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Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I MATERIAIS CERÂMICOS Prof. Eng. Luiz Gustavo Laval luiz.gustavo@imed.edu.br APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL Material básico na construção civil com ampla utilização: � Estrutural; � Vedação; � Revestimento; � Cobertura; � Equipamentos, etc. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 2 ARGILA COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO � A argila como material de construção começou a ser utilizada pela sua abundância, pelo custo reduzido e por ser um material que, na presença de água, pode ser moldado facilmente, secando e endurecendo na presença de calor. CARACTERÍSTICAS A argila apresenta algumas características que explicam o seu comportamento como material de construção. � Plasticidade: A plasticidade das argilas é função da quantidade de água presente no material. Quanto mais água (até certo ponto) maior a plasticidade da argila e a partir desse ponto (se adicionada mais água) a argila se torna um líquido viscoso. Quanto mais pura a argila, mais plástica é a sua mistura com água e quanto maior a temperatura, menor a plasticidade, porque a quantidade de água é reduzida. � Ação do calor: Nas argilas, a ação do calor pode ocasionar variação na densidade, porosidade, dureza, resistência, plasticidade, textura, condutibilidade térmica, desidratação e formação de novos compostos. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 3 CARACTERÍSTICAS � Retração e dilatação: Se dilata de modo regular, perdendo água de amassamento de 0°C a 500°C e contrai-se em temperaturas de 500°C a 1.100°C. As argilas micáceas dilatam-se progressivamente até 870°C, contraindo-se em seguida. � Porosidade: É a relação entre o volume de poros e o volume total de material. Quanto maior a porosidade maior a absorção de água e menor a massa específica, a condutibilidade térmica, a resistência mecânica e a resistência à abrasão. A porosidade das argilas depende dos seus constituintes, da forma e dos processos de fabricação. CARACTERÍSTICAS � Composição e Impurezas: Alguns constituintes presentes nas argilas podem melhorar suas propriedades, enquanto alguns podem ocasionar defeitos aos produtos. Compostos de sílica e de alumínio fazem parte da constituição principal das argilas. A sílica pode estar presente de maneira livre (aumenta a brancura do produto cozido, diminui a plasticidade, reduz a retração, diminui a resistência à tração e à variação de temperatura e causa variações na refratariedade) ou combinada. Os compostos de alumínio diminuem o ponto de fusão e a plasticidade e aumentam a resistência, a densidade e a impenetrabilidade do produto cozido. Compostos alcalinos e de ferro diminuem a plasticidade e a refratariedade, sendo que o último dá cor vermelha ao material. Compostos cálcicos desprendem calor e aumentam de volume, podendo ocasionar rompimento da peça. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 4 ORIGEM DO MATERIAL � Cerâmica é o nome dado à pedra artificial obtida por meio da moldagem, secagem e cozimento de argila ou mistura contendo argila. Do grego “Keramikos” que significa “algo queimado”. O emprego de produtos cerâmicos obtidos por processos artificiais é anterior à era cristã. A própria Bíblia registra o uso de tijolos de adobe na construção da Torre de Babel. Os povos antigos produziam artefatos domésticos por processos de cozimento da argila. � A necessidade de construir algo usando pedras artificiais surgiu em lugares onde as pedras eram escassas e eram abundantes os materiais argilosos. ORIGEM DO MATERIAL No século VII os chineses fabricavam a porcelana, e no século XVIII surgiu a louça branca, na Inglaterra. A partir daí surgiram tipos especiais de fornos, possibilitando a fabricação de cerâmica de dimensões exatas, moldagem a seco, porcelanas de alta resistência, etc. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 5 COMPOSIÇÃO A grande diversidade de argilas encontradas na superfície da Terra permite que se obtenham produtos cerâmicos com as mais diversas características tecnológicas. Quimicamente, dá-se o nome de argila ao conjunto de minerais compostos, principalmente de silicatos de alumínio hidratado (2SiO2 . Al2O3 . 2H2O), denominado caulim ou caulinita. O caulim origina-se, principalmente, da decomposição dos feldspatos pela ação do anidrido carbônico. A análise química das argilas revela a existência de sílica (SiO2), alumina (Al2O3), óxido férrico (Fe2O3), cal (CaO), magnésia (MgO), álcalis (Na2O e K2O), anidrido carbônico (CO2) e anidrido sulfúrico (SO3). A sílica compõe, em geral, 40 a 80% do total da matéria-prima; a alumina aparece com 10 a 40%; o óxido férrico está presente em quantidades inferiores a 7%; a cal tem teores geralmente abaixo de 10%; a magnésia, abaixo de 1%, e os álcalis apresentam teores da ordem de 10%. O óxido férrico não só é importante fator de coloração do produto cozido, como age como fundente, baixando o ponto de fusão da argila. A sílica não combinada ajuda a diminuir a retração durante a queima; associada a fundentes, forma o vitrificado interior da cerâmica. CLASSIFICAÇÃO Materiais Cerâmicos Comuns: Processo de fabricação simplificado. São os materiais de argila propriamente ditos ou cerâmica vermelha. São assim denominados porque seu principal componente é a argila que geralmente contém óxido de ferro, elemento responsável pela coloração avermelhada que é a característica principal desse tipo de cerâmica ex. tijolos, blocos e telhas; Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 6 CLASSIFICAÇÃO Materiais cerâmicos de alta vitrificação: São fabricados com argila bastante fusível, ou seja, com muita mica ou com 15% de óxido de ferro, e passam por um processo de alta vitrificação. A vitrificação é feita por dois processos: 1. Imersão, após a primeira cozedura, em um banho de água com areia silicosa fina e zarcão. No recozimento essa mistura vitrifica-se. 2. (Processo mais comum) consiste em lançar ao forno, a grande temperatura, cloreto de sódio. Este se volatiliza, formando uma película vidrada de silicato de sódio ex. louças, azulejos, grês cerâmico; CLASSIFICAÇÃO Materiais cerâmicos refratário: Não sofrem deformações quando expostas à temperaturas da ordem de 1500°°°°C e possuem baixa condutibilidade térmica, sendo utilizadas para aplicações onde o material deva resistir ao calor, como na construção e revestimentos de fornos. ex. blocos refratários Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 7 BLOCOS E TIJOLOS CERÂMICOS Os blocos ou tijolos cerâmicos podem ser divididos em basicamente dois tipos: � Maciços – tijolo que possui todas as faces plenas de material, podendo apresentar rebaixos de fabricação em uma das faces de maior área, ou vazados com seção inferior à 25%; � Vazados – possui furos prismáticos e/ou cilíndricos perpendiculares às faces que os contém; TIJOLO MACIÇO É o bloco cerâmicos que possui a forma de paralelepípedo, normalmente fabricado por processos de prensagem, secado e queimado a fim de adquirir as propriedades compatíveis com seu uso. Seu principal emprego é em alvenarias externas de vedação, paredes portantes em pequenas estruturas, muros, e embasamento da fundação. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 8 TIJOLO MACIÇO Aquisição: Unidade padrão de compra é o milheiro. Classificação: � Comuns: São de uso corrente e podem ser classificados em A, B e C, conforme sua resistência à compressão � Especiais: Podem ser fabricados em formatos e especificações acordadas entre as partes. Nos quesitosnão explicitados no acordo, devem prevalecer as condições da NBR 7170/83 Resistência à Compressão: A resistência à compressão, mínima, deve ser verificada conforme a NBR 6460 e atender aos valores Indicados na Tab. 2 da Norma. TIJOLO MACIÇO Padrão Dimensional: Os tijolos comuns devem possuir a forma de um paralelepípedo- retângulo, sendo suas dimensões nominais as recomendadas na Tab. 1, conforme a NBR 8041. Encontra-se no mercado inúmeras dimensões de tijolos maciços: 5x9x19, 8x9x19, 10x12x20, etc. Características de qualidade conforme NBR-7170: � regularidade de forma e dimensão; � arestas vivas e cantos resistentes; � cozimento uniforme (produz som metálico quando percutido com martelo); � resistência à compressão dentro dos limites da NBR- 7170/83; � massa específica aparente de 1,80 kg/dm3 � absorção de água em torno de 15%. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 9 TIJOLO MACIÇO Ensaios de Laboratório: Métodos de execução são estabelecidos pela NBR 15270- 3:2005. � Determinação das características geométricas; � Determinação da massa seca e do índice de absorção d`água; � Determinação da resistência à compressão dos blocos estruturais e de vedação; � Diretrizes para seleção de métodos de ensaios para determinação de características especiais; � Determinação do índice de absorção inicial; TIJOLO VAZADO É o bloco cerâmico fabricado basicamente com argila, normalmente moldado por extrusão e queimado a uma temperatura (+- 800ºC) que permita ao produto final atender às condições determinadas. Caracteriza-se por possui furos ao perpendiculares a face que os contém. Seu principal emprego é em alvenarias de vedação para fechamento de vãos internos e externos, podendo ser utilizado como elemento estrutural quando para isso for fabricado. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 10 TIJOLO VAZADO Aquisição: Unidade padrão de compra é o Milheiro. Classificação: � Blocos de Vedação: constituem as alvenarias externas ou internas que não têm a função de resistir a outras cargas verticais, além do peso da alvenaria da qual faz parte. � Blocos Estruturais: são projetados para suportar outras cargas verticais além da do seu peso próprio, fazendo parte da estrutura da edificação TIJOLO VAZADO DE VEDAÇÃO Vantagens na utilização de blocos furados: �menor peso por unidade de volume; �menor propagação da umidade; �melhor isolante térmico e acústico; �maior rapidez na execução. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 11 TIJOLO VAZADO DE VEDAÇÃO Resistência à Compressão: Quanto à resistência à compressão podem ser classificado em comuns e especiais. Os blocos comuns são aqueles utilizados nas aplicações mais triviais e se enquadram na classe 10 conforme a tabela abaixo: TIJOLO VAZADO DE VEDAÇÃO Padrão Dimensional: Devem possuir as dimensões definidas na Tab. 01 da NBR 15270-1:2005 A espessura dos septos dos blocos cerâmicos de vedação deve ser no mínimo 6 m e a das paredes externas no mínimo 7 mm. Encontra-se no mercado inúmeras dimensões de tijolos vazados: 9x9x23, 9x9x19, 10x15x25, etc. Os blocos com largura de 6,5 cm e altura de 19 cm serão admitidos excepcionalmente, somente em funções secundárias (como em “shafts” ou pequenos enchimentos) e respaldados por projeto com identificação do responsável técnico. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 12 TIJOLO VAZADO DE VEDAÇÃO Características de qualidade: � regularidade de forma e dimensão; � arestas vivas e cantos resistentes; � cozimento uniforme (produz som metálico quando percutido com martelo); � uniformidade nas espessuras das paredes e dos septos � observar a resistência à compressão (ficha técnica dos blocos estruturais); � absorção de água entre 8% e 20%. TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Vantagens na utilização de bloco vazado estrutural: � Diminuição no tempo da construção; � Economia no custo da obra; � Menor gasto com revestimento; � Fácil coordenação e controle no canteiro de obra; � Técnica executiva simplificada; � Menor diversidade de materiais e mão de obra; � Redução do desperdício; � Eliminação de interferências; � Facilidade de integração com outros subsistemas; Desvantagens na utilização de bloco vazado estrutural: � Restrições de possibilidades de mudanças não planejadas; � Dificuldade de improvisações; � Limitação de grandes vãos e balanços; Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 13 TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Alvenaria estrutural exige maiores esforços quanto: � Elaboração e estudo do projeto; � Cuidado com materiais utilizados; � Treinamento e supervisão da mão de obra; � Organização e planejamento na obra; Cuidados na alvenaria: � As instalações hidráulicas devem ficar acessíveis e nunca chumbadas dentro das paredes; � Na obra, em caso de chuva, as paredes que acabaram de ser assentadas (levantadas) devem ser protegidas com lonas plásticas; � Jamais faça reformas ou reparos sem antes estudar o projeto do local. TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Classificação quanto ao molde de fabricação: � bloco cerâmico estrutural de paredes vazadas: Componente da alvenaria estrutural com paredes vazadas, empregado na alvenaria estrutural não armada, armada e protendida. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 14 TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Classificação quanto ao molde de fabricação: � bloco cerâmico estrutural com paredes maciças: Componente da alvenaria estrutural cujas paredes externas são maciças e as internas podem ser paredes maciças ou vazadas, empregado na alvenaria estrutural não armada, armada e protendida. TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Classificação quanto ao molde de fabricação: � bloco cerâmico estrutural perfurado: Componente da alvenaria estrutural cujos vazados são distribuídos em toda a sua face de assentamento, empregado na alvenaria estrutural não armada. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 15 TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Resistência à Compressão – Item 5.5 da NBR 15270-2: A resistência característica à compressão (fbk) dos blocos cerâmicos estruturais deve ser considerada a partir de 3,0 MPa, referida à área bruta. A estimativa da resistência à compressão da amostra dos blocos é o valor estipulado pela seguinte equação: TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Padrão Dimensional: Devem possuir as dimensões definidas na Tab. 01 da NBR 15270-2:2005: Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 16 TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Padrão Dimensional: Espessura das paredes externas e septos: Blocos cerâmicos estruturais de paredes vazadas Blocos cerâmicos estruturais de paredes vazadas Dimensões em mm TIJOLO VAZADO ESTRUTURAL Características de qualidade: � regularidade de forma e dimensão; � arestas vivas e cantos resistentes; � cozimento uniforme (produz som metálico quando percutido com martelo); � uniformidade nas espessuras das paredes e dos septos � observar a resistência à compressão (ficha técnica dos blocos estruturais); � absorção de água entre 8% e 20%. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 17 BLOCO VAZADO PARA LAJE É o bloco cerâmico utilizado como elemento de enchimento de lajes pré-fabricadas. São colocados intercalados entre as vigotas de concreto com a função de o volume de concreto e o peso próprio da laje, além de servir como fôrma para o concreto complementar. São desconsiderados como elemento estrutural no cálculo de resistência e rigidez da laje. BLOCO VAZADO PARA LAJE Processo de Fabricação: É fabricado basicamente comargila, normalmente moldado por extrusão e queimado a uma temperatura (+- 800ºC) que permita ao produto final atender às condições determinadas. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 18 BLOCO VAZADO PARA LAJE Aquisição: Normalmente adquirido junto com a laje pré- fabricada, também pode ser adquirida em milheiro. Dimensões: Possui as faces superior e inferior planas, nas laterais, abas de encaixe para apoio, que devem ser compatíveis com as dimensões da vigota, a fim de permitir o nivelamento da laje e a fuga do concreto durante a concretagem. Tamanhos e formas variáveis e não possuem especificações padronizadas ou normas específicas da ABNT, sendo adotados procedimentos semelhantes aos das normas dos blocos cerâmicos vazados. TIJOLO VAZADO PARA LAJE Características de qualidade: � regularidade de forma e dimensão; � arestas vivas e cantos resistentes; � cozimento uniforme (produz som metálico quando percutido com martelo); � uniformidade nas espessuras das paredes e dos septos; � absorção de água entre 8% e 20%. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 19 BLOCOS REFRATÁRIOS Blocos refratários são materiais cerâmicos capazes de suportar elevadas temperaturas e também esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperaturas e outras situações. Cada situação utiliza um produto compatível com os requisitos de cada processo, variando em medidas e uso para diferentes temperaturas. São fabricado a partir de argila extraída em barreiros próprios, que depois de triturada e moída é amassada, podendo então ser moldada com o formato desejado. Após um período de secagem (o tempo de secagem depende do calor e da humidade do ar) e que pode ir de 5 a 30 dias, o tijolo ainda cru, é introduzido no forno onde será cozido a uma temperatura de aproximadamente 1100ºC. BLOCOS REFRATÁRIOS Aplicações: São utilizados em grande escala no setor industrial para confinar as altas temperaturas dentro dos fornos, reatores e inúmeros outros equipamentos. Na construção civil: �Fornos (pizzarias, padarias, etc.); �Churrasqueiras; �Lareiras, etc. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 20 BLOCOS REFRATÁRIOS Características e cuidados: � Absorção de água entre 10 e 18%; � Homogeneidade da massa com cozimento uniforme e completo; � Arestas e cantos mais fortes; � Melhores isolantes térmicos e acústicos; � Uniformidade de cor; � Ausência de fendas, trincas ou materiais estranhos; � Os rasgos para embutir as tubulações geralmente são grandes devido à sua fragilidade; � É necessário conservar os materiais refratários em depósitos cobertos e secos; � Assentamento com argamassas refratárias próprias; � Fazer as juntas mais finas possíveis evitando vácuos entre os tijolos, e pontos de fácil e rápida corrosão; � Não molhar os tijolos antes de colocá-los; BLOCOS REFRATÁRIOS Aquisição: Normalmente adquirido por unidade. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 21 TELHAS CERÂMICAS São os materiais cerâmicos usados na confecção de coberturas. Na sua fabricação é utilizada argila mais fina e homogênea do que a utilizada para os blocos cerâmicos, pois as telhas precisam ter maior impermeabilidade e não podem sofrer grandes deformações na peça durante o cozimento. As telhas cerâmicas são fabricadas com argila conformada, por prensagem ou extrusão, e queimadas de forma a permitir que o produto final atenda às condições determinadas pela NBR 15310:2009. TELHAS CERÂMICAS Aquisição: Unidade padrão de compra é o metro quadrado de telhado. Identificação: A telha cerâmica deve trazer, obrigatoriamente, a identificação do fabricante e os outros dados gravados em relevo ou reentrância, com caracteres de no mínimo 5 mm de altura, sem que prejudique o seu uso. Nessa inscrição deve constar no mínimo: � Identificação do fabricante, do município e do estado da federação; � modelo da telha; � rendimento médio (Rm) da telha, expresso em telhas por m2 com uma casa decimal, sendo obrigatória a gravação T/m2; � dimensões na seqüência: largura de fabricação (L) x comprimento de fabricação (C) x posição do pino ou furo de amarração (Lp) (quando não houver pino), expressos em centímetros (cm), podendo ser suprimida a inscrição da unidade de medida (cm); � galga média (Gm), expressa em centímetro (cm) com uma casa decimal, sendo obrigatória a gravação da grandeza Gm. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 22 TELHAS CERÂMICAS Classificação do Ponto de Vista Geométrico: � Telhas planas de encaixe; � Telhas compostas de encaixe; � Telhas simples de sobreposição; � Telhas planas de sobreposição. TELHAS CERÂMICAS Telha plana de encaixe: Telhas cerâmicas planas que se encaixam por meio de sulcos e saliências, apresentando pinos, ou pinos e furos de amarração, para fixação na estrutura de apoio Ex. Telhas francesas Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 23 TELHAS CERÂMICAS Telha composta de encaixe: Telhas cerâmicas planas que possuem geometria formada por capa e canal no mesmo componente, para permitir o encaixe das mesmas entre si, possuem pinos, ou pinos e furos de amarração, para fixação na estrutura de apoio Ex. Telha romana, TELHAS CERÂMICAS Telha simples de sobreposição: Telhas cerâmicas formadas pelos componentes capa e canal independentes. A concavidade ou convexidade define a utilização como canal ou capa respectivamente. O canal deve apresentar pinos, furos ou pinos e furos de amarração, para fixação na estrutura de apoio; a capa esta dispensada de apresentar furos ou pinos. Ex. Telha Colonial, Paulista, Plan Universal, Telha Plan Capa Canal, etc. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 24 TELHAS CERÂMICAS Telha plana de sobreposição: Telhas cerâmicas planas que somente se sobrepõem, e que podem ter pinos para o encaixe na estrutura de apoio ou pinos e furos de amarração para fixação. Ex. Telha Alemã TELHAS CERÂMICAS Carga de ruptura à flexão: As cargas de ruptura à flexão não devem ser inferiores às indicadas na tabela 1 da NBR 15310:2009. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 25 TELHAS CERÂMICAS Elemento que compõe a Cobertura: � Espigão; � Cumeeira; � Capa; � Calhas; � Terminais; � Pingadeiras, etc. Cuidados na escolha da Telha para Cobertura: � Aparência; � Inclinação da Cobertura; � Peso Próprio (estrutura de sustentação); � Mão de obra para instalação. TELHAS CERÂMICAS Características de qualidade: � bom acabamento; � superfície homogênea, sem deformações e defeitos (fissuras, esfoliações, quebras e rebarbas) - que dificultem o acoplamento; � regularidade nas dimensões; � não devem possuir manchas (por exemplo, de bolor), eflorescência (superfície esbranquiçada com sais) ou nódulos de cal. Na avaliação da efetividade da queima e da eventual presença de fissuras, as � telhas devem emitir som metálico, semelhante ao de um sino; � absorção de água INFERIOR à 20%. Materiais de Construção I - Materiais Cerâmicos I Eng. Luiz Gustavo Laval 26 AULA PRÁTICA EM GRUPO BLOCO CERÂMICO: Norma: ABNT NBR 15270-3 Elaborar relatório de ensaio: � Preparação dos Corpos de Prova (Anexo A, item A.3); � Medições do corpo de Prova (Anexo A, itens A.4.2 e A.4.3); � Determinar a massa seca e índice de absorção d’água (Anexo B); � Calcular consumo médio de blocos cerâmicos por m² de alvenaria (informar forma de assentamento); � Calcular consumo médio de argamassa por m² de alvenaria. � Entrega em 24/03/2014.
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