Materiais Naturais e Artificiais Unidade I (UNIP) EAD

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Autor: Profa. Ana Paula Zaccaria
Materiais Naturais e 
Artificiais
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Z13 Zacariotto, William Antonio
Informática: Tecnologias Aplicadas à Educação. / William 
Antonio Zacariotto - São Paulo: Editora Sol.
il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XVII, n. 2-006/11, ISSN 1517-9230.
1.Informática e tecnologia educacional 2.Informática I.Título
681.3
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Sumário
Materiais Naturais e Artificiais
Unidade I
1 PEDRAS ..................................................................................................................................................................7
2 CONCRETO ............................................................................................................................................................8
3 ARGAMASSA ........................................................................................................................................................8
4 SOLO CIMENTO ....................................................................................................................................................8
4.1 Concreto (aglomerante + agregados) .............................................................................................8
4.2 Argamassa armada (ferro cimento) .............................................................................................. 10
4.3 Construções com a terra como elemento principal ............................................................... 11
4.4 Aditivos para concreto ....................................................................................................................... 13
Unidade II
5 MATERIAIS METÁLICOS ................................................................................................................................. 16
5.1 Vergalhões metálicos para estrutura de concreto .................................................................. 16
5.2 Perfis metálicos estruturais .............................................................................................................. 17
6 MADEIRAS .......................................................................................................................................................... 23
6.1 Madeiras para estrutura .................................................................................................................... 23
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Materiais Naturais e artificiais
Unidade I
1 PedrAs
As pedras são materiais naturais retirados das rochas por explosão (dinamitagem), por serras ou por 
britadeiras. Também podem ser retiradas em lâminas.
As pedras podem ser classificadas em estruturais ou de revestimento:
Pedras estruturais: são os blocos cortados, os rachões e até as serradas, como os paralelepípedos.
As técnicas de construção com pedras naturais estruturais são:
Empilhamento: utilizam-se as pedras rachões, que são pedras que possuem entre 20 cm e 45 cm ou 
os blocos, que são as pedras maiores. Essas pedras são empilhadas, como nos muros. Esse empilhamento 
pode ser feito a seco, em que ocorre apenas o encaixe de uma pedra sobre a outra, ou coladas com 
argamassa (material cimentício).
Engastamento: a técnica é mais resistente e consiste em se construir vagarosamente, com relação ao 
vencimento das alturas da obra, duas paredes empilhadas paralelas de pedras com um vão entre essas 
paredes (no centro), preenchido com argamassa ou concreto. O uso dessa técnica aumenta a resistência 
com relação às cargas de tombamento e de tração.
Pedras de revestimento: são as placas, os mosaicos e as lâminas. As técnicas de construção com 
pedras naturais de revestimento são:
• assentamento;
• colagem;
• plugadas.
As pedras artificiais são os materiais cimentícios hidratados + os agregados (areia e brita).
O cimento é o calcário cozido (clínquer). Esse cimento pulverizado, moído e misturado com gesso, 
quando hidratado, se torna um material rígido. Os mais utilizados são o concreto, as argamassas e o 
solo cimento.
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Unidade I
2 CoNCreto
O concreto é uma mistura de cimento, pedra (vários tamanhos), areia e água, ou seja, o concreto é 
composto basicamente do aglomerante cimento, agregado graúdo (brita/pedra), agregado miúdo (areia) 
e água. É uma mistura que endurece com o tempo, adquirindo resistência semelhante à das pedras, 
predominantemente à compressão. Quando adicionamos o aço em barras ao concreto aumentamos 
sua resistência à tração, denominando-o concreto armado, muito utilizado em estruturas de obras de 
construção civil.
3 ArgAMAssA
A argamassa é composta basicamente de aglomerante (cimento), agregado miúdo (areia) e água. 
O aglomerante é um elemento ativo e o agregado miúdo um elemento inerte. Há uma variedade de 
composições e proporções possíveis (traço), que definirão as características e aplicações das argamassas.
A argamassa de base (chapisco) serve para receber revestimentos, sejam cerâmicos, de pedra ou 
outros. Tem em sua composição apenas areia, cimento e água.
A argamassa lisa de revestimento precisa ter um pouco mais de flexibilidade e possui cal em sua 
composição, além da areia, do cimento e da água. A cal serve para dar liga, para dar a flexibilidade ao 
material. São:
• o emboço, que é uma argamassa mais grossa;
• o reboco, que é uma argamassa mais fina, utilizada para acabamento.
4 solo CiMeNto
O solo cimento tem em sua composição: cimento, terra, areia e água.
4.1 Concreto (aglomerante + agregados)
O concreto é um conjunto de aglomerante (cimento) + agregados (areia, brita).
Os aglomerantes são minerais que, misturados com a água, formam uma pasta que endurecepor 
processos físico-químicos.
Classificação:
Aglomerantes aéreos: são os que só endurecem ao ar.
Tipos:
Gesso: obtido da gipsita.
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Materiais Naturais e artificiais
Cal aérea (cal viva/virgem): obtida do calcário; quando apagada, torna-se cal hidratada.
Aglomerantes hidráulicos: são os que endurecem mesmo embaixo d´água.
Tipos:
Cal hidráulica natural: obtida do calcário.
Cal hidráulica artificial: obtida do calcário e da argila.
Cimento Portland: obtido do clínquer.
Os agregados podem ser classificados em:
Agregados miúdos: areia grossa, pó de pedra, grãos de aço.
Agregados graúdos: brita, pedriscos.
O concreto pode ser:
• feito com cimento comum (cimento + agregados);
• de alta resistência, que são aqueles que possuem a adição de materiais poliméricos (materiais 
plastificantes) ao cimento comum. O material plastificante torna o concreto mais impermeável, 
portanto, mais resistente;
• autoadensável, que recebe polimerizantes (aditivos plastificantes) que anulam a necessidade de 
vibração do concreto quando distribuído na fôrma, ou seja, o concreto autoadensável se move e 
preenche os espaços na fôrma sem precisar de nenhuma vibração. Sua aplicação é rápida, requer 
menos mão de obra e não deixa ninhos de concretagem. Com o concreto autoadensável, o tempo 
de vida útil dos edifícios de concreto passou de 400 anos para 650 anos.
Módulos de resistência: resistência característica à compressão.
Inicial: 7 dias.
Peso próprio: 20 dias.
Final: 28 dias.
Características importantes do concreto:
• Traço: é a composição de cimento, areia, pedra e água (quanto colocar de cimento, areia e pedra 
na mistura). Os traços já foram ensaiados por laboratórios e já existem. O fator água/cimento é 
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Unidade I
muito importante, sendo necessário definir a quantidade de água na mistura, pois muita água 
pode deixar o material pouco resistente e pouca água pode não ser suficiente para a hidratação 
do cimento. A relação água/cimento deve ter no mínimo 40% de água e no máximo 65% de água.
• Cura: tem por finalidade evitar a evaporação prematura da água necessária para a hidratação 
do cimento. É necessário manter o material hidratado por um longo período para ele atingir os 
módulos de resistência necessários.
• O processo de cura do concreto é um processo de enrijecimento da mistura em face do controle 
das reações de hidratação e evaporação da água da mistura. Deve-se hidratar a peça concretada 
durante o processo de cura, pois hidratar a peça após a concretagem consolida melhor as reações 
químicas por hidratação.
A cura pode ser:
• por hidratação manual, que demora 28 dias;
• cura a vapor, que hidrata de forma significativa e atinge, em 7 dias, sua resistência total;
• cura por imersão: utilizada em indústria de pré-moldados. A cura pode ser feita em 2 dias. Depois 
demora mais 10 a 12 dias para a resistência total (final), sem que se utilize aditivos para isso.
A cura inadequada causará redução da resistência e da durabilidade do concreto, provocando fissura e 
deixando a camada superficial fraca, porosa e permeável, vulnerável à entrada de substâncias agressivas.
4.2 Argamassa armada (ferro cimento)
É um material cimentício, composto por cimento, areia e água. É um material muito delgado e 
possui de 1,6 cm (16 mm) a 3,5 cm (35 mm) de espessura. O consumo de cimento é de 500 kg/ m3 a 
650 kg/ m3 de argamassa (média ideal está em torno 550 kg/m3, o que dá uma proporção de 1 parte de 
cimento para 2 partes de areia – traço 1:2). O fator água/cimento é de 55%.
Armaduras da argamassa armada:
• Difusa: são armaduras que resistem às forças de tração. São as telas soldadas, tecidas ou 
expandidas.
• Discreta: são armaduras que impedem as deformações. São os vergalhões e os arcabouços 
tubulares.
Tipos de moldagem da argamassa armada:
• Fôrmas.
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Materiais Naturais e artificiais
• Jateamento.
• Manual.
• Melhor moldagem: fôrmas (tecnologia para se produzir peças de pré-moldagem).
Tipos de cura da argamassa armada:
• Vapor.
• Imersão.
• Hidratação.
• Curas mais utilizadas (principais): cura a vapor e cura por imersão.
4.3 Construções com a terra como elemento principal
Materiais e técnicas:
• Taipa armada: terra hidratada (argila/barro) armada com fibras naturais.
• Solo cimento: material cimentício, que possui terra em sua composição. A terra deve apresentar 
no mínimo 70% de areia em sua composição. São os tijolos portantes e autoportantes, apiloado 
entre fôrmas e pavimentação.
• Adobe: moldagem natural in loco, a terra (argila) pode ser misturada às raízes de plantas (fibras 
naturais), que são misturadas ao barro para construção de blocos.
Informações adicionais:
Características dos principais cimentos Portland brasileiros:
• Cimento Portland comum: CP I e cimento Portland comum com adição, CP I-S.
• Aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland, ao qual se adiciona, durante a 
operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem 
é permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias granuladas de alto-forno e/
ou materiais carbonáticos.
• Classes 25, 32 e 40.
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Unidade I
Componentes:
• CP I: clínquer + sulfatos de cálcio (100%).
• CP I-S: clínquer + sulfatos de cálcio (99% - 95%); material pozolânico (1% - 5%).
Cimento Portland composto: CP II-E, CP II-Z e CP II-F.
• Aglomerante hidráulico, obtido pela moagem de clínquer Portland ao qual se adiciona, durante a 
operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem 
é permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias granuladas de alto-forno e/
ou materiais carbonáticos.
• Classes 25, 32 e 40.
Componentes:
• CP II-E: clínquer + sulfatos de cálcio (94% - 56%); escória granulada de alto-forno (6% - 34%); 
material carbonático (0% - 10%).
• CP II-Z: clínquer + sulfatos de cálcio (94% - 76%); material pozolânico (6% - 14%); material 
carbonático (0% - 10%).
• CP II-F: clínquer + sulfatos de cálcio (94% - 90%); material carbonático (6% - 10%).
Cimento Portland de alto-forno - CP III:
• Aglomerante hidráulico obtido pela mistura homogênea de clínquer Portland e escória granulada 
de alto-forno, moídos em conjunto ou em separado.
• Durante a moagem é permitido adicionar uma ou mais formas de sulfato de cálcio e materiais carbonáticos.
• O conteúdo de escória granulada de alto-forno deve estar compreendido entre 35 e 70% da 
massa total de aglomerante.
• Classes 25, 32 e 40.
• Componentes: clínquer + sulfatos de cálcio: (65% - 25%); escória granulada de alto-forno (35% 
- 70%); material carbonático (0% - 5%).
Cimento Portland pozolânico - CP IV:
• Aglomerante hidráulico obtido pela mistura homogênea de clínquer Portland e materiais 
pozolânicos moídos em conjunto ou em separado.
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Materiais Naturais e artificiais
• Durante a moagem é permitido adicionar uma ou mais formas de sulfato de cálcio e materiais 
carbonáticos.
• O teor de materiaispozolânicos secos deve estar compreendido entre 15% e 50% da massa total 
de aglomerante.
• Classes 25 e 32.
• Componentes: clínquer + sulfatos de cálcio (85% - 45%); material pozolânico (15% - 50%); 
material carbonático (0% - 5%).
Cimento Portland de alta resistência inicial - CP V-ARI
• Aglomerante hidráulico que atende às exigências de alta resistência inicial, obtido pela moagem 
de clínquer Portland, constituído, em sua maior parte, de silicatos de cálcio hidráulicos, ao qual 
se adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de 
cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura materiais carbonáticos.
• Componentes: clínquer + sulfatos de cálcio (100% - 95%); material carbonático (0% - 5%).
Cimentos Portland Brancos – CPB:
• Aglomerantes hidráulicos constituídos de clínquer Portland branco, uma ou mais formas de 
sulfato de cálcio e adições.
• Cimento Portland branco estrutural: cimento Portland branco de classes 25, 32 ou 40, que pode 
ser utilizado na execução de concreto estrutural.
• Componentes: clínquer branco + sulfatos de cálcio (100% - 75%); materiais carbonáticos (0% - 25%).
• Cimento Portland branco não estrutural: cimento Portland branco, sem indicação de classe, que 
não pode ser utilizado na execução de concreto estrutural.
• Componentes: clínquer branco + sulfatos de cálcio (74% - 50%); materiais carbonáticos (26% - 50%).
4.4 Aditivos para concreto
Tipos e usos (efeitos, vantagens, desvantagens e efeitos na mistura).
Plastificantes (P)
• Aumentam o índice de consistência; possibilitam a redução de no mínimo 6% da água no 
amassamento.
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Unidade I
• Maior trabalhabilidade para determinada resistência; maior resistência para determinada 
trabalhabilidade; menor consumo de cimento para determinada resistência e trabalhabilidade.
• Retardamento do início de pega para dosagens elevadas do aditivo; riscos de segregação; 
enrijecimento prematuro em determinadas condições.
• Efeitos significativos da mistura nos três casos (usos) citados.
Retardadores (R)
• Aumentam o tempo de início de pega.
• Mantêm a trabalhabilidade a temperaturas elevadas; retardam a elevação do calor de hidratação; 
ampliam os tempos de aplicação.
• Podem promover exsudação; podem aumentar a retração plástica do concreto.
• Retardamento do tempo de pega.
Aceleradores (A)
• Pega mais rápida; resistência inicial mais elevada.
• Concreto projetado; ganho de resistência em baixas temperaturas; redução do tempo de desforma; 
reparos.
• Possível fissuração ao calor de hidratação; risco de corrosão de armaduras (cloretos).
• Acelera o tempo de pega e a resistência inicial.
Plastificantes e Retardadores (PR)
• Efeito combinado de plastificante e retardador.
• Em climas quentes diminui a perda de consistência.
• Aumento da exsudação e retração plástica; segregação.
• Efeitos iniciais significativos; reduz a perda de consistência.
Plastificantes e aceleradores (PA)
• Efeito combinado de plastificante e acelerador.
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Materiais Naturais e artificiais
• Reduzem a água e permitem ganho mais rápido de resistência.
• Riscos de corrosão da armadura (cloretos).
• Efeitos iniciais significativos; reduzem os tempos de início e fim de pega.
Incorporadores de ar (IAR)
• Incorporam pequenas bolhas de ar no concreto.
• Aumentam a durabilidade ao congelamento do concreto sem elevar o consumo de cimento e o 
consequente aumento do calor de hidratação; reduzem o teor de água e a permeabilidade do 
concreto; bom desempenho em concretos de baixo consumo de cimento.
• Necessitam controle cuidadoso da porcentagem de ar incorporado e do tempo de mistura; o 
aumento da trabalhabilidade pode ser inaceitável.
• Efeitos iniciais significativos.
Superplastificantes (SP)
• Elevado aumento do índice de consistência; possibilitam redução de, no mínimo, 12% da água de 
amassamento.
• Tanto como eficiente redutor de água como na execução de concretos fluídos (autoadensáveis).
• Riscos de segregação da mistura; duração do efeito fluidificante; podem elevar a perda de 
consistência.
• Efeitos iniciais significativos.