
 
Em habitação, o solo-cimento pode ser utilizado segundo dois processos construtivos: o de paredes 
monolíticas e o da produção de tijolos ou blocos prensados. A escolha da técnica a ser utilizada 
depende das características de cada obra em particular. A sua principal aplicação é na construção de 
paredes, mas pode ainda ser utilizado na construção de fundações, passeios e contrapisos. Fonte: 
Projeto Habitar 
 
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 (a) (b) 
Figura 1: (a) Parede construída com bloco de solo-cimento e (b) Parede Monolítica 
 
Paredes Monolíticas 
 
 
Figura 2: Parede Monolítica em construção 
 
As paredes monolíticas são compactadas no próprio local, em camadas sucessivas, no sentido vertical, 
com auxílio de formas e guias. O processo de produção assemelha-se ao sistema antigo de taipa, 
formando painéis inteiriços, sem juntas horizontais. 
o solo-cimento é compactado dentro das fôrmas, em blocos horizontais sucessivos. A compactação na 
umidade ótima permite a imediata desfôrma do bloco recém- confeccionado, possibilitando a 
execução dos blocos seguintes. 
Para a colocação de tubulações embutidas, recomenda-se que os rasgos nas paredes sejam feitos logo 
após a compactação do material, antes que as reações de hidratação do cimento ocorram. 
As paredes devem ser curadas por meio de molhagens sucessivas na primeira semana após a sua 
confecção. O Manual de Construção com Solo-Cimento, do CEPED (1984), traz detalhadamente o 
processo de construção das paredes monolíticas, bem como os critérios para a escolha do solo e para a 
dosagem a ser utilizada na confecção do solo-cimento. 
Recomenda-se espessura mínima de 12 cm e que paredes externas sejam impermeabilizadas. 
 
Figura 3: Execução de parede monolítica de solo-cimento. 
 
 
 
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Vantagens: 
 
- não há necessidade de confecção dos tijolos e blocos, propiciando economia no custo da mão-de-
obra; 
- não há necessidade de grandes áreas para a fabricação, cura e estocagem desses materiais; 
- é possível, muitas vezes, utilizar o solo do próprio local, reduzindo-se os custos com transporte; 
- dispensa o uso de revestimento; 
- reduz o custo da parede em torno de 40%, se comparado ao da alvenaria convencional. 
 
Tijolos e Blocos de solo-cimento 
 
Constituem alternativas para a execução da alvenaria em habitações e outras edificações. 
(a) (b) 
Figura 4: (a) Encontro de paredes feito com tijolos vazados de solo-cimento e (b) Construção em três 
pavimentos com tijolos de solo-cimento. 
 
Vantagens: 
 
- Os equipamentos utilizados são simples e de baixo custo, permitindo operação no próprio canteiro; 
- A resistência à compressão dos tijolos, em geral, é superior à do tijolo de barro cozido, e a qualidade 
final é superior; 
- Apresentam textura uniforme, dimensões regulares e superfícies planas, gerando economia de 
argamassa de revestimento; 
- São bastante atrativos do ponto de vista ecológico, pois não passam pelo processo de cozimento; 
- Algumas prensas podem fabricar até sete tipos diferentes de tijolos, bastando apenas trocar os 
moldes. 
- Podem ser produzidos tijolos maciços, tijolos modulares com encaixe, canaletas, placas de 
revestimento e elementos decorativos. 
- execução das edificações com aplicação das técnicas da alvenaria estrutural; 
- Redução da necessidade de rasgos nas paredes e do consumo de tubulações nas instalações 
hidráulicas e elétricas, que podem ser embutidas nos furos dos tijolos; 
- redução da necessidade de fôrmas, pois os furos coincidentes dos tijolos possibilitam a execução de 
canaletas, vergas e colunas grauteadas; 
- execução de paredes com tijolos aparentes, dispensando-se a utilização de argamassas de aderência, 
emboço e reboco; 
- aplicação de argamassa de gesso ou massa única diretamente sobre os tijolos; 
- possibilidade de assentamento de azulejos sem necessidade de chapisco e massa grossa; 
- possibilidade de dispensa ou redução do uso de argamassa de assentamento dos tijolos; 
 
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Figura 5: Tijolos Ecológicos, Modulares de Solo-Cimento. 
 
Aproveitamento de Resíduos de Construção 
 
A incorporação de resíduos de concreto, na confecção de tijolos de solo-cimento, tende a propiciar 
melhorias substanciais nas propriedades de resistência e absorção do solo-cimento. Tratam-se de 
materiais granulares, com tendência de proporcionar redução no consumo de cimento na confecção 
dos tijolos. O aproveitamento dos resíduos de construção na confecção dos tijolos, portanto, pode ter 
um papel importante na sociedade, pois viabiliza uma opção de baixo custo, plenamente inserida no 
contexto do desenvolvimento sustentável (Souza, 2006). 
A Figura 6 mostra tijolos maciços de solo-cimento confeccionados com resíduos de concreto 
imediatamente após a prensagem. 
 
 
Figura 6: Tijolos de solo-cimento com resíduos (Souza, 2006). 
 
O resíduo de concreto é também uma excelente alternativa para a confecção do solo-cimento plástico 
para uso em estacas moldadas in loco (Machado et al., 2005) . Entre várias composições estudadas, os 
melhores resultados de resistência à compressão e módulo de elasticidade foram obtidos para as 
composições com relação 1:1 entre o solo e o resíduo, indicando haver um elevado coeficiente de 
segurança para uso em estacas moldadas in loco, para cargas de trabalho inferiores a 50kN. 
Dada a variabilidade dos resíduos de construção, contudo, considera-se imprescindível a realização de 
ensaios de laboratório e controle de qualidade dos materiais utilizados. O uso dos resíduos de 
construção na composição de novos materiais deve ser feito de forma cuidadosa, amparada pela 
realização intensa de pesquisas, de modo que o seu aproveitamento seja feito de forma eficaz, com 
segurança e credibilidade. 
 
Solo-cimento na pavimentação 
 
No Brasil, a produção e a aplicação de solo-cimento é mais expressiva em obras de pavimentação 
(mais de 90% das bases das rodovias do país são de solo-cimento compactado), reforços e melhorias 
de solos e, finalmente em barragens e contenções. 
Os pavimentos com base ou sub-base de solo-cimento são empregados no Brasil desde 1939, quando 
foi construída a estrada Caxambu-Areias, em empreendimento no qual a ABCP juntou-se ao DNER. 
Desde então, foram executados no país mais de 25.000 km com essa solução, um marco mundial. 
Mistura homogênea compactada, curada e endurecida de solo, cimento e água, pode empregar solos do 
próprio leito da futura base, misturados no local com equipamento pulvimisturador, ou usar solos 
selecionados, de jazida, misturados em usina central ou no próprio campo. O baixo custo inicial e a 
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alta durabilidade são dois pontos fortes dessa alternativa. É indicado como base e sub-base de 
pavimentos flexíveis e de peças pré-moldadas de concreto e também sub-base de pavimentos de 
concreto. No campo rodoviário, serve também como contenção de encostas.Fonte: ABCP 
 
 
Figura 7: Pavimentação de Solo-cimento 
 
Solo-Cal 
 
Quando um solo não tem as características geotécnicas exigidas para suportar a obra projetada, 
principalmente quanto à sua resistência, torna-se necessário corrigi-lo ou substituí-lo por outro, com a 
adição ou subtração de componentes, ou com a ação de agentes químicos (orgânicos ou inorgânicos). 
A escolha da técnica deve ser baseada na economia e ainda na finalidade da obra. 
O Solo-Cal é uma mistura de solo, cal e água. Também pode ser acrescido a esta mistura uma 
pozolana
1
 artificial, chamada fly-ash, que é uma cinza volante. Geralmente, solos de granulometria 
que reagem com a cal, proporcionando trocas catiônicas, floculações, aglomerações, produzem ganhos 
na trabalhabilidade, plasticidade e propriedades de caráter expansivo. Estes fenômenos processam-se 
rapidamente e produzem alterações imediatas na resistência ao cisalhamento das misturas. As reações 
pozolânicas resultam na formação de vários compostos cimentantes que aumentam a resistência e a 
durabilidade da mistura. A carbonatação é uma cimentação fraca. 
O Solo Melhorado com Cal é a mesma ideia do solo-cal, porém neste caso há predominância dos 
fenômenos que produzem modificações do solo, no que se refere à sua plasticidade e sensibilidade à 
água, não oferecendo à mistura características acentuadas de resistência e durabilidade. As bases feitas 
desta maneira são consideradas flexíveis. 
 
Os mecanismos de estabilização de solos com cal envolvem mudanças tanto em curto como em longo 
prazo: 
 
- As modificações em curto prazo são dadas em decorrência da troca iônica e das modificações nas 
condições de carga das superfícies das partículas dos solos. Elas induzem à floculação dos solos; 
- As modificações em longo prazo são resultado das reações de cimentação envolvendo a cal e os 
elementos minerais do solo. Elas são conhecidas como “reações pozolânicas”. 
 
Critérios para a escolha de solos para a estabilização solo-cal 
 
Os critérios recomendáveis são dados por: 
 
- Presença de elementos reativos nos solos (pozolanas); 
- Presença de minerais com relevante atividade físico-química; 
- Utilização de solos não ácidos; 
- Utilização de solos com baixo teor de matéria orgânica. 
 
 
1
 Material que quando finamente moído adquire propriedades cimentícias. 
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Os critérios são dados como indicativos, não tendo sido encontradas ainda regras rígidas. 
 
Procedimentos gerais para a fabricação de materiais solo-cal 
 
De modo geral, deve-se realizar os seguintes procedimentos na fabricação do material solo-cal: 
- Destorroamento do solo; 
- Peneiramento do solo; 
- Mistura do solo com a cal; 
- Compactação; 
- Cura. 
Propriedades das misturas solo-cal no estado fresco 
 
As propriedades das misturas solo-cal no estado fresco são decorrentes da atividade físico química e 
são manifestadas como modificações que ocorrem nos índices de consistência, nos parâmetros de 
compactação e no volume de vazios. 
As modificações nos índices de consistência são dadas pelo aumento do limite de plasticidade e da 
diminuição do limite de liquidez do solo. Reduz-se o índice de plasticidade dos solos; As modificações 
nos parâmetros de compactação são dadas pelo aumento da umidade ótima de compactação e da 
diminuição da massa específica aparente seca alcançada; 
Em razão da nova condição granulométrica, aumenta-se a permeabilidade da mistura no estado fresco. 
 
Fatores tecnológicos do material solo-cal 
 
Os fatores tecnológicos do material solo-cal são dados pelas condições de compactação, pelas 
condições qualitativas da mistura, e pelas condições de cura. As condições de compactação são dadas 
em função da energia de moldagem e do modo de aplicação; As condições qualitativas da mistura são 
dadas pelo tipo de solo, pelo tipo de cal, pelo teor de cal e pelo teor de umidade; As condições de cura 
são dadas pelas condições de umidade e de temperatura. 
 
Propriedades do material solo-cal endurecido 
 
As propriedades do material solo-cal endurecido estão relacionadas com o aumento da capacidade 
resistente, com o novo regime de deformação, e com a permeabilidade. O aumento da capacidade 
resistente pode ser avaliado por meio de ensaios de resistência à compressão simples ou triaxial, e 
pelos valores alcançados no Índice de Suporte Califórnia CBR; O regime de tensões e deformações é 
modificado com relação ao do solo não estabilizado, onde o material perde gradativamente a sua 
ductilidade, passando então para um regime de comportamento frágil. As envoltórias de tensões em 
ensaios triaxiais ganham também uma nova configuração; A absorção do material é reduzida com 
relação à do solo não estabilizado. 
 
Estabilização de pavimentos com cal 
 
Objetivos Gerais 
 
A estabilização de pavimentos pode ter por finalidade objetivos diversos como o reforço do sub-leito, 
o tratamento primário do leito viário, a construção de uma base ou a melhoria dos materiais para 
construção de base.O reforço do sub-leito é aplicado em casos de solos argilosos ou sílico-argilosos, e 
o tratamento primário é realizado com o objetivo de se reduzir o índice de plasticidade dos solos; 
Os materiais melhorados para a construção de uma base são o cascalho argiloso, o rejeito de pedreiras, 
ou o material britado sujo por argila. 
 
 
 
 
 
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Alternativas e disponibilidade 
 
Soluções de ordem técnica e operacional, e a escolha de solos. Pode-se utilizar o solo “in-situ”, ou se 
recorrer ao uso de áreas de empréstimo. A isto estão relacionados a qualificação de solos do local para 
a utilização do reforço, ou a presença de usina no local. 
 
Teores de cal recomendados 
 
Tipo de solos ou tipos de 
aplicações 
Teor de cal com relação ao 
peso seco do solo (%). 
Exemplos 
Solos granulares 2 a 4 Construção de uma base 
Solos argilosos 3 a 6 Reforço de subleito 
Redução do índice de 
plasticidade dos solos 
1 a 2 Melhoria de solo para a 
construção da base 
Tabela 2 - Teores de cal recomendados conforme a natureza do solo ou o tipo de aplicação. Fonte: 
(ABPC, 1988) 
 
Procedimentos construtivos 
 
Os procedimentos construtivos para a construção de uma base são dados conforme o apresentado 
abaixo: 
 
- Preparação da superfície do terreno com auxílio da topografia, e delimitação da geometria da camada 
de base; 
- Desmonte do solo da jazida e o seu transporte até o leito preparado, ou, a escarificação do sub-leito 
com escarificador de garfo ou de grade, no caso de se utilizar do solo do próprio local; 
- Distribuição da cal por meio de sacos previamente dispostos em locais estratégicos, ou por 
espalhadores, ou por aspersão do leite da cal contendo em torno de 35(%) de cal; 
- Mistura do solo e a cal com auxílio de escarificador de garfo ou de disco rotativo. 
- Acerto da umidade ótima de moldagem com “carro-pipa’; 
- Compactação do solo com auxílio do rolo liso ou pé de carneiro; 
- Cura do pavimento por meio do borrifamento de água para a manutenção da umidade, ou por meio 
do selo de revestimento á base de material asfáltico; 
 
Quando se trata de reforço de sub-leito ou de sub-base a etapa de cura pode ser dispensada. 
 
Controle de qualidade 
 
Os procedimentos construtivos para a avaliaçãodo controle de qualidade de execução de serviços de 
pavimentação com a estabilização solo-cal são dados basicamente por: 
 
- Verificação da curvatura e das dimensões da pista; 
- Verificação da granulometria do solo; 
- A distribuição da cal, dada pela variação do pH na pista; 
- Os demais ensaios geotécnicos rotineiros de execução de pavimentos são também aplicados. 
 
 
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 (a) (b) 
Figura 8: (a) Compactação da mistura solo-cal. (b) Pavimentação urbana com o uso do solo cal. Fonte: ABPC 
 
Ideias de Processo e Princípios Ativos 
 
O processo consiste em uma injeção de leite de cal no solo, sob pressão. Posteriormente ocorre a 
cimentação do solo com a cal e a concomitante formação de uma “coluna solo-cal”. A coluna solo-cal 
promove um meio de disciplina para a drenagem do terreno. 
 
 
Figura 9: Processo de fabricação de colunas solo-cal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15210: Telha ondulada de 
fibrocimento sem amianto e seus acessórios - Parte 2: Ensaios, 2005). 
 
BAUER, L. A. F. Materiais de construção. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. Volume 2, páginas 704 a 
728. 
 
Eco Tijolos. Disponível em <http://ecotijolos.wordpress.com/page/2/>. Acesso em 25/09/2011. 
 
ISAIA, G. C. Materiais de construção civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São 
Paulo: IBRACON, 2007. Volume 2, páginas 833 a 860; 983 a 1006. 
 
Monteiro Construções. Disponível em <http://www.monteirotijolos.com/index-materias-1-1.htm>. 
Acesso em 06/09/2012 
 
REDDY, J.N. (1997), Mechanics of Laminated Composite Plates: theory and analysis, CRC Press, 
Inc., ISBN 0-8493-3101-3 
 
Universidade do Estado do Mato Grosso. Disponível em <http://www.unemat-
net.br/prof/foto_p_downloads/aula7_materiais_solo-cimento.pdf>. Acesso em 25/09/2011.