Apostila MACO I - Capítulo 1

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Pontifícia Universidade Católica de Goiás 
Departamento de Engenharia 
 
Disciplina: Materiais de Construção Civil I – ENG 1071 
 
Professora: Engª Civil Mayara Moraes Custódio, M.Sc. 
 
 
APOSTILA 
 
AGREGADOS E AGLOMERANTES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Pontifícia Universidade Católica de Goiás 
 Departamento de Engenharia 
 Disciplina: Materiais de Construção Civil I – ENG 1071 
 Professora: Engª Civil Mayara Moraes Custódio, M.Sc. 
 
 
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CAPÍTULO I 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
 Pontifícia Universidade Católica de Goiás 
 Departamento de Engenharia 
 Disciplina: Materiais de Construção Civil I – ENG 1071 
 Professora: Engª Civil Mayara Moraes Custódio, M.Sc. 
 
 
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1 - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO: 
1.1. Definições: 
Todos os corpos, objetos ou substâncias que são usados em qualquer obra de engenharia. 
A disciplina Materiais de Construção estuda a obtenção, a aplicação, a conservação, e 
a durabilidade desses materiais, visando conhecê-los para melhor aplicá-los. Do 
correto uso dos materiais de construção depende em grande parte a solidez, a 
durabilidade, o custo e a beleza de uma obra. 
 
1.2. Classificação: 
1.2.1. Quanto à origem ou obtenção 
• NATURAIS: são encontrados na natureza e não exigem tratamentos especiais para 
poderem ser usados. Exemplos: areia, madeira, pedra etc. 
• ARTIFICIAIS: são obtidos por processos industriais. Exemplos: tijolos, telhas etc. 
• COMBINADOS: são resultantes da combinação de materiais naturais e artificiais. 
Exemplos: argamassa, concreto etc. 
 
1.2.2. Quanto à função na edificação: 
• MATERIAIS DE VEDAÇÃO: não têm função resistente na estrutura. Exemplos: vidros, 
tijolos em certos casos etc. 
• MATERIAIS DE PROTEÇÃO: servem de proteção aos materiais propriamente ditos. 
Exemplos: tintas, vernizes etc. 
• MATERIAIS COM FUNÇÃO ESTRUTURAL: resistem aos esforços atuantes na estrutura. 
Exemplos: madeira, aço, concreto etc. 
 
1.2.3. Quanto à aplicação: 
• SIMPLES OU BÁSICOS: são aplicados isoladamente. Exemplos: telha, tijolo etc. 
• PRODUZIDOS OU COMPOSTOS: são empregados conjuntamente. Exemplos: concreto, 
argamassa etc. 
 
1.2.4. Quanto à estrutura interna: 
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• LAMELAR - Exemplo: argila. 
• FIBROSA - Exemplo: amianto, madeira. 
• VÍTREA - Exemplo: vidro. 
• CRISTALINA - Exemplo: metais. 
• AGREGADOS COMPLEXOS - Exemplo: concreto. 
 
1.2.5. Quanto à natureza: 
OBS.: Como mostrado no ponto anterior, podem-se considerar vários critérios para a 
classificação dos materiais. No entanto, em engenharia, e por razões de conveniência, é 
habitual admitir-se a classificação dos materiais em função da sua natureza, de acordo com o 
exposto a seguir: 
• METÁLICOS: Os materiais metálicos são substâncias de origem inorgânica que contêm 
elementos metálicos (tais como ferro, cobre, alumínio, níquel ou titânio). 
Microscopicamente, os metais têm uma estrutura cristalina, na qual os átomos se 
dispõem de forma ordenada. Estes materiais são, na generalidade, dúcteis e 
resistentes à temperatura ambiente e apresentam boa condutibilidade térmica e 
eléctrica. Em função da quantidade de ferro que contêm, dividem-se em materiais 
ferrosos (com elevada percentagem de ferro) – como o ferro fundido e o aço, e não 
ferrosos (quando o ferro não entra na sua composição ou surge em quantidades muito 
reduzidas) – como o alumínio, o cobre, o zinco, o titânio e o níquel são materiais não 
ferrosos. EXEMPLO: Estruturam metálicas, vergalhões para concretos, porcas e 
parafusos, chapas, telhas metálicas... 
• POLIMÉRICOS: São constituídos por longas cadeias de moléculas orgânicas. Tratam-se 
de meterias cuja estrutura é não cristalina ou mista (com regiões cristalinas e regiões 
não cristalinas). A maioria destes materiais é mau condutor térmico e eléctrico, 
possuindo baixa densidade e decompõem-se a baixas temperaturas. EXEMPLO: 
Tubos e conexões, conduítes, caixilhos de janelas... 
• CERÂMICOS: São constituídos por elementos metálicos e elementos não metálicos (por 
exemplo, azoto, carbono e oxigénio), podendo ser, do ponto de vista estrutural, 
cristalinos ou mistos. São inorgânicos de elevadas dureza e resistência mecânica à 
compressão, mesmo quando submetidos a temperaturas elevadas. Estes materiais 
apresentam baixa condutibilidade térmica e eléctrica e elevada resistência ao calor e 
ao desgaste. No domínio da construção, os materiais cerâmicos são utilizados desde 
tempos imemoriais. EXEMPLO: Tijolos e blocos, telhas cerâmicas, azulejos... 
• COMPÓSITOS: Resultam da mistura de pelo menos dois materiais, de modo a obter um 
material com determinadas características e propriedades. Os materiais que 
constituem um compósito não se dissolvem entre si, podendo ser facilmente 
identificáveis. O concreto e a madeira são materiais compósitos. Existem outros tipos 
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de materiais compósitos, como por exemplo, os que resultam da associação de fibras 
de vidro e poliéster ou de fibras de carbono e resina epoxídica. 
• ELETRÔNICOS: Os materiais eletrônicos assumem importância extrema no domínio das 
tecnologias avançadas, já que são utilizados em sistemas de microeletrônica. É graças 
a esta tecnologia que são possíveis os computadores, os satélites de comunicação ou 
os relógios digitais. O silício é um dos materiais mais importantes neste domínio, pois 
um simples cristal de silício permite condensar num chip, um elevado número de 
circuitos electrónicos. 
 
1.3. Ensaios em laboratório 
Em geral, são realizados para classificar os materiais, comparar um material a outro ou 
assegurar a sua compatibilidade com a especificação de projeto. Podem analisar aspectos 
físicos, químicos e mecânicos dos materiais. 
 
 
1.4. Critérios básicos na seleção dos materiais 
Para a escolha dos materiais, devem ser levados em conta três critérios básicos: 
• Critério de ordem técnica: É importante conhecer as características dos materiais, 
como formas, dimensões, propriedades físicas, químicas e mecânicas, resistências 
físicas e química, etc., para se obter a resistência, a trabalhabilidade e a durabilidade 
desejadas. 
• Critério de ordem econômica: Deve-se levar em conta o valor aquisitivo do material 
(preço em função da qualidade e da quantidade), a facilidade de aquisição, transporte 
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e emprego, o custo da aplicação e dos equipamentos para aplicação, o custo de 
conservação (materiais, mão-de-obra e equipamentos) e a durabilidade do material. 
• Critério de ordem estética: É de ordem pessoal, e influenciado pela qualidade do 
material, a textura, a forma, o tipo de mão-de-obra,o acabamento e a conservação da 
estética. 
 
1.5. Propriedades dos materiais 
1.5.1. Propriedades Físicas: 
• Densidade: A relação entre massa e volume de um material. 
Densidade real (massa específica): Descontando-se o volume dos vazios. 
Densidade aparente (massa unitária): Considerando-se o volume total (sólidos 
+ poros). 
• Porosidade: A propriedade que tem a matéria de não ser contínua, havendo espaços 
entre as massas. Definida como a relação entre o volume de poros no material (vazios) e o 
volume total do material (incluindo o volume de poros). 
Poros podem ter diversas formas: Podem ser fissuras, vazios irregulares, ou 
esféricos... Mas são sempre formados pela penetração de gases durante o 
estado fresco de formação do material. 
• Permeabilidade: Capacidade de um material absorver fluidos sem se desintegrar, 
propriedade diretamente relacionada à durabilidade do material. 
Nem sempre um material poroso é um material permeável. Para que esta 
relação seja verdadeira, é necessário que os poros estejam conectados entre si 
e ligados à superfície do material. 
• Absorção: O processo físico pelo qual um material retém água nos poros e condutos 
capilares, sempre regido por diferenças de pressão ou de concentração de substâncias 
em diferentes meios. 
 
1.5.2. Propriedades Mecânicas: 
• Resistência: Capacidade de um material ou componente suportar cargas sem se 
romper OU apresentar excessiva deformação plástica. É medida como força suportada por 
área de seção transversal do material. 
- Compressão: As forças de compressão em materiais agem da mesma 
maneira que a ligação atômica, forçando os átomos a se aproximarem, e esta 
ação, em geral, não causa a ruptura. Entretanto, a compressão induz a 
esforços de cisalhamento, e a deformações que conduzem a esforços de 
tração por efeito do coeficiente de Poisson. Dependendo do tipo de material, da 
forma e tamanho do corpo-de-prova e da forma de carregamento, a 
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compressão pode causar ruptura por cisalhamento ou por tração, ou mesmo 
pela combinação dos dois. 
- Tração: O ensaio de tração direta, geralmente, apresenta problemas práticos 
pela dificuldade de obtenção de um sistema de garras eficiente, que não 
permita o deslocamento do corpo de prova e nem o rompimento do mesmo por 
pressão das mesmas. Portanto, frequentemente, realizam-se ensaios de 
resistência à tração por compressão diametral ou por flexão. Na construção 
civil, os esforços de tração são geralmente observados durante a flexão de 
elementos estruturais. 
• Deformação: Alteração de volume ou de extensão de um corpo de prova, quando 
submetido a esforços mecânicos. 
Medida por meio de extensômetros elétricos ou dinâmicos, posicionados sobre 
a superfície do material durante ensaios de resistência a esforços mecânicos. 
• Rigidez: Capacidade de um material ou componente resistir a deformação quando 
submetido a tensão. 
Medida pelo módulo de elasticidade, que é a relação entre a tensão aplicada 
no componente e a deformação resultante desta tensão. O módulo de 
elasticidade pode ser obtido graficamente através da inclinação do gráfico 
“tensão x deformação” em materiais elásticos. 
• Elasticidade: Tendência que os corpos apresentam de retornar à forma primitiva pós a 
aplicação de um esforço. 
• Tenacidade: Resistência que o material opõe ao choque ou percurssão, ou seja, a 
capacidade de absorver energias na forma de impactos. (carregamentos instantâneos). 
• Dureza: Resistência que os corpos opõem ao serem riscados, entalhados. 
Alguns ensaios de avaliação da dureza são usados para estimar a resistência à 
compressão de materiais, como o concreto. 
• Resistência à abrasão: Capacidade de uma superfície resistir ao desgaste devido ao 
atrito com objetos ou materiais em movimento. 
Desgaste: Perda de qualidades ou de dimensões de um material. 
• Maleabilidade ou Plasticidade: Capacidade que têm os corpos de se afinarem até 
formarem lâminas sem, no entanto, se romperem. 
• Durabilidade: Capacidade de um corpo de permanecer inalterado com o tempo. 
• Ductibilidade: Propriedade de um material se deformar consideravelmente antes de 
se romper. 
Medida como a capacidade de um corpo se reduzir a fio. 
• Fluência: Deformação com o tempo, resultado de aplicações prolongadas de tensão. 
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É considerada de produção muito lenta e ocorre principalmente em três tipos 
de material: metais submetidos a tensões sob temperaturas próximas ao ponto 
de fusão, materiais susceptíveis a umidade que, por exemplo, expandem com a 
presença de água, e materiais fibrosos. 
• Fadiga: Propriedade de um material se romper por aplicações repetidas de tensão. 
A ruptura em muitos materiais ocorre com tensões bem abaixo da tensão de 
ruptura, se o carregamento for aplicado repetidamente. 
 
1.6. Normas técnicas vigentes: 
Para aferir as intervenções no domínio dos materiais de construção, existem as Normas 
Técnicas. Normas são documentos de domínio público com funções diversas, mas que 
relativamente aos materiais de construção visam à satisfação 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 padrão e tolerâncias de materiais e produtos; 
- Criar terminologia técnica específica e atribuir convenções simbólicas em desenhos; 
- Definir classes de produtos ou materiais. 
� Entidades de alcance nacional: 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas 
IPQ – Instituto Português da Qualidade 
ASTM – American Society for Testing Material 
ACI – American Concrete Institute 
BS – British Standards Institution 
AFNOR – Associação Francesa de Normalização 
� Entidades de alcance internacional: 
ISO – Organização Internacional de Normalização 
CEN – Comissão Europeia de Normalização 
AMN - Asociación Mercosur de Normalización