CIÊNCIAS DOS MATERIAIS E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

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26/02/2014 
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CIÊNCIAS DOS MATERIAIS E 
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
Eng. Civil, MSc. Danilo Gonçalves Batista 
 
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CIENCIAS DOS MATERIAIS 
 Os materiais têm sido importantes na cultura humana desde 
milênios de anos atrás para o uso em transportes, habitação, 
comunicação, recreação, proteção, etc...enfim, em tudo que está 
ligado a sua sobrevivência. Entretanto os primeiros seres humanos , 
tiveram acesso apenas a um número limitado de materiais, os 
naturais. 
A noção de Ciência dos Materiais ao engenheiro tem por objetivo 
formar um profissional capaz de entender os fundamentos e a 
interrelação entre os diferentes níveis de estrutura que constituem os 
materiais de engenharia e as principais propriedades apresentadas 
pelos mesmos em função dos processos de fabricação, o que 
implicará em suas seleções para diversas aplicações. 
 
Os materiais de engenharia podem ser classificados em distintas 
categorias: metálicos, cerâmicos, poliméricos, materiais compósitos, 
os materiais biocompatíveis e os materiais semicondutores. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
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Metais : São combinações de elementos metálicos, bons condutores de eletricidade 
e calor e não transparentes, também são muitos resistentes e deformáveis. 
Cerâmicos: São compostos entre elementos metálicos e não metálicos 
frequentemente óxidos, nitretos e carbetos. A grande variedade de materiais que se 
enquadra nesta classificação são compostos de materiais argilosos, cimentos e vidros. 
Os cerâmicos são duros, porém muito quebradiços. São materiais frágeis. 
Polímeros: São materiais comuns de plásticos e borracha, compostos orgânicos 
baseados no carbono, hidrogênio e outros não metálicos, estrutura molecular muito 
grande, baixa densidade e extremamente flexíveis. 
Compósitos: Consiste em um ou mais tipo de material, trabalhando juntos, sendo 
que, as propriedades do conjunto são melhores do que a de um material individual. 
Ex: concreto e fibras de carbono impregnadas. 
Semi condutores: São materiais que possuem propriedades elétricas intermediárias 
aos condutores normais. Eles tornaram possível os circuitos integrados que 
revolucionaram as indústrias de eletrônicos. 
Biomateriais: São empregados em componentes implantados no interior do corpo 
humano. Todos os materiais citados anteriormente, podem ser usados com 
biomateriais 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
CIENCIAS DOS MATERIAIS 
 
Ciência dos Materiais: conhecimento básico da estrutura interna dos 
materiais, suas propriedades e processos de fabricação. 
 Para o estudo dos diversos materiais usados na engenharia, é preciso conhecer 
a sua estrutura atômica, propriedades e comportamento, quando submetidos à 
tensões , esforços ou tratamento que modificam sua microestrutura. 
 
A estrutura de um material pode ser dividida em quatro níveis: 
 
● Estrutura atômica; 
 
● Arranjo atômico; 
 
● Microestrutura; 
 
● Macroestrutura. 
Modelo planetário: núcleo no centro com 
elétrons “orbitando “ ao seu redor 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
ATRAÇÕES INTERATÔMICAS 
Elas resultam da interferência de ondas estácionárias e eletrônicas, isto é, do 
contato entre níveis e órbitas de elétrons, de dois ou mais átomos. 
Os tipos de ligações atômicas são : iônica , covalente, metálica e secundárias 
de Van Der Waals. 
Os materiais macroscópicos, da engenharia civil, como pôr exemplo, a 
cerâmica , o aço, os plásticos, etc..., cada um deles se originou de um tipo de 
ligação atômica. 
a) Ligação iônica : Atração mútua entre positivo e negativo (propriedades 
encontradas : Materiais isolantes, duros e quebradiços. Ex: cerâmica, 
cimentos , rebolos e sal de cozinha). 
b)Ligação covalente : Compartilhamento de elétrons de átomos 
adjacentes. (propriedades encontradas : Também isolantes, menos 
quebradiços. Ex: Plásticos). 
c) Ligação metálica : Caracterizada pôr uma núvem de elétrons livres e 
íons positivos. (propriedades encontradas : bons condutores de 
eletricidade e calor. Ex: ferro, cobre e alumínio). 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
CONCEITOS INICIAIS 
 Massa atômica: 
É a massa representativa de um átomo, considerando o total de 
prótons e nêutrons. 
Obs. Em termos de massa, o que importa, no átomo, é realmente o 
núcleo, porque contém os elementos mais pesados. A massa do 
elétron é praticamente desprezível, uma vez que é apenas 0,0005 g 
da massa de um próton ou de um nêutron. 
 
Número atômico: 
 O número atômico indica o número de elétrons ou de prótons de 
cada átomo (considerando o átomo neutro, ou seja, com cargas 
elétricas negativas e positivas iguais). 
 Ex: Um átomo de cobre, que contém 29 elétrons e 29 prótons, tem 
um número atômico igual a 29. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS 
 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
IDENTIFICAÇÃO NA TABELA PERIÓDICA 
 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 ESTRUTURA ATÔMICA DO ATOMO 
 
modelo planetário: núcleo no centro 
com elétrons “orbitando “ ao seu redor 
 Detalhes do átomo 
Modelos simplificados do átomo. 
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ESTRUTURA ATÔMICA DO ÀTOMO 
 Níveis energéticos ou camadas eletrônicas: 
 Os elétrons que circundam o núcleo de um átomo não o fazem 
dentro de um mesmo nível energético; 
 Eles respeitam níveis ou grupos quânticos, assim como, dentro 
desses níveis, estão sujeitos a subníveis ou subgrupos específicos. 
 O nível energético ocupado por cada elétron obedece, inicialmente, a 
uma estrutura de níveis ou camadas quânticas principais, designada por 
números quânticos principais (n), cujos valores são: 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7; 
 Esta sequencia diz respeito ao sentido crescente dos níveis quânticos 
representada pelas letras K (n = 1), L (n = 2), M (n = 3), N (n = 4), 
O (n = 5), P (n = 6) e Q (n = 7); 
 Assim, elétrons que pertençam ao nível quântico K pertencem ao 
primeiro nível quântico (n = 1), de menor energia em relação aos 
demais níveis. 
Números quânticos: 
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ESTRUTURA ATÔMICA DO ÀTOMO 
 
 Números máximos de elétrons em um dado nível quântico: 
Números quânticos 
K L M N O P Q 
2 8 18 32 32 18 2 
Subníveis de energia: 
 
Nos átomos dos elementos conhecidos, podem ocorrer 4 subníveis possíveis (para cada nível 
quântico), designados sucessivamente pelas letras: 
s (“sharp”) => é o subnível de menor energia e o número máximo de elétrons desse 
subnível é igual a 2; 
p (“principal”) => tem maior nível energético que “s” e pode ter no máximo 6 elétrons; 
d (“diffuse”); tem maior nível energético que “p” e “s” epode ter um máximo de 10 
elétrons; 
f (“fundamental”) => subnível de maior energia em um dado nível, podendo ter, no máximo, 
14 elétrons. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
CIENCIAS DOS MATERIAIS 
Para se dar a configuração eletrônica de um 
átomo, colocam-se os elétrons, 
primeiramente, nos subníveis de menor 
energia. 
 
Exemplo : Sódio (Na) - elemento de n° 
atômico 11 
Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 
Configuração eletrônica de um átomo : 
Estrutura eletrônica do Na, mostrando 
as camadas ou níveis quânticos K, L e 
M com seus elétrons (em vermelho). 
Valência do átomo: 
A valência de um átomo está relacionada com a 
habilidade do átomo para entrar em 
combinação química com outros elementos, 
sendo frequentemente determinada pelo 
número de elétrons na camada mais externa, 
em especial nos subníveis “s p”. 
Camada mais externa = 
camada de valência 
(importante no tipo de 
ligação química que 
átomo desenvolverá) 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
CIENCIAS DOS MATERIAIS 
“Os átomos tendem a buscar um arranjo altamente estável de 8 
elétrons na camada de valência (exceto H e He que se estabilizam 
com 2 elétrons)” 
 Valência baixa (em geral < 3) : átomos perdem elétrons da 
camada de valência; 
 Valência alta (de 5 a 7) : átomos recebem elétrons na 
camada de valência; 
 Valência 4: em geral há compartilhamento de elétrons. 
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LIGAÇÕES ATÔMICAS 
• Ligação iônica: Bons isolantes térmicos e elétricos. Predominante nos 
cerâmicos. 
• Ligação covalente: Materiais são bons isolantes térmicos e elétricos, 
Ligação bastante comum nos polímeros e materiais cerâmicos.; 
• Ligação metálica: Apresentam boa capacidade de deformação e 
tratamentos térmicos; Comportam-se com boa ductilidade (plasticidade); 
Ligação não-direcional, geralmente forte. 
 
Ligações primárias (fortes): 
Ligações secundárias – forças de van der Waals: 
• Moléculas polares; 
• Dipolos induzidos; 
• Pontes de hidrogênio. 
 
O tipo de ligação interatômica influencia nas propriedades dos materiais. Os 
elementos se ligam para formar os sólidos com uma configuração mais estável: 
geralmente oito elétrons na camada de valência (= gases nobres He , Ne , Ar , Kr , Xe , 
Rn) 
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LIGAÇÕES ATÔMICAS 
As interações atômicas ocorrem porque, uma das leis que regem a matéria, é 
de que os materiais tendem a estabilidade, ou seja, a um mínimo nível 
energético. No caso de estarem ligados quimicamente, há um decréscimo em 
seu nível energético, favorecendo a uma condição energética mais estável. 
 
As ligações secundárias são muito mais fracas que as ligações metálicas, 
iônicas e covalentes. A força de Van der Walls é uma força de atração muito 
fraca que tem sua origem na atração dos núcleos positivamente carregados de 
cada molécula pelos elétrons de outra molécula. Este tipo de ligação tem sua 
importância ressaltada nos polímeros (plásticos). 
 
Tanto a força de Van der Walls como as pontes de hidrogênio são facilmente 
formadas e facilmente rompidas. 
 
Embora seja tratado isoladamente cada um dos tipos de ligação, muitos 
materiais podem apresentar mais de uma ligação simultaneamente. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
ENERGIA DE LIGAÇÃO 
A energia de ligação é, por definição, a energia mínima requerida 
para criar ou para quebrar a ligação. 
Ligação Energia de ligação (kJ/mol) 
Iônica 625 – 1550 
Covalente 520 – 1250 
Metálica 100 – 800 
Forças de van der Waals < 40 
Faixas de energia em função do tipo de ligação atômica. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 LIGAÇÕES ATÔMICAS CARACTERÍSTICAS 
 DOS PRINCIPAIS MATERIAIS 
Materiais 
Tipo de ligação 
predominante 
Informações gerais 
Cerâmico 
e 
Vidros 
Iônica, mas às 
vezes aparece em 
conjunto com 
ligações 
covalentes fortes. 
Cerâmicas em geral são duras e frágeis, com 
baixa ductilidade e baixas condutividades elétrica 
e térmica – não existem elétrons livres, e ligações 
iônicas e covalentes têm alta energia de ligação. 
Com relação aos materiais cerâmicos, tem-se 
que suas propriedades de resistência ao desgaste, 
resistência ao calor, baixo coeficiente de atrito e 
baixo peso são vantajosos do ponto de vista de 
eficiência mecânica. 
Como características os cerâmicos apresentam 
elevada dureza, grande resistência mecânica em 
temperaturas elevadas, porém manifestam grande 
grau de fragilidade. 
 
Tipos predominantes de ligação em função do tipo de material e outras informações. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 LIGAÇÕES ATÔMICAS CARACTERÍSTICAS 
 DOS PRINCIPAIS MATERIAIS 
Materiais 
Tipo de ligação 
predominante 
Informações gerais 
Metais Metálica 
Metais apresentam elevadas ductilidade e 
condutividades elétrica e térmica – os elétrons 
livres transferem com facilidade carga elétrica e 
energia térmica. 
Por apresentarem elétrons livres nas últimas 
camadas de valência, tem importância 
fundamental quando as propriedades específicas 
de aplicação dos mesmos são condução térmica 
e elétrica. 
 Como exemplo de materiais não metálicos e 
que podem fazer parte da composição dos 
metais temos o carbono, o nitrogênio e o 
oxigênio. 
 
Tipos predominantes de ligação em função do tipo de material e outras informações. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 LIGAÇÕES ATÔMICAS CARACTERÍSTICAS 
 DOS PRINCIPAIS MATERIAIS 
Tipos predominantes de ligação em função do tipo de material e outras informações. 
Materiais 
Tipo de ligação 
predominante 
Informações gerais 
Polímeros 
Covalente, mas às 
vezes existem ligações 
secundárias entre 
cadeias. 
A origem da composição dos 
materiais poliméricos é orgânica, ou 
seja, constituídos de longas cadeias 
carbônicas, compondo moléculas. 
 
Polímeros podem ser pouco dúcteis e, 
em geral, são pobres condutores 
elétricos. Se existirem ligações 
secundárias, podem ter sua 
ductilidade bastante aumentada, com 
quedas de resistência e do ponto de 
fusão. 
 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 LIGAÇÕES ATÔMICAS CARACTERÍSTICAS 
 DOS PRINCIPAIS MATERIAIS 
Tipos predominantes de ligação em função do tipo de material e outras informações. 
Materiais 
Tipo de ligação 
predominante 
Informações gerais 
Semicondutores 
Covalente, mas alguns 
compostos 
semicondutores têm 
elevado caráter iônico. 
Semicondutores em geral têm baixas 
ductilidade e condutividade elétrica 
em função das ligações covalentes e 
iônicas. 
 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃOARRANJOS ATÔMICOS – ESTRUTURA DOS MATERIAIS 
 
Os arranjos atômicos, que propiciam a formação dos materiais, podem 
ser de três tipos básicos, gerando, então, três classes estruturais 
principais: 
 
 • Estruturas moleculares; 
 
 • Estruturas cristalinas; 
 
• Estruturas amorfas. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
MICROESTRUTURA DOS MATERIAIS 
 
COMENTÁRIOS SOBRE ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO 
MICROESTRUTURAL 
 
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MICROSCÓPIA ÓTICA : EXEMPLO NA INVESTIGAÇÃO 
DE MINERAIS SULFETOS 
Legenda: 
Po= pirrotita; 
 Py= pirita; 
Cpy= calcopirita; 
 Bo = bornita; 
Ptl: Pentlandita 
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CARACTERIZAÇÃO PETROGRÁFICA E MINERALÓGICA 
DOS AGREGADOS E MATERIAIS ROCHOSOS 
visão geral do agregado graúdo representado por uma rocha granítica formada 
principalmente por plagioclásio (1), microclínio (2) e quartzo (3) com biotita 
restrita (4), que às vezes está associada com epidoto e allanita (5). 
MEV - DOT MAPPING 
Grão de pirrotita 
analisado 
Pirrotita observada 
pelo MEV 
FASE 
Elementos 
Mg 
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MICROESTRUTURA COM NEOFORMAÇÕES 
IDENTIFICADAS POR MEV 
Rosáceas da RAA 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
 
Os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um 
material: 
- condições de serviço e propriedades requeridas para tal aplicação, 
- fatores de degradação de propriedades, como temperatura, agentes 
corrosivos, radiações, 
- propriedades de interesse e qual o desempenho e limitações no uso, 
disponibilidade de matéria-prima e viabilidade técnica de 
processamento, 
- impacto ambiental e reciclabilidade após uso; 
- custo total. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
NORMAS E ORGANISMOS RELACIONADOS COM OS 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
Para aferir todas as intervenções no domínio dos materiais de 
construção existem as Normas. As Normas são documentos do 
domínio público com funções diversas, mas que relativamente aos 
materiais de construção visam a satisfação de alguns dos seguintes 
objetivos: 
 estabelecer regras para cálculos ou métodos para a execução dos 
trabalhos; 
 especificar características de materiais e meios de as controlar; 
 descrever pormenorizadamente procedimentos de ensaios; 
 estabelecer dimensões e tolerâncias de materiais e produtos; 
 criar terminologia técnica específica e atribuir convenções 
simbólicas em desenhos; 
 definir classes de produtos ou materiais. 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
NORMAS E ORGANISMOS RELACIONADOS COM OS 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
Em todos os países existem organismos responsáveis pela realização de 
normas: 
 
ABNT NBR – Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ISO – Organização Internacional de Normalização 
ASTM – American Society for Testing Material 
BS – British Standards Institution 
ACI – American Concrete Institute 
UNE – União das Normas Espanholas 
NP – Normas Portuguesas – Instituto Português da Qualidade 
ATIC / ONS – Associação Técnica da Indústria do Cimento / 
Organismo de Normalização Setorial (portugal). 
PCA – Portland Cement Association 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
NORMAS E ORGANISMOS RELACIONADOS COM OS 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
DIN – Deutsche Normenausschuss 
CEN – Comissão Europeia de Normalização 
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil 
IETCC – Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento 
CEB – Comissão Europeia de Betão 
RILEM – Reunião Internacional de Laboratórios de Ensaios de 
Materiais 
CSTB – Centro Científico e Tecnológico de Edifícios (França) 
LCPC – Laboratório Central de Pontes e Estradas (França) 
CEMBUREAU – Associação Europeia de Cimento 
 AFNOR – Associação Francesa de Normalização 
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PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS 
 
 
 
a) seco em estufa: isento de umidade livre, quer seja na superfície externa ou 
umidade interna, expelidas pelo calor; 
 
b) seco ao ar: sem umidade superficial, mas com alguma umidade interna; 
 
c) saturado com superfície seca (sss): o agregado é considerado na condição de s.s.s. 
quando, durante o amassamento, não absorver nenhuma parte da água adicionada e 
nem contribui com qualquer de sua água contida, na mistura. Qualquer agregado na 
condição de s.s.s. possui água absorvida (água mantida aderente à superfície por ação 
físico-química) na sua superfície, desde que esta água não possa ser removida 
facilmente do agregado; 
 
d) úmido: com água livre em excesso, o que contribui para alterar o teor de água da 
mistura. 
 
 
Considerações iniciais sobre a umidade dos agregados (exemplo!) 
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PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS 
 
 
 
Considerações iniciais sobre a umidade dos agregados (exemplo!) 
Ab sorção efet iva
C apaci dade de a bsorção Umida de superfic ial
Umi dade to tal
Vazios
in ternos
Vazios
ex ternos
Água
absorv ida
Água
liv re
(a) (b ) (c) (d )
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS 
 
 
 
A relação entre a massa e o volume dos materiais permite caracterizar 
objetivamente alguns materiais de construção civil. 
 
A massa corresponde à quantidade de matéria encerrada num corpo e a 
unidade utilizada para a quantificar é quilograma (kg). 
 
A unidade utilizada para quantificar o peso de um corpo é quilograma força 
(kgf). 
 
PRINCIPAIS GRANDEZAS: 
 
Volume aparente, V (ou volume total): representa o volume aparente de um corpo 
consideram-se o volume de matéria e o volume dos vazios nele encerrados: 
 
V=Vr + Vv 
 V Volume aparente (m³) 
 Vr Volume absoluto (m³) 
 Vv Volume de vazios (m³). 
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PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS 
 
 
 
PRINCIPAIS GRANDEZAS (Continuação): 
 
Volume absoluto, Vr (ou volume real): corresponde ao volume ocupado pela 
matéria, não se considerando o volume de vazios desse corpo; 
Vr =V – Vv 
 
Massa específica: é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo 
os poros permeáveis. 
Massa específica aparente: É a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, 
incluindo os poros permeáveis. 
Massa específica relativa: É a relação entre a massa da unidade de volume de um 
material, incluindo os poros permeáveis e impermeáveis, a uma temperatura 
determinada, e a massa de um volume igual de água destilada, livre de ar, a uma 
temperatura estabelecida.;Densidade: relaciona a massa de um corpo com a massa de igual volume de água a 
uma temperatura de 4º C; 
 
Porosidade: corresponde ao quociente entre o volume de vazios e o volume 
aparente (expresso em %). 
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PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS 
 
 
 
PRINCIPAIS GRANDEZAS (Continuação): 
 
O conceito de massa específica relativa pode ser aplicado tanto à massa específica, 
quanto à massa específica aparente, dividindo-se os resultados obtidos pela massa 
específica da água a uma determinada temperatura. A massa específica relativa é uma 
grandeza adimensional, devendo ser expressa sempre em função da temperatura. 
Quando determinada de acordo com esta Norma, deve ser expressa com duas casas 
decimais. 
A norma NBR NM 52 (ABNT, 2002) traz ainda que agregado saturado superfície seca 
refere-se a condição onde as partículas de agregado culminaram suas possibilidades de 
absorver água e mantém a superfície seca. 
 
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 TENSÃO E DEFORMAÇÃO DOS MATERIAIS 
 
Os materiais, quando submetidos a um esforço de natureza mecânica 
tendem a deformar-se. 
Conforme a sua natureza, o comportamento varia durante a 
deformação. Podem apresentar apenas deformação elástica até a 
ruptura, como no caso de elastômeros, ou sofrer apreciável 
deformação plástica antes da ruptura, como nos metais e 
termoplásticos. 
 A deformação elástica é resultado de uma pequena elongação ou 
contração do retículo cristalino na direção da tensão (tração ou 
compressão) aplicada. 
A resistência mecânica de um material é caracterizada pelo parâmetro 
chamado tensão, que é a resistência interna de um corpo a uma força 
externa aplicada sobre ele, por unidade de área. 
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 TENSÃO E DEFORMAÇÃO DOS MATERIAIS (observações!) 
 
Deve-se observar que a tensão tem a dimensão de força por unidade de 
área e a deformação é uma grandeza adimensional. 
 
A tensão pode ser relacionada com a deformação através da equação 
correspondente a lei de Hooke, onde a constante E é uma constante do 
material denominada módulo de elasticidade. 
 
Quanto mais intensas as forças de atração entre os átomos, maior é o 
módulo de elasticidade E. 
 
Qualquer elongação ou contração de uma estrutura cristalina em uma 
direção, causada por uma tensão, produz uma modificação na dimensão 
perpendicular (lateral). 
 
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O dimensionamento estrutural de uma edificação só é possível quando se 
conhecem as propriedades mecânicas dos materiais que vão ser utilizados na sua 
construção. 
 
 Qualquer corpo quando é submetido à ação de uma solicitação exterior (força 
ou momento) sofre uma deformação, que podem ter caráter reversível ou 
irreversível. 
 
 Em cada secção o esforço distribui-se pela área de sua aplicação. Se a área da secção 
transversal é pequena, o esforço será grande; se a área aumentar, o esforço diminuirá. A 
relação entre as forças aplicadas numa determinada secção e a sua área designa-se por 
tensão, s. 
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Principal propriedade: Resistências à compressão e módulo de 
elasticidade. 
Repassar texto elaborado sobre considerações do módulo de elasticidade do concreto!!! 
NBR 8522 (ABNT, 2008) 
Tensão é a relação entre a carga aplicada e a área 
resistente. 
A tensão é expressa em kgf/cm² ou N/m²=Pa, é mais 
usual expressar em MPa=N/mm². 
A TENSÃO ACEITÁVEL, PARA CADA MATERIAL, É OBTIDA PELA TENSÃO 
DE RUPTURA MINORADA POR UM COEFICIENTE DE SEGURANÇA. 
Deformação é definida como a relação entre a variação de comprimento (após aplicar 
determinada carga no material) e o comprimento inicial (base de comprimento marcado 
no material) conforme a seguinte equação: 
Onde L0 é o comprimento inicial e 
Lf é o comprimento final após aplicar 
determinada solicitação no material. 
 
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DUCTILIDADE: 
Deformação plástica total até o ponto de ruptura 
 
Metais => “facilidade do metal de se transformar em fio” 
Medidas da ductilidade: 
- Alongamento (%) 
- Estricção (%) 
 
A ductilidade é a propriedade que representa o grau de 
deformação que um material suporta até o momento de sua 
fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma 
deformação no processo de ensaio de tração são 
considerados materiais frágeis. Isto é quando por exemplo 
um plástico é rasgado ao meio, esse processo entre estica-
lo até rasga-lo é chamado de ductibilidade. 
A ductilidade reflete na 
capacidade de se deformar o 
material. O materila Fragil 
possui ruptura brusca, sendo 
pouco ou quase nada ductil. 
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DUREZA: 
 
Resistência da superfície do material à penetração ou à 
resistência do material ao risco 
 
Ex: Material duro => diamante 
Obs.: o material pode ter alta dureza, alta resistência 
mecânica, mas ter comportamento frágil. 
 
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 
 
TENACIDADE: 
 
Medida da energia necessária para romper o material 
“ energia absorvida no estado elastoplástico” 
 
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RESILIÊNCIA: Mesmo conceito de resiliência, só que no regime 
plástico. 
Energia absorvida no estado elástico e representa a capacidade do material 
se deformar elasticamente, sem atingir o regime plástico. 
 
Resiliência refere à propriedade de que são dotados 
alguns materiais, de acumular energia quando exigidos ou 
submetidos a tensões sem ocorrer ruptura. Após a tensão 
cessar poderá ou não haver uma deformação residual 
causada pela histerese do material 
A resiliência é a capacidade que o material tem de reter 
energia enquanto se deforma elasticamente e quando livre 
da tensão devolver esta energia. O módulo de resiliência é 
calculado através da área do gráfico onde ocorre o 
comportamento elástico. 
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CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 Na prática a importância doconhecimento da deformação elástica na maioria das peças, 
estruturas e equipamentos que fabricamos é que estas não devem sofrer modificações na 
sua forma com o tempo. Por exemplo, não queremos montar um telhado sobre uma 
estrutura metálica, e o peso deste telhado deformar algumas tesouras, podendo ocasionar 
um efeito catastrófico. Por isto, projetamos esta estrutura para suportar apenas 
deformação elástica. 
 
A capacidade dos metais de serem deformados de modo permanente é chamada de 
plasticidade. Portanto, deformação plástica é aquela que ocorre quando um carregamento 
causa um deslocamento permanente, ou seja, a retirada da tensão não implica no retorno 
dos planos cristalinos as suas posições originais. 
 
 RESUMO DAS PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
 a) Resistência mecânica – pode-se conceituar resistência mecânica como sendo a 
capacidade do material de resistir a esforços de natureza mecânica, como tração, 
compressão, cisalhamento, torção, flexão entre outros, sem romper e/ou se deformar. O 
termo “resistência mecânica”, porém abrange na prática um conjunto de propriedades que 
o material deve apresentar, dependendo da aplicação ao qual se destina. É muito comum 
para efeito de projeto relacionar diretamente a resistência mecânica com resistência à 
tração do material. 
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CONSIDERAÇÕES FINAIS 
  RESUMO DAS PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS (Continuação) 
 
 b) Elasticidade – é a capacidade que o material apresenta de deformar-se 
elasticamente. A deformação elástica de um material ocorre quando o material é 
submetido a um esforço mecânico e o mesmo tem suas dimensões alteradas, e 
quando o esforço é cessado o material volta às suas dimensões iniciais; 
 c) Ductilidade e/ou plasticidade – é a capacidade que o material apresenta de 
deformar-se plasticamente (ou permanentemente) antes de sua ruptura. Nota-se 
que houve deformação plástica de um material quando este é submetido a um 
esforço mecânico e o mesmo tem suas dimensões alteradas, e quando o esforço é 
cessado o material não retorna à sua dimensão inicial. 
 d) Dureza – A dureza possui várias definições. Talvez a que mais se adapte ao 
nosso curso seja: dureza é a medida da resistência que o material possui a 
deformação plástica localizada. 
 e) Tenacidade – é a capacidade que o material possui em absorver energia 
antes de sua ruptura. Dentro deste mesmo conceito pode-se associar a tenacidade 
com a resistência ao impacto. 
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Eng. Civil, MSc. Danilo Gonçalves Batista 
AULAS 2 e 3