Resumo - Materiais de Construção Civil II - Materiais betuminosos, Materiais cerâmicos e Plásticos

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Resumo
Materiais betuminosos
Por aspectos de economia e pureza do produto, em relação aos asfaltos naturais, os asfaltos artificiais constituem-se, atualmente, na principal fonte de suprimento.
Asfaltos - Betumes de petróleo que ocorrem na natureza, puros ou associados a outros minerais, ou obtidos pela refinação do petróleo bruto.
Alcatrão - Betumes produzidos pela destilação destrutiva de matérias, tais como carvão mineral e vegetal, madeira, etc. É base para impermeabilizantes, plásticos. 
Asfalto artificial de petróleo: A obtenção de asfalto é realizada através da destilação de tipos específicos de petróleo, na qual as frações leves (gasolina, diesel e querosene) são retiradas no refino. O produto resultante deste processo passa a ser chamado de Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP).
As emulsões asfálticas são pequenas partículas ou glóbulos de CAP suspensas em água contendo agente emulsificante. Emulsões asfálticas são dispersões de cimento asfáltico (CAP) em fase aquosa estabilizada com tensoativos. O tempo de ruptura depende, dentre outros fatores, da quantidade e do tipo do agente emulsificante e a viscosidade depende principalmente da qualidade do ligante residual. A quantidade de asfalto pode variar entre 60 a 70%. 
Classificação - Quanto ao tipo de carga das partículas: Catiônicas; Aniônicas; Bi-iônicas; Não-iônicas. 
Classificação - Quanto ao tempo de ruptura: Rápida: 40 min; Média: 2 h; Lenta: 4 h. 
Asfaltos - Misturas a quente 
Vantagens: São menos sensíveis à ação da água; Podem ser usadas com menos perigo com agregados ácidos; Têm envelhecimento lento; São menos desgastáveis; São mais duráveis.
Desvantagens: São mais caras; Exigem instalações complexas para a mistura; Exigem equipamento especial de espalhamento; Exigem aquecimento do agregado; Não permitem estocagem.
Asfaltos - Misturas a frio 
Vantagens: São mais baratas; São obtidas com instalações simples; Podem ser espalhadas com patrol; Não exigem aquecimento; Permitem estocagem.
Desvantagens: São mais sensíveis à ação da água; São mais perigosas com agregados ácidos; Envelhecem mais rapidamente; São mais desgastáveis; São menos duráveis.
Ensaios – CAP: Penetração (Bowen 1893); Ponto de fulgor (Vaso aberto de Cleveland); Ductilidade (Dow 1903); Viscosidade Saybol Furol (135ºC); Teor de betume. 
Ensaios - Asfaltos diluídos: Viscosidade Saybol Furol (25, 50, 60 e 82,2ºC); Ponto de fulgor; Destilação (360ºC); Resíduo de destilação; Penetração; Teor de betume; Ductilidade. 
Ensaios - Emulsões asfálticas: Ruptura; Mistura com cimento; Viscosidade; Sedimentação; Peneiração; Resistência à ação da água; Carga de partícula: partículas atraídas para o cátodo; pH; Destilação; Ensaios no resíduo; Penetração; Teor de betume; Ductilidade. 
Ponto de fulgor é a menor temperatura na qual um combustível liberta vapor em quantidade suficiente para formar uma mistura inflamável por uma fonte externa de calor. O ponto de fulgor não é suficiente para que a combustão seja mantida.
Ponto de fulgor – Define a temperatura limite que pode o material asfáltico ser aquecido na obra, sem risco de incêndio e, simultaneamente, é um indicativo da presença de certos constituintes voláteis indesejáveis no asfalto. É, portanto, um ensaio de segurança para evitar incêndios.
Tipos de serviços em pavimentação: Imprimação; Pintura de ligação; Tratamentos superficiais; Macadame betuminoso. 
Imprimação: Consiste na aplicação de uma camada de material asfáltico sobre a superfície de uma base concluída, antes da execução de um revestimento betuminoso. 
Pintura de ligação: Consiste na aplicação de uma camada de ligante asfáltico e a formação de película contínua sobre a superfície de base/solo-cimento ou pavimento. Objetivo promover aderência do novo revestimento e a camada subjacente 
Tratamentos superficiais: Os tratamentos superficiais consistem no espalhamento de ligante asfáltico sobre a base de um pavimento, seguido da aplicação do agregado e compactação com rolo de pneus. Eles podem ser divididos em simples (uma camada de ligante e um agregado), duplos (duas camadas de cada) ou triplos (três camadas de cada). 
Macadame betuminoso: Macadame betuminoso é uma camada de pavimento realizada por intermédio de duas aplicações alternadas de ligante betuminoso sobre agregados de tamanho e quantidades especificadas; é espalhada, nivelada e comprimida na pista.
Tipos de serviços em pavimentação: Pré-misturado a quente; Pré-misturado a frio. 
Materiais cerâmicos 
A argila é um “solo que apresenta características marcantes de plasticidade; quando suficientemente úmido molda-se facilmente em diferentes formas, quando seco apresenta grande coesão”.
“Silicatos de alumínio hidratados que formam com a água uma pasta plástica suscetível de conservar a forma moldada, secar e endurecer sob a ação do calor.”
Classificação das argilas – Estrutura
Estrutura laminar ou foliácea - adequadas para cerâmicas: Caulinita - porcelana, refratários, cerâmica sanitária; Montmorilonita – pouco usada sozinha, pois é muito absorvente; Ilita ou micácea – tijolos.
Estrutura fibrosa 
Classificação das argilas – Emprego
Infusíveis - são bastante puras, não deformam à temperatura de 1500ºC e tem baixo coeficiente de condutividade térmica. Porcelanas. 
Refratárias – produtos refratários. 
Fusíveis - deformam e vitrificam abaixo de 1200 ºC. 
- Figulinas: tijolos e telhas; - Grés: material sanitário; - Margas (calcárias): cimento; - Ferruginosa: tijolos e telhas. 
Classificação das argilas – Quanto à plasticidade
Gorda – alta plasticidade;
Magra – baixa plasticidade.
Classificação das argilas – Quanto à origem
Residual;
Sedimentar.
Propriedades da argila - Resistência da argila seca 
Qualidades da argila: grande plasticidade quando úmida e alta resistência mecânica depois de seca. Baixa retração. 
Fatores determinantes 
Argila (partículas coloidais e cristalinas) - 60% 
Granulometria - silte, areia fina e média
Propriedades da argila – Perda de peso da argila
Água de absorção ou capilaridade: 110ºC.
Água zeolítica: elimina-se a aproximadamente 300 a 400ºC. Está intercalada na rede cristalina do mineral. 
Água de constituição: elimina-se a temperaturas acima de 400ºC. 
Propriedades da argila - Absorção e perda de calor 
Transformações: exotérmicas ou endotérmicas. 
Análise térmico-diferencial (ATD): identificação de argilas.
Propriedades da argila – Porosidade
Porosidade real: é composta pelos poros abertos e fechados.
Porosidade aparente: poros abertos. 
Pode-se aumentar a porosidade das seguintes formas: 
pela adição de matérias que desaparecem com a queima; são em geral matérias carbonosas, como serragem de madeira dura, carvão moído;
matérias porosas: pela adição de matérias porosas, como a vermiculita.
criação de uma fase gasosa estável durante a secagem e a queima: - Em geral se utiliza a reação entre alumínio ou zinco, ambos em pó, e hidróxidos alcalinos. 
Pode-se diminuir a porosidade de vários modos:
pela vitrificação da massa de argila, por fundentes ou por calor. Os fundentes são substâncias que na queima se combinam com os constituintes da argila e formam uma massa vítrea que enche os poros. O CaO é um fundente ativo; 
pela adição de eletrólitos à argila em estado seco, tais como álcalis, hidróxido de cálcio, grandes quantidades de ácidos, etc. 
A porosidade provoca: Absorção de água; Massa específica aparente; Resistência mecânica.
Propriedades da argila – Impurezas
Algumas impurezas melhoram a resistência, aumentam a plasticidade e a refratariedade.
Por exemplo, se a argila a argila vai ser usada para porcelana branca, não deve conter óxido de ferro.
As impurezas podem ser:
Material retido na # 200; 
Impurezas do ponto de vista técnico. 
- Desengordurantes para a correção da plasticidade (CO3, MgCO3);
- Para redução da temperatura de queima e da porosidade (SiO2, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2).
Impurezas segundo a procedência: De origem. 
Acidentais: Piritas,carbonatos.
Recentes: Materiais orgânicos.
Impurezas segundo a composição 
- Sílica: Reduz a plasticidade e a retração durante a secagem e a queima; Aumento da brancura; Reduz a resistência à tração; Influi no coeficiente de dilatação térmica e na refratariedade.
-Compostos de alumínio: Fundentes; Diminuem a plasticidade; Aumentam a resistência, a densidade e a impenetrabilidade.
-Compostos de ferro: Coloração avermelhada; Diminuem a plasticidade e a refratariedade. 
-Compostos cálcicos: Causam eflorescências; Expandem na hidratação e na carbonatação.
-Material carbonoso: Influi na plasticidade; Aumenta a retração na queima e a porosidade; Emprego na fabricação de agregados leves; Queima rápida
Impurezas segundo o tamanho: Substâncias inseparáveis por decantação; Substâncias separáveis por decantação. 
Purificação da argila
Processos mecânicos: lavagem, peneiramento;
Processos químicos; 
Processos físico-químicos: filtros eletromagnéticos. 
Barreira: jazida de argilas.
Meteorização: processo natural de decomposição ou desintegração de solos por ação dos efeitos químicos, físicos e biológicos que resultam da sua exposição aos fatores ambientais. 
Apodrecimento: fermentação das partículas orgânicas, aumentando a plasticidade e oxidação de piritas. 
Desaeração: redução do ar contido ou incluído na massa cerâmica pela ação das misturas e da água agregada. 
A exploração de jazidas depende de uma análise qualitativa e quantitativa. 
Na análise qualitativa, analisa-se a composição da argila, a pureza, as características físicas e o comportamento na secagem e na queima.
Na análise quantitativa analisa-se o volume disponível e a forma de escavação. 
Tratamento de matérias primas
O tratamento da matéria prima objetiva: Depuração para eliminar as impurezas; Divisão para triturar a moer os desengordurantes; Homogeneização dos materiais (argila, desengordurantes e água); Umidificação (função do processo de moldagem).
 
Processos naturais de tratamento
Mistura: composição de argilas e desengordurantes - pasta adequada. 
Metereorização: exposição da argila e desengordurantes em camadas alternadas (80 cm) ao intemperismo. -Dissolução de sais -Oxidação de minerais -Desagregação de torrões
Amadurecimento: repouso da argila ao abrigo das intempéries para a homogeneização da umidade por aproximadamente 24 horas. 
Levigação: lavagem e purificação por decantação.
Processos mecânicos de tratamento
Trituração; Peneiração; Amassamento e mistura; Laminação e refino.
Secagem
Evaporação da água livre até a umidade de equilíbrio com o ambiente; Mecanismo de secagem: evaporação superficial e difusão da umidade do interior para a superfície da peça. 
A secagem pode ser: - Natural: cuidado com o vento e sol - Artificial: estufas
Queima
Curva temperatura x queima: controle da fissuração, da deformação e da ruptura das peças. 
Os estágios da queima são:
Desidratação: evaporação da água livre e queima da matéria carbonosa. Acontece até 700ºC.
Oxidação: Fe2O3 se transforma em Fe3O4 que é mais estável. Até 900ºC.
Vitrificação: contração e fechamento dos poros. 1200ºC.
Os fornos usados na queima podem ser contínuos ou intermitentes.
Produtos cerâmicos para a construção
Materiais de argila: cerâmica vermelha; Materiais de louça: isentos de óxido de ferro; Materiais refratários. 
Os materiais de argila podem ser classificados por:
Porosos: tijolos, telhas, etc; Vidrados ou gressificados: ladrilhos, manilhas, revestimentos. 
Os materiais de louça podem ser classificados por:
Pó de pedra, porosos: azulejos e materiais sanitários com absorção de 15 a 20%. 
Grés: maior vitrificação: materiais sanitários, ladrilhos e pastilhas. Absorção de 1 a 2%. 
Porcelana: vitrificação completa: pastilhas, ladrilhos, azulejos, etc. Absorção de 0%. É translúcido. 
Os materiais refratários podem ser classificados por:
Ácidos – silicosos, sílico-aluminosos; Básicos – aluminosos e magnesita (MgCO3); Neutros – cromita (FeCr2O4).
As propriedades dos materiais refratários são:
Elevado ponto de fusão – resistência piroscópica - temperatura máxima a cujo efeito o material resiste sem colapsar, amolecer ou deformar. Resistência à ação de diversos tipos de gases. Alta resistência à abrasão a quente. Baixa condutibilidade térmica. 
Os produtos existentes são: Tijolos; Concretos; Argamassas. 
Blocos cerâmicos
Blocos: componente da alvenaria de vedação que possui furos prismáticos perpendiculares às faces que os contêm. 
Características visuais: O bloco cerâmico de vedação não deve apresentar defeitos sistemáticos, tais como quebras, superfícies irregulares ou deformações que impeçam o seu emprego na função especificada. 
Características geométricas: O bloco de vedação deve possuir a forma de um prisma reto, com dimensões padronizadas. 
Características mecânicas: A característica mecânica dos blocos cerâmicos de vedação é a resistência à compressão individual (fb).
Plásticos
Material deformável, capaz de ser moldado nas diversas formas, por deformação plástica.
Possui longas cadeias de moléculas; Em 1870 era usado celuloide; Já em 1907, começou a ser utilizada a resina fenol-formaldeído.
Monômero é uma pequena molécula, que condensando com outras forma a grande molécula. 
Polímero (macromoléculas em que existe uma unidade que se repete, chamada monômero) é formado por Hidrocarbonetos não saturados, ligações múltiplas.
Termoplásticos: amolecem quando aquecidos e podem ser novamente moldados.
Termoendurecidas ou termofixas: amolecem quando aquecidas e continuando o aquecimento endurecem e tornam-se rígidas.
Plásticos são atacados por solventes orgânicos. 
Vantagens: Fácil fabricação; Baixa densidade; Resistentes à corrosão; Isolantes elétricos e térmicos. 
Desvantagens: Baixa resistência; Dimensões instáveis; Termicamente instáveis; Atacados pelo ar e sol; Dificuldade de reparos quando danificados; Custo elevado.
 
Métodos de produção: Compressão: calor e pressão; Transferência: utilização de moldes; Extrusão: peças com formatos variados; Laminação. 
Principais tipos de plásticos
O polietileno (ou polieteno) tem fórmula geral (CH2-CH2)n, é um polímero de alta produção mundial e economicamente viável, daí o porquê de seu uso em larga escala. Exemplo: lona de polietileno.
Polipropileno: (C3H6)n 
Polipropileno (PP) ou polipropeno é um polímero ou termoplástico derivado do propeno ou propileno e reciclável. Exemplo: telhas de polipropileno, tubulação flexível de polipropileno.
Poliestireno: Poliestireno expandido - Stiropor – Isopor. Exemplos: Isopor para a laje nervurada; Isopor para concretos leves.
Cloreto polivinílico: PVC. Exemplos: Tubos de PVC; Calha de PVC; Tubos de PVC para drenagem; Redes de esgoto; Divisórias em PVC; Revestimentos de paredes e tetos; Revestimentos em fachadas; Esquadrias; Pisos; Forma para concreto; Mantas de PVC para impermeabilização.
Plásticos acrílicos: é um material termoplástico rígido, transparente e incolor; também pode ser considerado um dos polímeros mais modernos e com maior qualidade do mercado, por sua facilidade de adquirir formas, por sua leveza e alta resistência. É também chamado vidro acrílico ou simplesmente acrílico. Exemplos: Corrimão e cobertura; Piscina em acrílico; Barreiras acústicas em acrílico; 
Plásticos de celulose - Celulose – (C6H10O5)n 
Acetato de celulose: vidros para veículos e vernizes 
Epóxis: recuperação estrutural, rejuntes, juntas de dilatação, trincas e fissuras, etc. 
Plásticos fenólicos: adesivo em chapas de madeira compensada. 
Poliamidas ou nylon 
Poliésteres: pigmentos para tintas. 
Aminoplásticos: fórmicas.
Siliconas: selante, adesivo estrutural, hidrofugante e aditivo.
Policarbonato 
Fibras utilizadas no concreto: Polipropileno; Poliéster; Nylon.
Geogrelha: a partir de placas de polipropileno.
Membranas geotêxteis: Polipropileno; Poliéster; Poliamida (nylon); Polietileno; PVC.
Borrachas: A borracha natural é o produto primárioda coagulação do látex da seringueira. Hoje, a borracha sintética, concorrente do elastômero natural em algumas aplicações e complementar em outras, é produzida a partir de derivados de petróleo. Tanto uma como outra tem como polímero fundamental o poli-isopreno. (C5H8)n 
Tipos de borrachas:
Neoprene: é um Policloropreno;
Buna: usada como isolante térmico de tubulações;
Ebonite: dura e quebradiça. Usada como isolante térmico de tubulações. 
Guta-percha: base de resinas. É retirada de árvores. 
Metais
As primeiras barras de aço empregadas nas peças de concreto foram redondas e lisas. 
Para que fosse diminuída a quantidade, surgiram as barras de aço com nervuras transversais, verticais e inclinadas. 
Existem várias ligas metálicas: latão (cobre e zinco), aço carbono (ferro e carbono), bronze (cobre e estanho), ferro fundido (ferro e carbono), etc. 
O aço é um dos mais utilizados, devido às suas propriedades, abundância, produção e preço. A utilização do aço vai desde um bisturi até um arranha-céu.
O aço é uma liga de ferro-carbono, (0,008% até aproximadamente 2,11% de carbono), além de outros elementos. 
 
“Entende-se por metal, do ponto de vista tecnológico, um elemento químico que existe como cristal ou agregado de cristais, no estado sólido, caracterizando pelas seguintes propriedades: alta dureza, grande resistência, mecânica, elevada plasticidade (grandes deformações sem ruptura), relativamente alta condutibilidade térmica e elétrica.” Eládio Petrucci
Podemos classificar os aços em: 
Aço-carbono: ligas de ferro-carbono contendo de 0,008% até 2,11% de carbono, além de outros elementos devido ao processo de fabricação. 
Aço-liga: aços carbono que contém outros elementos de liga, ou teor residual acima dos considerados normais.
Os aços-carbono podem ser: 
Aços com baixo teor de carbono, com %C<0,3%: possuem grande ductilidade, bons para trabalhos mecânicos e soldagem. Não são aço temperáveis. Usados em construção de pontes, edifícios, etc). 
Aços com médio teor de carbono, com 0,3% < %C < 0,7%: são utilizados em engrenagens . São aços que possuem boa tenacidade e resistência. (revenidos e temperados).
Aços de alto teor de carbono, com %C>0,7%: possuem grande dureza e resistência após a têmpera e são utilizados em molas, engrenagens, etc. 
Os aços-liga podem ser:
Aços de baixo teor de ligas (<8% de elementos de liga). 
Aços de alto teor de ligas (>8% de elementos de liga). 
Existem os aços microligados, que são desenvolvidos com baixos teores de carbono e com adições de Mn (manganês) e de outros elementos. Esses aços possuem uma maior resistência mecânica quando comparados com aços de baixo teor de carbono, porém, além da resistência possui a ductilidade e a soldabilidade.
Aços microligados: Aumentar a resistência. Melhorar a resistência à corrosão. Melhorar a resistência ao choque e à fadiga. Elevar a resistência sem perder a ductilidade.
Fatores que alteram as propriedades mecânicas do aço: Composição química. Histórico termomecânico do material. Geometria. Temperatura. Estado de tensões. Velocidade de deformação da estrutura. 
No que se refere à composição química, para os aços comuns, o manganês e o carbono tem grande influência no controle da resistência, soldabilidade e ductilidade. Em geral os aços carbonos estruturais tem mais de 98% de ferro, 0,2 a 1% de carbono e 1% de manganês.
Carbono: aumenta a dureza e a resistência; reduz a ductilidade e a soldabilidade.
Parte da ductilidade deve ser sacrificada para que seja possível conseguir um aumento na resistência mecânica.
Obtenção dos metais
Mineração: colheita do minério (mineral economicamente viável de ser explorado) (céu aberto ou subterrânea, mecânica ou com explosivos).
Sua purificação pode ser feita: Processos mecânicos (trituração, levigação, flotação); Processos químicos (ustulação e calcinação).
Na Metalurgia, o metal puro é extraído do minério por: Redução; Precipitação química; Processo eletrolítico.
Ocorrência dos metais: Podem aparecer na natureza no estado nativo ou compostos, o que é mais comum. 
Nativos: Ouro, platina, prata, cobre, mercúrio, ferro meteórico.
Compostos: Combinações com outros elementos.
Ligas: É a mistura de um ou mais metais ou outros elementos. Deve ter composição cristalina e comportamento de metal. 
As propriedades importantes para a construção civil são: 
Aparência (sólidos a temperaturas ordinárias, porosidade não aparente, brilho característico); Densidade; Dilatação e condutibilidade térmica; Condutibilidade elétrica (Bons condutores); Resistência à tração (é uma das principais propriedades); Resistência ao choque (resistência à ruptura sob ação de uma carga instantânea); Dureza (Ensaio através de uma esfera de aço que vai penetrar o material); Fadiga (A causa da ruptura à fadiga é a desagregação da coesão entre os cristais, reduzindo a resistência).