RELATORIO DE PESQUISA MATERIAIS DUROS

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO TOCANTINS
– IFTO CÂMPUS GURUPI ENGENHARIA CIVIL - QUÍMICA GERAL PROFESSOR FRANCK PEREIRA LIMA
AYALLA SOUZA DOMINGUES
ISRAEL LOPES CARDOSO 
LUIZ FERNANDO TALARICO NETO
MARCELO MARCELINO DA SILVA
SEMINÁRIO DE QUÍMICA GERAL: MATERIAIS DUROS
GURUPI-TO 2018
AYALLA SOUZA DOMINGUES,
ISRAEL LOPES DE CARDOSO.
LUIZ FERNANDO TALARICO NETO,
MARCELO MARCELINO DA SILVA,
SEMINÁRIO DE QUÍMICA GERAL: MATERIAIS DUROS
Relatório de pesquisa vinculado à disciplina de Química Geral no curso de Bacharel em Engenharia Civil, supervisionado ao professor Franckinaldo Pereira Lima.
GURUPI-TO
2018
RESUMO: O presente relatório foi desenvolvido com o intuito de verificar a partir de uma revisão bibliográfica, as propriedades físicas e químicas constituintes dos materiais sólidos da construção civil. Estabelecendo uma linha de pesquisa com a identificação do material, aspectos de dureza (seguindo a série de Mohs), composição química e aplicação na construção civil. Classificou-se então: diamante, carbonato de cálcio, silicato, cimento, concreto, boreto, carbeto, nitreto, cerâmica e vidro. Após verificar cada um dos quesitos analisados constatou-se que alguns materiais eram contituídos de outros já analizados por exemplo: o carbonato de cálcio é um componente que está presente na calcita, sendo que a mesma é um aglomerante do cimento. Outro exemplo também constatado, foi em cima das particularidades químicas de alguns materiais encontrados como o diamante e o grafite, ambos possuem a mesma formulação química mas a estrutura dos seus átomos está dispostas diferentemente uma da outra, resultando em uma aplicação distinta dos dois na construção civil.
Palavra-chaves: construção civil, dureza, geologia, série de Mohs, sólidos químicos.
ABSTRACT: This report was developed with the purpose of verifying from a bibliographic review the physical and chemical properties of solid building materials. Establishing a research line with the identification of the material, aspects of hardness (following the series of Mohs), chemical composition and application in civil construction. It was then classified: diamond, calcium carbonate, silicate, cement, concrete, boride, carbide, nitride, ceramics and glass. After checking each of the analyzed items, it was verified that some materials were composed of others already analyzed for example: calcium carbonate is a component that is present in calcite, being that it is a cement binder. Another example also noted the chemical features of some materials found in diamond and graphite, both having the same chemical formulation but the structure of their atoms are arranged differently from each other, resulting in a different application of the two in the civil construction.
Key words: civil construction, hardness, geology, Mohs series, chemical solids.
	
INTRODUÇÃO
O presente relatório deú-se em razão de uma pesquisa voltada para as características físico-químicas dos materiais duros utilizados na construção civil. Dessa forma estabeleceu-se uma linha de pesquisa com enfoque nos materiais sólidos utilizados na construção como: diamante, carbonato de cálcio, silicato, cimento, concreto, boreto, carbeto, nitreto, cerâmica e vidro.
Outro objetivo fundamental, foi averiguar como esses materiais são empregados especificamente no campo de obras, com base nas suas reações químicas entre si e demais misturas. Em relação aos elemetos que dispunham de origem de minerais foi submetido uma classificação a respeito da dureza com base na série de Morz, notando que o diamante é o mais duro dentre os elementos citados
DESENVOLVIMENTO
2.1 DIAMANTE E GRAFITE
	 
 Para (STEEL, 2011), tanto o grafite quanto o diamante são formados pelo mesmo elemento químico: carbono, só que o diamante está com dureza de 10 na escala Morz, enquanto a dureza do grafite não chega a 1 na mesma. Se for analizado o aspecto de dureza e valiosidade o diamante seriamente é muito mais útil em apliações lógicas do que o grafite, mas o mesmo não possui uma grande aplicação industrial como o grafite, cuja presença é marcante nas indústrias automotivas e civis.
 A resposta para isso reside nas diferentes estruturas atômicas do diamante e do grafite. O grafite consiste em camadas ou folhas sobrepostas onde os átomos de carbono possuem ligações fortes no mesmo plano ou camada, mas ligações muito fracas em relação a camada acima ou abaixo. Os átomos de carbono em diamantes, por outro lado, têm fortes ligações em três dimensões. Em diamantes, os átomos estão muito embalados e cada átomo está conectado a outros quatro átomos de carbono, dando-lhe uma estrutura muito forte e rígida em três dimensões (STEEL, 2011, pg 1).
 “No Brasil, vem tomando força a cada dia o emprego das fibras de carbono na construção civil, não só nos reforços estruturais (até condomínios já estão reforçando piscinas em fibra de carbono) como na substituição do próprio concreto armado”(MIGUEL, 2017, pg 1). “No campo da engenharia civil, os diamantes possuem uma crescente utilização no corte do concreto em suas diversas formas”(MAGELB, 2005). 
2.2 CARBONATO DE CÁLCIO 
 Segundo (GLOBAL, 2018), o carbonato de cálcio CaCO3 é o principal componente das rochas calcárias. Pode ser considerado como um composto alcalino formado pela reação do óxido de cálcio (cal virgem) com o dióxido de carbono.
 Para (ENGENARIA, 2013), o produto mais comercializado de carbonato de cálcio: cal, é preparado por um processo de moagem de pedras calcárias, de forma que o produto é denominado de cal virgem. A cal virgem não tem uma aplicação direta no processo de construção, para isso deve ser hidratada por um tempo mínimo de 72 hrs, resultando na tão conhecida cal hidratada. “A argamassa mais comum utilizada na construção civil é feita com areia, água, cimento e cal hidratada”(ENGENHARIA, 2013, pg 1)“A calcita CaCO3 está classificada na série de morz com dureza 3” (FONSECA, 2018, pg 1)
2.3 SILICATOS
 Para (UNESP, 2018), os silicatos são minerais que possuem como ânion formador o íon [SiO4]4- liagados geralmente à metais e água. Os silicatos são considerados o grupo de minerais mais importante, de forma que compõem 25% dos minerais conhecidos e 95% do volume da crosta terrestre. “O quartzo SiO2, é um exemplo de silicato abundante encontrado na crosta terrestre e apresenta dureza 7 na escala Morz”(FONSECA, 2018, pg 1). “Na Indústria da Construção Civil, sob a forma de quartizito e arenito, é usado como pedra de construção e para fins de pavimentação. Como areia, o quartzo é largamente empregado na argamassa e no concreto. Também é usado na fabricação de aços especiais, ligas especiais, silicones, refratários, vidros planos”(QUINTEIRO, 2012, pg1)
CIMENTO E CONCRETO
 “O cimento é um importante aliado, na construção civil pois confere aos materiais ligantes uma alta resistência à temperatura, pressão e elasticidade momentânea”(NETO, 2018). Segundo (DA CRUZ, 2011), o cimento portland é composto principalmente em sua grande maioria por clínquer (mistura de calcário, argila e alguns materiais). Com composição também de gesso (aumenta o momento de “pega” do cimento), escórias de alto forno (aumenta a durabilidade quando entra em contato com o sulfato), argila pozolânica (função de impermeabilizar o calcário presente no cimento). 
 “Um dos materiais mais usados na indústria é o concreto, principalmente no ramo de construção civil. No processo como é feito o concreto, é usada uma mistura de areia, cimento, pedras britadas, água e outros materiais aditivos” (FIORIO, 2015, pg 1). Para (Daldegan, 2016), o concreto armado possibilitou a resistência do concreto simples com a resistência à tração da estrutura de aço de forma que a sua junção proporcionou um modelo construtivo que apresenta resistênciae diminui as patologias. Atualmente as estruturas de concreto armado estão difusas popularmente, chegando a ser um dos sistemas mais aprovado pelos engenheiros e mestres de obras.
BORETOS, CARBETOS E NITRETOS
	
“Um boreto é a denominação dada aos compostos de boro (de símbolo químico B) com um metal (designado genericamente por M) ” (INFOPEDIA, 2018). Para (NICE, 2006), há processos onde utilizam-se boretos para a impedir o ataque de íons de cloreto nas superfícies de ferragens, dando o nome de boretação, processo esse onde a superfície é constituída pela reação entre o ferro e o boro, protegendo o seu interior.
	“Carboneto, qualquer uma das classes de compostos químicos em que o carbono é combinado com um elemento metálico ou semimetálico” (UFPR, 2018, pg 8). Para (TOKUDOME, 2018), a carbonatação do concreto é um processo provocado pelo CO2 presente na atmosfera que carrega íons, atravessa as estruturas que já sofreram intemperismo e provoca a criação do H2CO3 que pode levar a redução do pH por uma reação com o calcário presente.
“Os nitritos são compostos químicos que possuem nitrogênio na sua composição, têm uma vasta gama de propriedades e aplicações”(UNIVASF, 2018, pg 1). Segundo (SUPRIMENTO, 2018), a nitretação é o processo de ligação do nitrogênio com um metal. Sendo o aço um dos principais metais nitridos, essa técnica sugere que se crie uma camada de liga na superfície do aço, prevenindo o desgaste a médio e longo prazo.
VIDROS
	“O vidro é composto por areia, calcário, barrilha (carbonato de sódio), alumina (óxido de alumínio) e corantes ou descorantes” (RECICLOTECA, 2018). Para (VIDA, 2015), atualmente temos a nossa disposição diversos tipos de vidros dentre eles: vidro float (tipo de vidro comum, barato e transparente), vidro temperado (tipo de vidro refletivo resistente à impactos), vidro laminado (tipo de vidro protegido por uma película laminada feita de PVB), vidro serigrafado (tipo de vidro temperado onde se adiciona tinta), etc.
“O vidro é um elemento extremamente comum em construções civis, graças a sua grande versatilidade. Seja ele para residências ou edifícios, fachadas, janelas ou portas, acessórios ou paredes, o vidro é capaz de se adequar às necessidades do projeto. Além disso, o aumento da resistência e proteções atualizadas e modernas tornaram o vidro ainda mais seguro” (DIVINAL, 2016, pg 1).
CERÂMICA
	“Para (CERAMICS, 2014), a cerâmica é o produto final alcançado através do processo artesanal e manual de cozimento barro moldado”. “Segundo (ABC, 2016), os materiais que podem compor os variados tipos de cerâmica são: algamolito, andalusita, argila, bauxito, calcita, cromita, dolomita, feldspato, filitos cerâmicos, grafita, magnesita, materiais fundentes diversos, pirofilita, quartzo, talco, wollastonita e zirconita.
“Em muitos destes segmentos, característicos da engenharia civil, surgem os materiais cerâmicos como elementos essenciais no fabrico das respectivas e específicas obras. Produtos como a cerâmica de pavimentos, de paredes, de coberturas, de coletores de saneamento, são peças basilares de um edifício no mundo da construção” (MARTINS, 2004, pg 8).
CONCLUSÃO
	Portanto, podemos verificar durante o trabalho que foi possível observar pela pesquisa bibliográfica características físico-químicas de elementos simples como o carbonato de cálcio e seus derivados como a calcita que detém da mesma fórmula química CaCO3. Observou-se também a utilização da calcita como agregado do cimento Portland, de forma a regularizar a acidez presente no mesmo.
	Outro objetivo alcançado foi a análise de minerais que apresentam o mesmo elemento químico por exemplo: a diferença descoberta entre o diamante e o grafite está atrelaçada na sua estrutura atômica, mesmo ambos possuindo o carbono como elemento químico fundamental. 
REFERÊNCIAS
STEEL. Diamante e grafite. 2011. Disponível em <https://www.steelcarbon.com.br/diamante-e-grafite/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
MIGUEL, José Aparecido. Os riscos da falta de tecnologia de carbono. Gazeta Mercantil, p. 1, 2017. Disponível em <http://www.abcarb.org.br/br_nentrevista1.html> Acesso em 21 de novembro de 2018.
MAGELB. Dicas de uso, 2005. Disponível em <(http://www.magelb.com.br/produtos/acessorios/dicasdeuso.htm> Acesso em 21 de novembro de 2018.
GLOBAL. Carbonato de cálcio, 2018. Disponível em <http://www.globalminerio.com.br/carbonato-de-calcio.html > Acesso em 21 de novembro de 2018.
ENGENHARIA. Cal e seu uso na construção civil, 2013. Disponível em <https://engciv.wordpress.com/2013/02/03/cal-na-construcao-civil-calhidratada/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
UNESP, Silicatos, 2018. Disponível em < https://museuhe.com.br/minerais/silicatos/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
FONSECA, Gabriela. Conhecendo minerais, rochas e solos. SECITEC, p. 1, 2018.
QUINTEIRO, Ian Lucas. Entendendo a Geologia – quartzo. UFBA, p. 1, 2012. Disponível em <http://entendendoageologiaufba.blogspot.com/2012/03/quartzo.html> Acesso em 21 de novembro de 2018.
DA CRUZ, Fabrício Rossi. Cimento: diferentes tipos e aplicações. Revista Digital, p.1, 2011. Disponível em <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/cimento-diferentes-tipos-e-aplicacoes_11959_0_1> Acesso em 21 de novembro de 2018.
FIORIO, Vivian. Como é feito o concreto. Indústria Hoje, p.1, 2015. Disponível em <https://industriahoje.com.br/como-e-feito-o-concreto> Acesso em 21 de novembro de 2018.
DALDEGAN, Eduardo. Concreto Armado: Definição e principais componentes. Engenharia Concreta, p. 1, 2016. Disponível em <https://www.engenhariaconcreta.com/concreto-armado-definicao-e-principais-componentes/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
INFOPÉDIA. Boreto. Porto Editora, p. 1, 2018. Disponível em <https://www.infopedia.pt/apoio/artigos/$boreto> Acesso em 21 de novembro de 2018
NICE, Herbert. Boretação. Scribd, p. 1, 2018. Disponível em <https://pt.scribd.com/document/330283185/Boretacao> Acesso em 21 de novembro de 2018.
MANUTENÇÃO E SUPRIMENTO. Como ocorre o processo de nitretação? p.1, 2018. Disponível em <https://www.manutencaoesuprimentos.com.br/como-ocorre-o-processo-de-nitretacao/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
UFPR. Química, p. 8, 2018. Disponível em <www.quimica.ufpr.br> Acesso em 21 de novembro de 2018.
TOKUDOME, Naguisa. Carbonatação do cocreto. Cimento Itambe, p.1, 2018. Disponível em <http://www.cimentoitambe.com.br/carbonatacao-do-concreto/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
MULTPAINEL. Qual é a composição do vidro?. p. 1, 2018. Disponível em < https://www.multpainel.com.br/blog/qual-e-composicao-do-vidro/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
DIVINAL. O vidro e suas vantagens na cosntrução civil. Divinal Vidros, p.1, 2016. Disponível em <http://www.divinalvidros.com.br/blog/2016/10/17/o-vidro-e-suas-vantagens-na-construcao-civil/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
CERAMACY. Definição de cerâmica. Funceramics, p. 1, 2014. Disponível em < http://www.funceramics.pt/definicao-de-ceramica/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
ABC. Matérias pimas naturais. ABCeram, p. 1, 2016. Disponível em <https://abceram.org.br/materias-primas-naturais/> Acesso em 21 de novembro de 2018.
MARTINS, João Guerra. Produtos cerâmicos. FSP, p. 8, 2004. Disponível em <https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2012/05/produtos-ceramicos.pdf> Acesso em 21 de novembro de 2018.