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POLÍMEROS NA CONSTRUÇÃO CIVIL 1. Definição: Polímeros (do grego: poli, “muitas”; meros, “partes”) são compostos de moléculas muito grandes, formados pela repetição de uma unidade molecular pequena, chamada monômero. Figura 1 – Monômeros de um polímero. Condições para cadeias longas: Polietileno de alta densidade (PEAD). Figura 2 – Polietileno de alta densidade (PEAD). Condições para cadeias menores: Polietileno de baixa densidade (PEBD). Figura 3 - Polietileno de baixa densidade (PEBD). 2. Quanto ao polímeros naturais e sintéticos Polímeros Naturais Polímeros Sintéticos Madeira Resina Epoxídica Couro Poliésteres Algodão Poli(Metacrilato de metila) Borracha Poliuretano Lã Poliestireno Asfalto Poli(cloreto de vinila) 3.Aplicação de polímeros na construção civil. 3.1 Pisos PVC / PVAc–rolos, placas. duros e resistentes resistência ao desgaste baixa condutividade térmica hidrófugos não expandem com a humidade Figura 4 - PVC / PVAc–rolos, placas. MONOLÍTICOS -resina epóxi, uretanoe MMA. alta resistência rápida aplicação sem juntas sustentável autonivelante Figura 5 - MONOLÍTICOS -resina epóxi, uretano e MMA. MONOLÍTICOS ELEVADO –colméia de PVC. preenchido com massa autonivelante Figura 6 - MONOLÍTICOS ELEVADO – colméia de PVC. LAMINADOS MELAMÍNICOS – resina melamínica ou melamina formaldeído. alta resistência fácil colocação fácil manutenção Figura 7 - LAMINADOS MELAMÍNICOS – resina melamínica. PISO FLUTUANTE –tapete, placa, manta, sobre manta de polietileno expandido. macio térmico acústico fácil instalação Figura 8 - PISO FLUTUANTE. CARPETES –poliéster, PMMA, PP placa, manta. menor custo têxteis flexíveis acústico fácil colocação Figura 9 - CARPETES. 3.2. Pavimentação. As peças intertravadas do piso de borracha Duplo T 20 As peças têm 20 mm de espessura e 19,5 X 19,5 cm. O produto é colado sobre contrapiso com cola de Poliuretano. Segundo a fabricante Aubicon, cada metro quadrado envolve a reciclagem de quatro pneus. Figura 10 - peças intertravadas do piso de borracha Duplo. Grama sintética. Fabricada com fios de monofilamento de Polietileno a RealGrass se apresenta na altura de 40/50/60 mm com acabamento base em Látex , Bicolor ( VerdeSport + VerdeOlive ). A RealGrass é excelente para montagem de campos de futebol possuindo uma característica de durabilidade com fios de maior espessura que dificultam que os raios UV danifiquem o material. Figura 11 - Grama sintética. Piso Emborrachado para Playground. Figura 12 - Piso Emborrachado para Playground. 3.3. Drenagem Manta Geotêxtil (Bidim) - Fibras de Poli Propileno O Bidim PP é um geotêxtil nãotecido agulhado 100% polipropileno feito sob rigorosos padrões. Elevada resistência mecânica e química; Excelente resistência UVa e UVb; Ideal para obras ambientais. Figura 13 – Manta Geotêxtil (Bidim) – Fibras de Poli Propileno. 3.4. Revestimentos de paredes. Massa (Corrida, Textura). Tintas. Vernizes. Papel de parede Vinílico. Laminado melanínico. Figura 14 – Revestimentos de paredes. 3.5. Divisórias. OSB (orientedstrandboard) resina fenólica + emulsão parafínica. Figura 15 – OSB. Granilite, Marmorite (poliuretano, epoxi) Figura 16 – Granilite, Marmorite. 3.6 Teto. Policloreto de vinila e polipropileno expandido. PVC isopor Figura 17 – Policloreto de vinila e polipropileno expandido. 3.7. Telhas. Policloreto de vinila (PVC), Policarbonato e Poliacetato de vinila (PVA). PVC Policarbonato PVA Figura 18 – Policloreto de vinila (PVC), Policarbonato e Poliacetato de vinila (PVA). 3.8. Impermeabilizações. Manta (não tecido de filamentos de poliéster agulhado), Emulsão (asfalto + elastômeros) e Emulsão Hidroasfática (uma fase hidrocarbonada e uma fase aquosa). Manta emulsão asfáltica emulsão hidro Figura 19 – manta de emulsão asfaltica. Obs: Manta asfáltica impermeabilizante industrializada feita a base de asfaltos modificados com polímeros plastoméricos e estruturada com um não tecido de filamentos de poliéster agulhado previamente estabilizado com resina termofixada. Caracteriza-se pela alta resistência à tração, e ao rasgamento, características que se apresentam de forma homogênea por toda a manta, reduzindo os riscos de falhas localizadas na impermeabilização. 3.9. Tubulações. Instalações hidráulicas. Tubos de PRFV Tubos de Nylon (Rígidos) Tubos de Plástico Rígido Tubos de Polietileno (Rígidos) Tubos de PVC Rígidos Tubos de Material Composto Tubos plásticos para correio Tubos de Plástico Perfurado Tubos Espiralados Tubos de Plástico Pultrudado Tubos de Policarbonato Tubos de ABS Tubos de Poliimida Tubos de Fluoreto de Polivinildeno Tubos de PEAD Tubos rígidos de PTFE Figura 20 – Tubulações de polimeros. 3.10. Instalações elétricas. O isolamento externo destes fios pode ser de polímeros termoplásticos como o PVC (cloreto de polivinila), PE (polietileno), etc., ou ainda de polímeros termofixos como o XLPE (polietileno reticulado), EPR (borracha etileno-propileno), borracha de silicone, etc. Os dutos (conduítes) são feitos de PVC e são utilizados em instalações elétricas e de telefonias (proteção). Figura 21– Instalaçoes eletricas de cabos e dutos. ASFALTO NA CONSTRUÇÃO CIVIL 1. Definição: O betume é um nome genérico usado para designar produto que podem ser retirados do petróleo como um aglomerante orgânico, de consistência sólida, mas que em sua maioria são retirados do xisto (carvões minerais). O xisto é uma camada de rocha sedimentar originada sob temperatura e pressões elevadas, contendo matéria orgânica, disseminada em seu meio mineral. Ao aquecer essa rocha obtém-se um óleo destilado do petróleo que e chamado de betume. É popularmente designado como piche. OBS: Betume, bitume (do latim bitumine) ou pez mineral é uma mistura semi-sólida de alta viscosidade, cor escura e é facilmente inflamável. 2. Características básicas mais importantes do betume: Ao contrário dos aglomerantes minerais da construção civil (cimento Portland, gesso, cal), são adesivos que dispensam o uso da água; São materiais termoplásticos, isto é, amolecem quando aquecidos, sendo então moldados e resfriados sem perda das propriedades, podendo passar novamente pelo mesmo processo. Não possuem ponto de fusão definido (temperatura de perda da estrutura cristalina), amolecendo em temperaturas variadas. Repelem a água, ou seja, são materiais hidrófugos; Por serem termoplásticos podem ser reciclados, o que lhes proporciona um grande número de reutilizações; Apresentam ductilidade muito influenciada pela exposição ao calor e luz solar. Os materiais betuminosos são, por definição, misturasde hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de carbono (CS2) com propriedades de aglutinação. Alguns dos exemplos de materiais betuminosos são: o asfalto, os alcatrões, os óleos graxos, entre outros, todos compostos basicamente de betume. Completamente solúvel em bissulfeto de carbono (CS2), e apresentando polímeros de variada composição química: (CH4 – gás metano – combustível para aquecimento; C8H8 – líquido octana gasolina - combustível para motores; C100 – sólido – asfaltos para pavimentação e impermeabilização 3. Processo de destilação do betume: Figura 1 – Processo de destilação do betume. 4. Molécula do betume: Figura 2 – Composição Química. 5. Classificação dos materiais betuminosos: Os materiais betuminosos podem ser classificados em dois grandes grupos: Asfaltos: Podem ser naturais ou provenientes da refinação do petróleo. Alcatrões: são obtidos através da refinação de alcatrões brutos, que por sua vez vêm da destilação de carvão mineral. Asfaltos, ou cimentos asfálticos, de acordo com a NBR 7208 entende-se asfalto como: O material sólido ou semi-sólido, De cor preta ou parda escura, Que ocorre na natureza ou é obtido pela destilação do petróleo, e cujo constituinte predominante é o betume. Alcatrões são materiais resultantes da destilação de materiais orgânicos (hulha, turfa, madeira) normalmente utilizados para a fabricação de material para enchimento de juntas, especialmente devido ao seu bom desempenho quanto à ação de agentes agressivos. Em comparação com os asfaltos, os alcatrões destilados apresentam maior sensibilidade à temperatura (mais moles quando aquecidos e mais duros quando resfriados), menor resistência às intempéries e maior poder aglomerante. O alcatrão praticamente não é mais utilizado em pavimentação desde que se determinou o seu poder cancerígeno. Além disso, apresenta pouca homogeneidade e baixa qualidade para ser utilizado como ligante em pavimentação. 6. Tipo de asfalto encontrado: a) CAN – cimento asfáltico natural - (Naturalmente no solo é classificado como nativo). b) CAP – cimento asfáltico de petróleo – (Obtido pela destilação do petróleo) e possuem 2 tipos principais: Cimento asfáltico de petróleo Asfalto diluído 6.1. Cimento asfáltico natural (CAN): Pelo fato de terem gerado pela atmosfera, nesse tipo de asfalto ocorre evaporação dos gases menos densos, possuem mais minerais e são mais densos e não são usados como pavimentação. A ocorrência mais famosa de asfalto natural localiza-se na ilha de Trindade, no Caribe, ilustrado na Figura abaixo, e que até início do século XX abasteceu todo o mercado americano de ligantes asfálticos usados em pavimentação. Figura 3 – asfalto natural localiza-se na ilha de Trindade, no Caribe. 6.2. Cimento asfáltico de petróleo (CAP): são constituídos por 90 a 95% de hidrocarbonetos e por 5 a 10% de heteroátomos (oxigênio, enxofre, nitrogênio e metais – vanádio, níquel, ferro, magnésio e cálcio) unidos por ligações covalentes. Os cimentos asfálticos de petróleos brasileiros têm baixo teor de enxofre e de metais, e alto teor de nitrogênio. A composição do CAP é bastante complexa, sendo que o número de átomos de carbono por molécula varia de 20 a 120. A composição varia com a fonte do petróleo, com as modificações induzidas nos processos de refino e durante o envelhecimento na usinagem e em serviço. Uma análise elementar pode apresentar as seguintes proporções de componentes: carbono de 82 a 88%; hidrogênio de 8 a 11%; enxofre de 0 a 6%; oxigênio de 0 a 1,5% e nitrogênio de 0 a 1%. A característica de termoviscoelasticidade desse material manifesta-se no comportamento mecânico, sendo suscetível à velocidade, ao tempo e intensidade de carregamento, e à temperatura de serviço. O comportamento termoviscoelástico é mais comumente assumido do que o termoviscoplástico, com suficiente aproximação do real comportamento do material. 6.2.1. Classificação do CAP segundo a viscosidade absoluta e por ensaio de penetração. Classificação dos CAPs segundo sua Viscosidade Absoluta a 60ºC (em poises (g/cm.s): CAP7: = 700 a 1500 poises CAP20: = 2000 a 3500 poises CAP40: = 4000 a 8000 poises Viscosidade Saybolt-Furol (DNER - ME 004/94) A viscosidade Saybolt-Furol é o tempo, em segundos, que uma determinada quantidade de material betuminoso (60ml) leva para fluir através de um orifício de dimensões padronizadas, a uma determinada temperatura. O ensaio se destina a medir a consistência dos materiais betuminosos em estado líquido, de uma forma prática. São utilizados o viscosímetro Saybolt para os materiais asfálticos. Esses equipamentos se destinam, portanto, em medir a resistência ao escoamento desses materiais, a temperaturas variáveis, de acordo com as suas consistências. São utilizadas temperaturas no intervalo de 25ºC a 170ºC. A tendência atual é definir relações entre a viscosidade e a temperatura com a finalidade de quantificar de forma adequada as temperaturas de trabalho no laboratório e no campo O valor da viscosidade é reportado em segundos Saybolt-Furol, abreviado como SSF, a uma dada temperatura de ensaio. Figura 4 – Viscosímetro Saybolt Furol. Classificação dos CAPs segundo ensaio de Penetração, realizado a 25ºC (100g, 5s, 25ºC): CAP 30/45 CAP 50/70 CAP 85/100 CAP 100/12 CAP 150/200 Por exemplo, se agulha penetrou 5,7mm = 57 (1/10mm), diz-se que o CAP tem uma penetração 57. Quanto menor a penetração, “mais duro” é o cimento asfáltico. O Instituto Brasileiro de Petróleo especifica 4 tipos de CAP, pela sua penetração: CAP 30 - 45, CAP 50 -70, CAP 85 -100 e CAP 150 - 200. Penetração (DNER - ME 003/99) Consiste na medida (em décimos de mm) do quanto uma agulha padrão penetra verticalmente em uma amostra de material betuminoso sob condições específicas de temperatura (25ºC), carga (100g) e tempo (5 segundos). A condição de ensaio influencia na “consistência” do cimento asfáltico. O grau de dureza do CAP é tanto maior quanto menor for o valor da penetração da agulha na mostra A penetração da amostra será a média aritmética dos valores obtidos a qual deve ser aproximada até a unidade, de no mínimo três penetrações, cujos valores não se afastem mais que os valores da tabela abaixo: Tabela 1 – tabela de penetração Figura 5 – Penetrômetro. Tabela 2 - Especificações Brasileiras (ANP, 2005). 6.3. Asfalto diluído: os asfaltos diluídos, também conhecidos como asfaltos recortados ou “cut-backs”, resultam da diluição do cimento asfáltico por destilados de petróleo. Os diluentes proporcionam produtos menos viscosos que podem ser aplicados a temperaturas mais baixas e devem evaporar totalmente, deixando como resíduo o CAP. Os solventes funcionam somente como veículos para utilizar o CAP em serviços de pavimentação. A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto diluído deixa como resíduo o CAP que desenvolve, então, as propriedades cimentícias necessárias. A essa evaporação dá-se o nome de cura do asfalto diluído. Figura 6 – Evaporação do asfalto diluído. Os asfaltos diluídos são classificados em 3 tipos, de acordo com o tempo de cura – tempo de evaporação do solvente: Figura 7 – Classificação de acordo com o diluente. Cura lenta (ADL): estes asfaltos são introduzidos óleo diesel no qual sendo pouco volátil implica em um endurecimento lento por evaporação desse óleo conduzindo a consistência do materialà fase pseudo-sólida restante. Cura média (ADM): este asfalto é uma mistura de cimento asfáltico de penetração de 120 a 300 mm com um solvente hidrocarbonado próximo do ponto de evaporação ao do querosene. Devido ao maior grau de volatilidade desse solvente, estes asfaltos endurecem mais rápidos que os ADL. Cura rápida (ADR): este asfalto é uma mistura de cimento asfáltico de penetração de 80 a 120 mm com um solvente hidrocarbonado próximo do ponto de evaporação ao da gasolina(altamente volátil). Devido ao maior grau de volatilidade desse solvente, estes asfaltos endurecem mais rápidos que os ADM. Quanto à viscosidade, são subdivididos de acordo com as seguintes faixas: Tabela 3 – Classificação segundo a viscosidade. As quantidades de cimento asfáltico e de diluentes utilizados na sua fabricação variam com as características dos componentes, sendo, em média, as seguintes: Tabela 4 – Quantidades de cimento asfáltico e de diluentes utilizados na sua fabricação. Figura 8 – Aplicação do asfalto diluído. Tabela 5 – Especificação do asfalto diluente (DNC 43/97). Os asfaltos diluídos CM - 30 e CM - 70 têm, por exemplo, o mesmo tempo de cura embora tenham viscosidades diferentes na mesma temperatura e são os mais indicados segundo o Instituto Brasileiro de Petróleo. 7. Asfalto ecológico O Asfalto-borracha é um asfalto modificado por borracha moída de pneus. Além de ser uma forma nobre de dar destino aos pneus inservíveis, resolvendo um grande problema ecológico, o uso de borracha moída de pneus no asfalto melhora em muito as propriedades e o desempenho do revestimento asfáltico. É recomendado para aplicações que requeiram do ligante asfáltico um desempenho superior, alta elasticidade e resistência ao envelhecimento, tais como revestimentos drenantes, SMA (Stone Mastic Asphalt), camadas intermediárias de absorção de tensões, camadas anti-reflexão de trincas e outras. Vantagens: Alta elasticidade; Alta resistência ao envelhecimento; Alta coesividade; Excelente relação benefício/custo. A adição de pó de borracha extraído de pneus velhos ao ligante asfáltico aumenta a durabilidade do pavimento em até 40% e começa a se popularizar entre as concessionárias de rodovias brasileiras O material é caracterizado por mistura descontínua com ligante asfáltico modificado por borracha triturada de pneus e compactado a quente. Segundo especialistas, quanto maior o teor de borracha aplicado - 5% pelo método industrial ou até 20% pelo sistema "in situ field blend". Em geral, o pavimento de asfalto-borracha é cerca de 40% mais resistente do que o asfalto convencional, além da resistência e diminuição de custos de manutenção, a adição da borracha traz outras vantagens. Diminuição na emissão de poluentes; → Melhora nas condições de Saúde Meio Ambiente e Segurança (SMS); → Economia de energia; → Economia de combustíveis; → Conservação dos equipamentos; → Possibilidade de aumentar o percurso da massa asfáltica quando necessário; → Liberação mais rápida ao tráfego; → Maior produção; → Aumento da vida útil do pavimento. Vídeos: https://www.youtube.com/watch?v=4LyoPDjfgJ4 8. Pavimentos de estradas: A brita é usada nos pavimentos das estradas, na base, no revestimento betuminoso e de concreto de cimento. As funções do pavimento são: suportar e distribuir a carga do tráfego, transferindo-a as camadas inferiores; proteger camadas de ação dos agentes intempéricos, principalmente da ação mecânica da água. A ASTM define agregado como mistura de pedregulhos, areias, pedras britadas, escória ou outros materiais, e representa, aproximadamente 95%, em peso, dos materiais constituintes das misturas betuminosas, resulta que das propriedades do agregado é que dependerá o comportamento do produto final. Os agregados para serem utilizados em pavimentos devem ter características tais que permitam suportar as pressões aplicadas pelos veículos, sem se fraturarem e resistirem às ações dos agentes de intemperismo, sem se alterarem. Somente um agregado com estas qualidades poderá propiciar uma mistura durável. Resistência Mecânica → Durabilidade Mecânica Resistência ao Choque (Tenacidade) Resistência ao Desgaste (Dureza) Resistência Química → Durabilidade Química Intempéries BIBLIOGRAFIA. BAUER, L. ª F. “ Materias de Construção” volumes 1 e 2 , 2000 Editora LivrosTécnicos e Ciêntíficos, São Paulo – SP. CANEVAROLO Jr., Sebastião V. Ciência dos Polímeros – Um Texto Básico para Tecnólogos e Engenheiros. Artliber Editora. São Paulo, 2002. MERRIT, Frederick Séc.. Abril de 1998. “MANUAL DO ENGENHEIRO CIVIL”. McGraw-Hill. SILVA, M. R. Materiais de Construção. Porto Alegre: PINI, 1999. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1. Quais são as principais vantagens e desvantagens dos plásticos artificiais analisando sua utilização na indústria da construção civil? Resposta: Principais vantagens: Baixo peso específico; Bons isolantes elétricos; Possibilidade de coloração como parte integral do material; Baixo custo; Facilidade de adaptação à produção em massa e processos industrializados; Imunes à corrosão. Principais desvantagens: Não generalizando para todos os tipos de plástico, mas em resumo temos: Fraca resistência aos esforços de tração, ao impacto, dilatação, deformação sob carga, rigidez, resistência ao calor e as intempéries. Pode-se superar qualquer desvantagem apontada a principal dificuldade seria o custo , pois os materiais obtidos ainda não concorrem em preço com os existentes. Novas pesquisas buscam principalmente, melhorias em quatro características: Ponto de fusão: Os plásticos fundem-se entre 100 e 300 graus Celsius, em comparação com cerâmicas e metais, os novos plásticos deverão ter esse ponto elevado acima de 800 graus. Rigidez: Novos polímeros deverão ter rigidez comparada igual ao do cobre. Os índices atuais são aproximadamente a metade. Alongamento e Ruptura: As pesquisas buscam um alongamento máximo de 10% Resistencia dissolução: A maioria dos plásticos não possui resistência a dissolução provocadas por substancias químicas, precisando, avanço em pesquisa sobre essa característica. 2. Cite pelo menos 2 exemplos de cada grupo de material plástico usado na construção civil, conforme abaixo: Resposta: Cloreto de Polivinila: tubulações de água e telhas de PVC. Poliestireno: Aparelhos de iluminação e Conexões de material sanitário. Poliestireno Expandido: Pisos Flutuantes e isolamento acústico e térmico. Polietileno: Proteção de paredes e lajes contra chuva, cobertura de materiais depositado ao ar livre. Nailon: Buchas para fixação e reforço nas telhas plásticas. Fiberglass: Paredes divisórias, painéis de vedação. Acrilicos: Decoração e Box para banheiro. Resinas alquidicas, fenólicas e vinilicas: tintas de emulsão, vernizes e na fabricação de revestimentos para pisos. Resina epóxi: Rejunte para porcelanato e placas cerâmicas, Hypalon e neoprene: Impermeabilização e vedação de paredes de vidro e esquadrias. Silicone: Mástiques para vedação de juntas, repelentes de água a base de silicone.
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