MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO assunto 3

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Construções Rurais CAA 340
INTRODUÇÃO
Histórico
Principais materiais utilizados
Agregados e Aglomerantes
Madeira
Cerâmicas
Aço
AGREGADOS
Definição – Material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inertes, de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia.
Classificação
Segundo a origem
Segundo as dimensões das partículas
Segundo o peso específico aparente
CLASSIFICAÇÃO
Segundo a origem
Naturais: areia
Industrializados: pedra
Reciclagem: resíduos de construção ou demolição
Segundo a dimensão das partículas
Miúdo
Graúdo
Segundo o peso específico aparente
Leves
Médios
Pesados
PRODUTOS NATURAIS
AREIA 
Definição: é um agregado miúdo de grãos em geral quartizosos, de diâmetros entre 0,06 e 2,0mm. É preciso ter grãos formados de material consistente não necessariamente quartizosos.
Origem: rios, cava, britagem, de escória, de praias e dunas.
PRODUTOS NATURAIS
AREIA 
Classificação granulométrica
CLASSIFICAÇÃO
GRANULOMETRIA
Fina
0,15 a 0,6 mm
Média
0,6 a 2,4 mm
Grossa
2,4 a 4,8 mm
PRODUTOS NATURAIS
AREIA 
Propriedades Mecânicas
 Inchamento: areia seca absorve água
 Higroscopia ou ascensão capilar:
 areia seca - sólidos(grãos) e vazios (ar)
 areia úmida - sólidos, água e ar
 areia saturada - sólidos e água
PRODUTOS NATURAIS
AREIA 
 Friabilidade: tendência do material a se desagregar quando submetido a tensão, mesmo moderada;
Impurezas: coloidais e não coloidais
PRODUTOS NATURAIS
AREIA 
Usos: 
		 preparo de argamassas - faixas 1 e 2 
		 concreto de cimento - agregado miúdo
		 concreto betuminoso 
		 pavimentos rodoviários - correção do solo
		 filtros
		 regularização de bases de piso
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
	 Brita  Agregado obtido a partir de rochas compactas que ocorrem em depósitos geológicos
	 Pedra britada  São produzidas em várias graduações 
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
	
TAMANHO
EMPREGO
Pó de pedra
1/8”
pedras artificiais, ladrilhos,revest. egranilite
Pedrisco
± 1/8
ruas de parques e jardins, peças delicadas de concreto
Brita nº 1
1/4” à 5/8”
pequenas peças de concreto e concretoasfáltico
Brita nº 2
1”
concreto em geral e revestimentoasfáltico
Brita nº 3
1,5”
concreto em geral e revestimentoasfáltico
Brita nº 4
1,5 “ a 2,0”
concreto de alicerces e de lastros, bases de calçamento erevest.asfáltico
Brita nº 5
3,0”
lastro em geral
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
		Paralelepípedo  fragmentos de rocha retangulares com finalidade de calçamento de ruas e instalações rurais
 
		Blocos  fragmentos de rocha de dimensões acima do metro que depois de reduzidos vão abastecer os britadores
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
	Matéria-prima
Granito  rocha plutônica ácida ( ~ 75% de sílica), granular macroscópica; cristais de 1 a 5 mm, ou maiores de cor cinza
Basalto  rocha vulcânica básica ( ~ 50% de sílica), de cor cinza escura
Gnaisse  rocha metamórfica, granular macroscópica
Calcário  rocha sedimentar constituída de mais de 50% de carbonato de sódio. Quando contém carbonato de sódio e Mg são os dolomitos
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
	Matéria-prima
Arenito  rocha sedimentar proveniente da consolidação de segmentos arenosos. Têm características físicas muito dispersas. Só os muito consistentes prestam-se ao preparo de agregados
 
Escória de alto-forno  resíduo da produção de ferro gusa em altos-fornos, composto de aglomeração de vários óxidos, principalmente de Ca e Si
Hematita  óxido férrico ( Fe2O3) que se constitui no mais abundante minério de ferro
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
	Britas e Pedras Britadas
Caracterização: a pedra britada é o produto de cominuição de rocha que se caracteriza por tamanhos normais de grãos entre 2,4 e 64 mm.
PRODUTOS ARTIFICIAIS OU INDUSTRIALIZADOS
PEDRA
Usos: 
concreto de cimento 
concreto asfáltico
argamassas
pavimentos rodoviários
lastros de estradas de ferro
enrocamentos
aterros
AGLOMERANTES
Definição – São materiais usados para dar maior coesão aos agregados, formando as argamassas e os concretos.
Cal 
Conceito - É o nome genérico de um aglomerante simples, resultante da calcinação de rochas calcárias.
AGLOMERANTES
Cal 
Classificação 
 a) Quanto à composição química 
	• Cal cálcica: mínimo de 75% CaO
	• Cal magnesiana: mínimo de 20% MgO
 b) Rendimento em pasta
	• Cal gorda - rendimento > 1,82m3 de pasta/ tonelada de cal viva
	• Cal magra - rendimento < 1,82m3 de pasta/ tonelada de cal viva
AGLOMERANTES
Cal 
Propriedades
Plasticidade  quando se espalha facilmente resultando numa superfície lisa. Teste da colher de pedreiro
Retração  o produto está sujeito à retração devido à carbonatação do hidróxido realizada com pedras de volume, porém, a introdução desse produto em proporções convenientes reduz os efeitos da retração.
AGLOMERANTES
Cal 
Propriedades
Rendimento  cal cálcica oferece melhores rendimentos que cal magnesiana
Endurecimento  a cal endurece com a absorção do CO2 do ar; esse material não endurece debaixo d’água. Deve-se aplicar argamassas que contenham cal, em camadas e com 10 dias de intervalo entre elas.
AGLOMERANTES
Gesso
Conceito 
	- É o termo usado para uma família de aglomerantes simples, constituídos basicamente de sulfatos mais ou menos hidratados e anidro de cálcio.
AGLOMERANTES
Gesso
Propriedades 
 Como se encontra no mercado, o gesso é um pó branco, de elevada finura.
	a) Pega  Misturado com a água começa a endurecer em razão da formação de uma malha imbricada de finos cristais de sulfato hidratado. Depois do início da pega, o gesso, continua ganhando resistência; 
AGLOMERANTES
Gesso
Propriedades 
 A velocidade de endurecimento depende dos seguintes fatores:
• Temperatura e tempo de calcinação;
• Finura;
• Quantidade de água de amassamento;
• Presença de impurezas ou aditivos. 
AGLOMERANTES
Gesso
Propriedades 
 Resistência mecânica  As pastas de gesso, depois de endurecidas, atingem baixa resistência à tração e à compressão. As argamassas com proporção exagerada de areia também alcançam resistência à tração e à compressão muito mais reduzida.
Aderência  As pastas e argamassas de gesso aderem muito bem ao tijolo, pedra, ferro, e aderem mal às superfícies de madeira. Há compatibilidade instável físico-química do ferro/gesso, permitindo a corrosão do material; daí a preferência por ferro galvanizado.
AGLOMERANTES
Gesso
Propriedades 
Isolamento  As pastas endurecidas de gesso têm excelentes propriedades de isolamento térmico, acústico e impermeabilidade do ar.
Aplicações
Revestimentos e decorações interiores;
Largamente utilizado na fabricação de painéis para paredes, ornamentos e forros. Fino acabamento; 
Não se presta para aplicações exteriores.
AGLOMERANTES
Cimento portland 
Definições 
Cimento  É o produto obtido pela pulverização do clinker.
Clinker  É um produto granuloso, resultante da calcinação de silicatos hidráulicos de cálcio, com certa proporção de sulfato de cálcio natural que é conduzida até a temperatura de sua fusão incipiente.
AGLOMERANTES
Cimento portland 
 Propriedades físicas 
Densidade: Na pasta do cimento, a densidade é um valor variável com o tempo, aumentando à medida que progride a hidratação. Tal fenômeno, de natureza bastante complexa, é conhecido como retração. A densidade é usualmente considerada como 3,15, embora possa variar para valores menores.
Finura: Está relacionada com o tamanho dos grãos do produto. Finura - exsudação – trabalhabilidade
AGLOMERANTES
Cimento portland 
 Propriedades físicas 
Tempo de pega: Compreende a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento, propriedades essencialmente físicas, conseqüente, entretanto, a um processo químico de hidratação. É um fenômeno artificialmente definido como um momento em que a pasta adquire certa
consistência que a torna imprópria a um trabalho. Hidratação - floculação - esqueleto sólido de estabilidade estrutural.
AGLOMERANTES
Cimento portland 
 Propriedades físicas 
Pasta de cimento: A ocorrência da pega do cimento deve ser regulada de acordo com a aplicação do material, devendo-se processar em períodos superiores a uma hora após o inicio da mistura. Aplicação de aditivos.
Resistência: A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela ruptura à compressão pelos corpos de prova realizados com argamassa.
Exsudação: Fenômeno de segregação que ocorre nas pastas de cimento. Grãos de cimento - sedimentação - afloramento do excesso de água.
AGLOMERANTES
Cimento portland 
 Propriedades químicas 
As propriedades químicas do cimento estão ligadas ao processo de endurecimento por hidratação.
Estabilidade: É uma característica ligada à ocorrência eventual de indesejáveis expansões volumétricas posteriores ao endurecimento do concreto. Hidratação da cal livre (CaO) - aumento de volume - microfissuração.
Calor de hidratação: No processo de endurecimento do cimento, se desenvolve uma considerável quantidade de calor nas reações de hidratação. Essa energia térmica produzida é de grande interesse, pois conduz ao aparecimento de trincas pela contração ao final do resfriamento da massa.
AGLOMERANTES
Cimento portland 
 Propriedades químicas
Resistência aos agentes agressivos: Nos concretos em contato com a água e com a terra podem ocorrer fenômenos de agressividade. As águas, assim como os solos, podem conter substâncias susceptíveis a reações com certos constituintes do cimento.
Reação álcali - agregado: É a formação de produtos gelatinosos acompanhada de grande expansão de volume pela combinação dos álcalis do cimento com a sílica dos agregados.
AGLOMERANTES
Cimento portland 
 Propriedades químicas
 Classificação: Os cimentos são classificados quanto ao tipo:
		
		CP  Cimento portland comum
		AF  Cimento portland de alto-forno
		POZ  Cimento portland pozolânico
	
 Armazenamento: O cimento exige algum cuidado no seu armazenamento no canteiro de serviço (obra). É necessário se evitar qualquer risco de hidratação. Os sacos de papel não garantem a impermeabilização necessária. Não se recomenda o armazenamento do cimento por mais de 3 meses.
MADEIRA
Introdução
As madeiras incorporam um conjunto de características técnicas, econômicas e estéticas que dificilmente se encontram em outro material de construção.
MADEIRA
CARACTERÍSTICAS DAS MADEIRAS:
resistência mecânica tanto a esforços de compressão como aos esforços de tração na flexão;
resistência mecânica elevada, superior ao concreto, com a vantagem do peso próprio ser reduzido;
MADEIRA
CARACTERÍSTICAS DAS MADEIRAS:
resistência excepcional à choques e esforços dinâmicos, absorvendo impactos que, em outros materiais, provocariam estilhaçamento;
boas características de isolamento térmico e absorção acústica;
MADEIRA
CARACTERÍSTICAS DAS MADEIRAS:
facilidade de afeiçoamento e simplicidade de ligações: podendo ser trabalhada com ferramentas simples;
custo reduzido de produção;
em seu estado natural, apresenta uma infinidade de padrões estéticos e decorativos.
MADEIRA
PROPRIEDADES FÍSICAS DAS MADEIRAS
Fatores de variação das propriedades físicas e mecânicas das madeiras:
Espécie botânica da madeira  a estrutura anatômica e a constituição do tecido lenhoso, responsáveis pelo comportamento físico - mecânico do material, variam de espécie para espécie;
Massa específica do material  m = p / v.ap. É um índice da distribuição ou concentração de material existente e resistente no tecido lenhoso;
 
MADEIRA
Localização da peça na lenha  de acordo com as diferentes zonas da lenha, serão notáveis as alterações do tecido lenhoso e a massa específica aparente;
Presença de defeitos  dependendo da sua distribuição, dimensão e localização, defeitos como nós, fendas e fibras torcidas, provocam consideráveis anomalias no comportamento físico - mecânico da peça;
MADEIRA
Umidade  a impregnação de umidade determina profundas alterações nas propriedades do material. A madeira apresenta o máximo de resistência quando completamente seca.
MADEIRA
PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS MADEIRAS
São as características de resistência da madeira a todos os tipos de solicitações mecânicas. 
				São de dois tipos:
Principais - exercidas no sentido axial (no sentido das fibras), relacionadas à sua coesão axial: compressão, tração, flexão estática e flexão dinâmica;
MADEIRA
Secundárias - exercidas no sentido transversal às fibras, relacionadas à sua coesão transversal; compressão, tração normal às fibras, torção, cisalhamento e fendilhamento;
OBS: os feixes de fibras são os principais elementos de resistência mecânica do material
MADEIRA
DEFEITOS DAS MADEIRAS
São todas as anomalias encontradas em sua constituição que alteram seu desempenho. São classificados conforme as causas de sua ocorrência:
Defeitos de crescimento
Defeitos de secagem
Defeitos de produção
Defeitos de alteração
MADEIRA
BENEFICIAMENTO DAS MADEIRAS
Em seu estado natural as madeiras possuem características negativas que são anuladas com o beneficiamento:
degradação de suas propriedades e surgimento de tensões internas, decorrentes de alteração em sua umidade - anulados pelo processo de secagem artificial controlada;
MADEIRA
deterioração ou alteração de sua durabilidade quando em ambientes que favorecem o desenvolvimento de seus principais predadores (fungos e insetos) - contornada pelos tratamentos de preservação;
marcante heterogeneidade e anisotropia próprias de sua constituição fibrosa orientada, assim como a limitação de suas dimensões - resolvidas pelo processo de transformação nos laminados e aglomerados de madeiras;
MADEIRA
Vantagens da secagem:
diminuição do peso do material, favorecendo o transporte e o projeto das estruturas;
torna a madeira mais estável - retração mínima;
aumenta a resistência mecânica do material;
torna a madeira mais resistente à deterioração;
permite uma penetração satisfatória dos produtos de impregnação para preservação;
permite a madeira receber pintura e verniz de proteção.
MADEIRA
Madeira transformada
	À medida que os processos de transformação reaglomeram fragmentos cada vez menores do lenho original, dão origem aos seguintes tipos de madeiras transformadas:
Madeiras laminadas - tábuas de fraca espessura e eventuais defeitos;
MADEIRA
Madeira laminada compensada - diversas lâminas finas de madeira coladas umas sobre as outras;
Madeira aglomerada - fragmentos menores de madeira (aparas, maravalhas, etc.) aglomeradas com cimentos minerais ou resinas, sob pressão variada;
Madeira reconstituída - tecido lenhoso reduzido a polpa de fibras dispersas e reagloemeradas sob pressão usando-se resina como aglomerante.
MATERIAIS CERÂMICOS
GENERALIDADES
Pedras artificiais:
série de materiais que substituem as pedras em suas aplicações ou tem aparência geral semelhante. 
Dois grandes grupos: 
materiais de cerâmica 
materiais de cimento.
MATERIAIS CERÂMICOS
DEFINIÇÃO
	Chama-se cerâmica a pedra artificial obtida pela moldagem, secagem e cozedura de argilas ou de misturas contendo argilas.
MATERIAIS CERÂMICOS
PROPRIEDADES
 
Das argilas: plasticidade, retração e o efeito do calor
Das cerâmicas: peso, resistência mecânica, resistência ao desgaste, absorção e duração
MATERIAIS CERÂMICOS
PROPRIEDADES DAS ARGILAS
Plasticidade - um corpo plástico é definido como o que pode ser continuamente deformado sem que haja ruptura;
Retração - velocidade inicial de evaporação = a da água  diminuição da velocidade por capilaridade  retração;
MATERIAIS CERÂMICOS
Efeitos do calor sobre a argila
TEMPERATURA
(°C)
ALTERAÇÃO FÍSICA
ALTERAÇÃO QUÍMICA
Entre 20° e 150°
Perda de água de capilaridade
Entre 150° e 600°
Perdade água adsorvida; enrijecimento
Acima de 600°
1- desidratação química
2- oxidação
Aos 950°
3-vitrificação
MATERIAIS CERÂMICOS
PROPRIEDADES
DAS CERÂMICAS
Depende basicamente da constituição, cozimento, processo de moldagem, etc.
Peso 
Resistência ao desgaste - depende da quantidade de vidro formado
MATERIAIS CERÂMICOS
Absorção ou porosidade - depende da compactação e das constituições
OBS: O excesso de água lava as partículas menores da argila, que facilmente fundirão para formar o vidrado
MATERIAIS CERÂMICOS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS DE CERÂMICA
Materiais cerâmicos secos ao ar - adobe
Materiais cerâmicos de baixa vitrificação - tijolo comum
Materiais cerâmicos de alta vitrificação - louça e grês cerâmico
Refretários 
USOS DAS CERÂMICAS
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
 AÇO E FERRO
INTRODUÇÃO
O ferro é o metal de maior aplicação na construção devido ao seu elevado módulo de resistência permitindo vencer grandes vãos com peças relativamente delgadas e leves.
Maiores produtores mundiais: Brasil, Austrália, Rússia, França e Suécia
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
 AÇO E FERRO
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A CONSTITUIÇÃO
Aço doce - menos de 0,2% de Carbono
Aço ao carbono - entre 0,2% e 1,7% de C
Ferro fundido - entre 1,7% e 6,7% de C
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
 AÇO E FERRO
PROPRIEDADES
Os produtos de ferro-carbono costumam ser metais duros, de cor desde o prateado até o preto, de alto peso e grande resistência mecânica; tem certo brilho e boa condutibilidade térmica.
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
 AÇO E FERRO
PROPRIEDADES
Resistência à tração - varia conforme o tratamento e a composição;
Resistência à compressão - da mesma ordem da resistência à tração, mas apresenta alta flambagem;
Resistência ao desgaste - é bastante grande, principalmente quando se adotam ligas apropriadas;
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
 AÇO E FERRO
PROPRIEDADES
Resistência ao impacto - em geral é alta, dependendo do tipo de aço;
Corrosão - principais agentes corrosivos naturais: gás sulfídrico, água, cloretos e nitratos;
Fadiga - é de importância, podendo levar a acidentes graves (pontes e peças que recebem vibração transmitidas por máquina, vento ou água).
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
 AÇO E FERRO
USOS
O uso do ferro é largamente difundido através dos diversos tipos de materiais:
Armação para concreto
Aço inoxidável
Pregos, parafusos, rebites
Chapas -de- Flandres
Tubos e conexões
Arames e telas
Andaimes metálicos
Trilhos e acessórios
Chapas galvanizadas, etc.